齊魯石化熱電廠煤場(chǎng)封閉大棚大跨度異形網(wǎng)殼的施工技術(shù)

王宜

【摘要】根據(jù)現(xiàn)在工程建設(shè)的多樣化，本文詳細(xì)介紹了電廠煤場(chǎng)封閉大棚大跨度異形網(wǎng)殼的施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】工程概況;難點(diǎn);施工方案的確定及實(shí)施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.127

1、工程概況

齊魯熱電廠煤場(chǎng)封閉環(huán)保隱患治理項(xiàng)目新建封閉煤場(chǎng)網(wǎng)架大棚工程位于淄博市臨淄區(qū)，齊魯石化熱電廠界區(qū)內(nèi)。原露天煤場(chǎng)應(yīng)環(huán)保要求，改為全封閉式結(jié)構(gòu)。封閉煤場(chǎng)建筑面積44678.24 m2，內(nèi)部分南、北兩部分，南煤場(chǎng)寬約50m、北煤場(chǎng)寬約47.5m、中間#9、#10皮帶區(qū)域?qū)捈s19.5m。

封閉煤場(chǎng)上部結(jié)構(gòu)采用三心圓拱面網(wǎng)殼，總長(zhǎng)度400m，設(shè)二道伸縮縫，跨度方向?yàn)樽兘孛?，最大跨度為最大跨?14m，最小跨度為88m。網(wǎng)殼柱距為8米，安裝高度為42.5m，保證網(wǎng)殼桿件與斗輪機(jī)運(yùn)行包絡(luò)線之間≮2m的安全距離，展開(kāi)面積約66433平方米。（見(jiàn)圖1）

封閉煤場(chǎng)四周圍設(shè)混凝土擋墻，高度為4m，上弦點(diǎn)支撐，支座標(biāo)高為4.5m。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置2條伸縮縫，即分為三個(gè)網(wǎng)架區(qū)域，網(wǎng)架頂端設(shè)置通風(fēng)氣樓，內(nèi)部設(shè)置消防炮平臺(tái)，網(wǎng)架下弦設(shè)置環(huán)形馬道，馬道高度約24米。本工程的屋面防水等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屋面采用0.8mm厚HV840鍍鋁鋅彩涂壓型彩鋼板。（見(jiàn)圖2）

2、工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1 工期緊，交插施工面工況復(fù)雜

本工程是淄博市生態(tài)環(huán)境局督辦項(xiàng)目，工期十分緊迫。網(wǎng)殼施工與其緊前工作--“土建基礎(chǔ)、擋墻”，和緊后工作--“設(shè)備安裝”無(wú)縫衍接，須交替穿插進(jìn)行，對(duì)網(wǎng)殼的安裝工作帶來(lái)不小的困難。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地狹小，不停產(chǎn)作業(yè)要求高

齊魯熱電廠為齊魯石化公司的唯一供電企業(yè)，要求其正常生產(chǎn)作業(yè)不能受任何影響，網(wǎng)殼安裝過(guò)程，保供煤不能停。因此，能給予的施工作業(yè)區(qū)非常狹小，且不斷變化，給網(wǎng)殼施工帶來(lái)較大困難。

2.3 變截面區(qū)域結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，安裝難度高

由于場(chǎng)地受限原因，本項(xiàng)目西側(cè)網(wǎng)殼采用變截面設(shè)計(jì)，變截面處采用豎直網(wǎng)架工藝，豎直網(wǎng)架標(biāo)高從4米漸變至36米，與屋面主網(wǎng)殼采用銳角轉(zhuǎn)彎栓接。如何保證變截面區(qū)網(wǎng)殼的順利安裝，確保豎直網(wǎng)架不變形，是本工程的一大特點(diǎn)與難點(diǎn)。

3、施工方案的選擇

目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)殼安裝的施工技術(shù)主流分為二類：1.累積滑移法;2.高空散裝法。由于累積滑移法須預(yù)先鋪設(shè)滑移軌道，需等土建砼柱和擋煤墻完工。而本項(xiàng)目由于工期緊迫，網(wǎng)架施工無(wú)法等到土建施工完畢，因此采用相對(duì)靈活的高空散裝法，更適合與土建做穿插配合。經(jīng)綜合比較后，最后采用性價(jià)比最高的“高空散裝法”。

網(wǎng)架是空間高次超靜定結(jié)構(gòu)體系，能承受來(lái)自各個(gè)方向的荷載，并且有較高的安全儲(chǔ)備，通過(guò)桿件之間的互相支撐作用確保網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系具有較好的剛度和整體穩(wěn)定性。高空散裝工藝正是利用網(wǎng)架的上述特性，借用起步階段已完成受力，達(dá)到較好剛度和穩(wěn)定性的局部網(wǎng)架作為支撐，進(jìn)行小單元高空散裝。因此該工藝的關(guān)鍵步驟是“起步網(wǎng)架”的安裝。目前高空散裝法的起步網(wǎng)架安裝工藝主要有以下四種：1.山墻起步法;2. 一段吊裝法;3.二段對(duì)接法;4.三段對(duì)接法;

山墻起步法適用于有山墻且山墻為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼大棚項(xiàng)目，該方法為對(duì)設(shè)備要求最小，安全性最高的一種起步工藝;一段吊裝法常用于90米跨度以下的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，安全性相對(duì)較高;二段對(duì)接法常用于跨度90米-120米的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，對(duì)接工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，安全性一般;三段對(duì)接法常用于120米以上的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，安裝工藝相對(duì)復(fù)雜，安全性一般，但合攏前的準(zhǔn)備工作較少，利于短時(shí)間內(nèi)合攏。

結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，本項(xiàng)目根據(jù)2道伸縮縫，分為ABC三個(gè)作業(yè)區(qū)，其中BC區(qū)跨度統(tǒng)一為114米，因此采用“二段對(duì)接”起步工藝（此工法較為常見(jiàn)，本文不再詳述）。而A區(qū)為變截面區(qū)域，且變形區(qū)較長(zhǎng)，因此采用“山墻起步”工藝。

4、變截面網(wǎng)殼山墻起步施工技術(shù)

4.1 方案簡(jiǎn)介

A區(qū)最大跨度114米，最短跨度88米，總長(zhǎng)度144米，安裝高度42米，由于此區(qū)域?yàn)樽兘貐^(qū)域（圖3），不適宜用滑移方案，也不適宜二段對(duì)接法，因此采用山墻起步，山墻合攏后采用小單元高空散裝法進(jìn)行安裝。

山墻網(wǎng)架本身對(duì)主體網(wǎng)殼具有良好的支掌作用，且與主網(wǎng)殼通過(guò)螺栓球形成緊密連接，雙方互相支撐，形成良好的整體穩(wěn)定性。山墻起步安裝方案正是利用山墻網(wǎng)架這一特性，先行安裝山墻網(wǎng)架，主網(wǎng)殼網(wǎng)格跟隨安裝， 待山墻網(wǎng)架安裝完畢后，主網(wǎng)殼第一排網(wǎng)格亦跟著合攏，在使用第一排網(wǎng)格作為支撐，向內(nèi)側(cè)散裝第二排網(wǎng)格，依次類推，完成整個(gè)網(wǎng)架的高空散裝工作。

4.2 施工仿真驗(yàn)算

本項(xiàng)目由于網(wǎng)殼跨度較大，因此山墻網(wǎng)架也較高，達(dá)到42米，網(wǎng)架安裝過(guò)程中的應(yīng)力分析與整體穩(wěn)定性驗(yàn)算尤其重要。要驗(yàn)算網(wǎng)架在安裝過(guò)程中的各個(gè)階段有無(wú)超應(yīng)力桿件或超長(zhǎng)細(xì)比桿件存在。 以便在施工過(guò)程中預(yù)先進(jìn)行規(guī)避或加固。本案采用MSTCAD摸擬實(shí)際安裝過(guò)程，對(duì)每一排球，逐一累積進(jìn)行施工仿真驗(yàn)算，直至山墻網(wǎng)架合攏完畢。

山墻網(wǎng)架由于高度較高，側(cè)向穩(wěn)定性較差，因此對(duì)山墻的網(wǎng)架的位移（主要是Y軸方向）驗(yàn)算必不可少。本案我們對(duì)山墻網(wǎng)架安裝及豎直段網(wǎng)架安裝全過(guò)程的工況分別進(jìn)行了模擬驗(yàn)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)豎直段網(wǎng)架隨著屋面網(wǎng)殼的安裝累積而逐漸加大位移量，至第10軸線時(shí)，其位移量達(dá)到峰值，最高移為128mm;過(guò)11軸線后，位移量逐漸減少，至第19軸線時(shí)，位移減少至15mm. 對(duì)每個(gè)軸線豎直網(wǎng)架進(jìn)行攬風(fēng)繩約束后，位移量均減少至10mm以內(nèi)。

經(jīng)驗(yàn)算后，最終本項(xiàng)目山墻確定按3個(gè)主網(wǎng)殼支座與山墻網(wǎng)架一起安裝的工藝，并在驗(yàn)算的基礎(chǔ)上再增加4組8道的攬風(fēng)繩，并在山墻門洞增設(shè)臨時(shí)支撐，以增加安全冗余量。另外，豎直段網(wǎng)架安裝時(shí)，沿長(zhǎng)度方向每排球均設(shè)置一道攬風(fēng)繩，并加強(qiáng)垂直度監(jiān)測(cè)，以確保變形受控。

4.3 工藝流程

4.3.1 從網(wǎng)架A、B軸同步開(kāi)始安裝，先在地面拼裝山墻部分和拱形主網(wǎng)殼部分的小單元，在用汽車吊把拱形部分的小單元安裝到支座上，同時(shí)連接山墻部分的小單元，兩個(gè)小單元合攏形成L型夾角（如圖16），從而互相支撐形成穩(wěn)體系后，從A、B軸相向安裝，貫通第一排山墻網(wǎng)架，從而形成“U”型底部基礎(chǔ)。

4.3.2 山墻網(wǎng)架合攏后用全站儀測(cè)量其軸線尺寸、垂直度和支座標(biāo)高，合格后所有支座全部焊死。

4.3.3 山墻網(wǎng)架合攏后水平逐步向上安裝，安裝至第4排、第7排時(shí)，分別設(shè)置4道鋼絲攬風(fēng)繩作為穩(wěn)固。主網(wǎng)殼4個(gè)網(wǎng)格呈階梯狀，依次跟隨山墻網(wǎng)架安裝，直到山墻網(wǎng)架最上方合攏，主網(wǎng)殼第一排網(wǎng)格也隨即合擾。

4.3.4 山墻安裝完畢后，向拱形主網(wǎng)殼方向往外擴(kuò)裝3個(gè)網(wǎng)格后鋼絲繩即可撤掉。同時(shí)主網(wǎng)殼使用2臺(tái)汽車吊向內(nèi)進(jìn)行高空散裝，直至整個(gè)網(wǎng)殼安裝完畢。

4.3.5 山墻安裝完畢后，向拱形主網(wǎng)殼方向往外擴(kuò)裝時(shí)，從第2軸線開(kāi)始，在豎直段網(wǎng)架處，沿長(zhǎng)度方向，在每一排球腰部位置，設(shè)置一組攬風(fēng)繩。該攬風(fēng)繩直至網(wǎng)殼安裝間隔3個(gè)軸線后方可撤掉。

4.4 控制要點(diǎn)

山墻網(wǎng)架起步安裝方案，在整體施工過(guò)程無(wú)須借用大型吊裝設(shè)備，無(wú)須搭建大型臨時(shí)設(shè)施，也沒(méi)有重大安全危險(xiǎn)源。在條件允許的情況下，是大跨度網(wǎng)殼安裝的首選方案，但也要注意以下幾點(diǎn)：

4.4.1 在設(shè)計(jì)與深化設(shè)計(jì)階段即要考慮安裝方案，減少或杜絕山墻網(wǎng)架和變截面連接處網(wǎng)殼出現(xiàn)焊接球;

4.4.2 跟隨山墻安裝的主網(wǎng)殼不宜少于3個(gè)支座（軸線）的網(wǎng)格;

4.4.3 宜在山墻網(wǎng)殼內(nèi)弦（下弦）和門洞處適當(dāng)增加臨時(shí)支撐，至主網(wǎng)殼安裝完成L/3，且不小于6個(gè)軸線后方可拆除;

4.4.4 山墻網(wǎng)殼向上安裝前，必須調(diào)校合格山墻支座標(biāo)高及軸線尺寸;

4.4.5 豎直段網(wǎng)架安裝時(shí)必須嚴(yán)格控制垂直度，其偏差宜不大于1/1000H，且小于25mm。

4.4.6 豎直段網(wǎng)架安裝時(shí)須在腰部以上位置安裝雙向攬風(fēng)鋼絲繩，鋼絲繩須錨固結(jié)實(shí)，攬風(fēng)繩沿長(zhǎng)度方向，不宜低于每軸線1組。攬風(fēng)繩宜適度向跨內(nèi)收緊，以堅(jiān)直段網(wǎng)架頂部螺栓球與支座球垂直偏差小于25mm為標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)：

本工程的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)跨度較大，特別是其A區(qū)的有較長(zhǎng)且較高的直立變截面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，施工難度高。因地施宜，科學(xué)計(jì)算，合理安排，措施到位，是本工程順利完成的關(guān)鍵。本工程的成功實(shí)施，也為類似結(jié)構(gòu)體系的網(wǎng)殼安裝工程提供了參考資料。