干煤棚網(wǎng)架高空散裝擴(kuò)拼法施工技術(shù)研究

郭泉昌，孫豐振

(山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東 青島 266100)

0 引言

干煤棚結(jié)構(gòu)跨度大，矢高高，施工難度大，危險(xiǎn)系數(shù)高，為了降低干煤棚網(wǎng)架的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、施工成本，加快施工速度，本文在研究同類型干煤棚安裝方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，從人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)方面充分論證后，提出了高空散裝擴(kuò)拼施工方法。經(jīng)過實(shí)踐，該方法在保證施工安全、質(zhì)量和工期的前提下，降低了施工成本，縮短了項(xiàng)目整體工期，為后續(xù)類似項(xiàng)目積累了經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為印尼某新建2×100 MW超高壓燃煤機(jī)組工程。其干煤棚結(jié)構(gòu)型式為螺栓球節(jié)點(diǎn)正放四角錐柱面網(wǎng)架，下弦對邊點(diǎn)支承，支座采用雙向鉸接支座，跨度為86 m，長度為105 m，頂標(biāo)高為32.9 m。網(wǎng)架立面布置如圖1所示。

圖1 網(wǎng)架立面布置圖

2 施工方法比較

針對該燃煤電站項(xiàng)目，結(jié)合相關(guān)的干煤棚安裝經(jīng)驗(yàn)，通過查閱文獻(xiàn)和相關(guān)資料，總結(jié)出相對合理的干煤棚網(wǎng)架安裝方法：滑移網(wǎng)架法、滑移腳手架法和高空散裝擴(kuò)拼法。

1）滑移網(wǎng)架法。該方法大部分工作在腳手架上完成，工人施工相對比較安全，且不太受場地限制。由于網(wǎng)架跨度大，在跨度方向上受力大，桿件大，但長度方向桿件小，施工時(shí)隨著網(wǎng)架安裝單元的積累，滑移重量逐漸加大，需要的牽引力亦隨之增大，必須通過計(jì)算驗(yàn)證牽拉方案的合理性和可行性，并且雨后要對腳手架進(jìn)行維護(hù)，最好搭設(shè)腳手架并進(jìn)行硬化處理[1]。

2）滑移腳手架法。該方法不需要全面積搭設(shè)滿堂腳手架，可以節(jié)省腳手架用量，且能夠達(dá)到滿堂架高空散裝的效果，對結(jié)構(gòu)沒有影響，工程吊裝進(jìn)度快；施工工藝相對成熟，施工難度低。但是場地要滿足腳手架滑移的穩(wěn)定性，對場地平整度要求較高；前期投入成本偏高，所需設(shè)備大部分需要從國內(nèi)調(diào)撥，運(yùn)輸成本較高；由于需要鋪設(shè)枕木，煤廠場地占用面積相對較大[2]。

3）高空散裝擴(kuò)拼法。該方法對場地的要求不高，只需吊車站位地面平整，滿足吊車的通行和構(gòu)件的堆放及小單元的拼裝即可；不需要搭設(shè)腳手架和施工平臺，作業(yè)人員只需要在已完工的前一個(gè)小單元上進(jìn)行安裝，工作量小，施工成本低，不需要大型吊裝機(jī)械，只需按照進(jìn)度要求配置小型汽車吊即可；施工速度快，由于網(wǎng)架的小拼單元可以在地面安裝就位，可以組織流水施工，加快安裝進(jìn)度。但是該方法存在一定的技術(shù)難度，要求將小拼單元的桿件與已安裝的螺栓球精確連接，對作業(yè)人員技能要求高，必須是專業(yè)的熟練工人；干煤棚網(wǎng)架一般較高，作業(yè)人員需要在網(wǎng)架上移動，安全風(fēng)險(xiǎn)較大[3]。

3 干煤棚網(wǎng)架高空散裝擴(kuò)拼方案

3.1 技術(shù)原理

高空散裝擴(kuò)拼法的基礎(chǔ)和核心是在地面拼裝起步網(wǎng)架。在地面拼裝起步網(wǎng)架后，再利用吊車將提前組合好的小拼單元逐步對起步網(wǎng)架進(jìn)行擴(kuò)拼，直至完成整個(gè)網(wǎng)架安裝。

工藝流程：復(fù)核基礎(chǔ)軸線尺寸并定位→起步網(wǎng)架地面拼裝→吊裝局部起步網(wǎng)架→繼續(xù)拼裝起步網(wǎng)架→復(fù)核尺寸→起步網(wǎng)架吊裝到位→高空散裝小拼單元→整體驗(yàn)收。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 拼裝起步網(wǎng)架

起步網(wǎng)架的安裝作為干煤棚安裝的基礎(chǔ)，后續(xù)高空散裝都在起步網(wǎng)架上進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)場吊車配置及場地情況，將起步網(wǎng)架施工過程節(jié)點(diǎn)分為：①起步網(wǎng)架地面拼裝，②吊裝局部起步網(wǎng)架，③、④起步網(wǎng)架接長，⑤起步網(wǎng)架合攏。起步網(wǎng)架的安裝順序示意如圖2所示。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)吊點(diǎn)，并且要對整個(gè)節(jié)點(diǎn)該工況下構(gòu)件的位移、應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)?shù)觞c(diǎn)變換時(shí)，將網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)放在地面上，并增加鋼板作為墊板，以加大螺栓球與地面的接觸面積。

圖2 安裝順序示意圖

將起步網(wǎng)架支承下弦球在柱頂支座中轉(zhuǎn)動，起步段網(wǎng)架一端以支承下弦球?yàn)檩S，另一端在吊車的向上牽引作用下旋轉(zhuǎn)抬升，邊抬升邊安裝小單元，抬升到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置進(jìn)行合攏拼裝；起步跨支座與螺栓球先不焊接，周邊設(shè)置直徑16 mm的鋼筋作為臨時(shí)限位裝置。網(wǎng)架每次抬升高度約為1.5 m，滿足工人地面安裝即可。安裝工人全部在地面施工，可確保施工安全。

起步網(wǎng)架拼裝過程中需注意：起步網(wǎng)架寬度方向和跨度方向均需布置攔風(fēng)張緊鋼絲繩，通過空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算鋼絲繩張緊力，確保張緊力在許可范圍內(nèi)；為控制吊車同步，必須采用專人指揮，根據(jù)吊車編號及吊點(diǎn)反力，對吊車逐臺按照每次加載5%的比例指揮起吊，并測量吊點(diǎn)的位移；在網(wǎng)架安裝過程中，采用全站儀對節(jié)點(diǎn)位置和撓度進(jìn)行坐標(biāo)測量，并將測量結(jié)果與設(shè)計(jì)的數(shù)值進(jìn)行對比，如果偏差超過±20 mm，立即采用張緊鋼絲繩進(jìn)行張緊控制，確保網(wǎng)殼形態(tài)符合設(shè)計(jì)要求；為防止反復(fù)荷載作用下高強(qiáng)螺栓假擰現(xiàn)象，施工過程中應(yīng)對每個(gè)節(jié)點(diǎn)采取復(fù)擰措施，對復(fù)擰過的螺栓進(jìn)行標(biāo)記并做好復(fù)擰記錄[4]。

當(dāng)所有構(gòu)件組合完畢后，利用布置在網(wǎng)架內(nèi)側(cè)的地錨與手拉葫蘆組成的收緊裝置，在吊車的配合下慢慢收緊起步網(wǎng)架，邊收緊邊起升，最終將網(wǎng)架擴(kuò)拼端放入基礎(chǔ)底座上，完成起步網(wǎng)架的合攏。

3.2.2 高空散裝施工

在起步網(wǎng)架合攏形成穩(wěn)固單元后，利用吊車將在地面已組裝好的小拼單元三角錐（小單元三角錐通常由1個(gè)上弦球、2根上弦桿、2根腹桿或1個(gè)下弦球、2根下弦桿、2根腹桿組成）在高空順延起步網(wǎng)架對接散裝，如圖3所示。

圖3 高空散裝施工示意

高空散裝時(shí)首先按設(shè)計(jì)位置固定好支座，然后從上往下逐圈安裝、逐圈閉合，散裝方向?yàn)閺钠鸩娇缫来蜗騼蓚?cè)逐步延伸，直到完成全部安裝[5]。

吊裝時(shí)分別將三根系繩系到球端和上（下）弦桿上，每根系繩的長短應(yīng)控制好，使吊起的三角架與空中實(shí)際安裝位置接近，偏轉(zhuǎn)角度不應(yīng)過大，以方便高空安裝人員接應(yīng)。

高空散裝作業(yè)前人員應(yīng)提前就位，每組4人，分別位于四角連接點(diǎn)。地面共2人，1人綁繩掛鉤，另1人機(jī)動配合。每臺吊車配合一組人員，高空人員配備安全帶、扳手、管鉗、螺絲刀、鏈鉗及必要的繩索，作業(yè)前與地面組和吊車司機(jī)明確統(tǒng)一協(xié)調(diào)的當(dāng)班作業(yè)計(jì)劃。

3.2.3 小拼單元組裝

網(wǎng)架在安裝前要把桿件、螺栓球等零部件進(jìn)行分類整理，按規(guī)格大小、編號、種類的次序排列整齊，以便于在安裝過程中查找使用。把需要安裝的桿件、螺栓球按安裝的先后順序排列出來，準(zhǔn)備工作做好后就可以進(jìn)行網(wǎng)架的地面拼裝。

根據(jù)實(shí)際情況把網(wǎng)架合理分割成各種小拼單元，由單根桿件、單個(gè)節(jié)點(diǎn)球拼成一球四桿（四角錐體）、一球三桿（兩上弦一腹桿）等小拼單元，如圖4所示。由小拼單元組成中拼單元再總拼成網(wǎng)架。

圖4 小拼單元示意圖

3.3 技術(shù)特點(diǎn)

1）起步網(wǎng)架的安裝，充分利用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體性好、穩(wěn)定性好、空間剛度大，所有桿件既為受力桿件又為支撐桿件等特性，一端以支座螺栓球?yàn)樾D(zhuǎn)軸，另一端在吊車向上牽引作用下旋轉(zhuǎn)抬升，邊抬升邊安裝小單元，將所有構(gòu)件在地面組合，無須搭設(shè)腳手架或作業(yè)平臺，有效減少了高空作業(yè)，安裝過程操作簡便，安全系數(shù)高。

2）運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，對起步網(wǎng)架安裝過程中各節(jié)點(diǎn)及張緊鋼絲繩進(jìn)行力學(xué)性能模擬計(jì)算，明確各節(jié)點(diǎn)工況下各個(gè)構(gòu)件的位移、應(yīng)力情況及張緊鋼絲繩的張力情況，做到心中有數(shù)，以提升作業(yè)的科學(xué)性和安全性。

3）由于網(wǎng)架的小拼單元可以在地面安裝就位，這一過程縮短了高空作業(yè)時(shí)間，高空作業(yè)與地面施工同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，加快安裝進(jìn)度。

4 結(jié)語

通過高空散裝擴(kuò)拼法的運(yùn)用，該燃煤機(jī)組干煤棚施工基本未采用大型起重機(jī)械，安裝過程的質(zhì)量和安全可控，縮短了高空作業(yè)時(shí)間，干煤棚網(wǎng)架各項(xiàng)指標(biāo)符合國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。安裝成本大幅下降，為項(xiàng)目部節(jié)約50多萬元施工成本。實(shí)踐證明，該工藝使用大型機(jī)械少，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，通過多點(diǎn)作業(yè)可提高施工效率，質(zhì)量和工期易于保證，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的安裝方法，值得推廣。