維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架提升方法決策研究

韓宏武（上海東航投資有限公司，上海 200232）

0 引 言

2021 年兩會(huì)針對(duì)十四五規(guī)劃與 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要對(duì)我國(guó)民航產(chǎn)業(yè)提出宏偉的藍(lán)圖：實(shí)施廣州、深圳、昆明、西安、重慶、烏魯木齊、哈爾濱等國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)和杭州、合肥、濟(jì)南、長(zhǎng)沙、南寧等區(qū)域性樞紐機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程，建設(shè)廈門(mén)、大連、三亞新機(jī)場(chǎng)。建設(shè)朔州、嘉興、瑞金、黔北、阿拉爾等支線機(jī)場(chǎng)，新增民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng) 30 個(gè)以上。

民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，豐富我國(guó)航線的同時(shí)，也對(duì)航天器的維護(hù)保養(yǎng)提出了更為高效、精準(zhǔn)與快捷的要求。其中，維修機(jī)庫(kù)，作為航天器維護(hù)保養(yǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)無(wú)疑是重中之重。

維修機(jī)庫(kù)的庫(kù)頂往往采用球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并在庫(kù)門(mén)處采用多層桁架結(jié)構(gòu)。建設(shè)要求往往具有跨度大、高度高、變形要求小、施工難度大的特點(diǎn)。綜合考慮高空作業(yè)、施工成本、施工進(jìn)度與施工難度等因素，往往采取在地面整體拼裝焊接完畢后整體提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高的方案。

本文通過(guò)實(shí)際案例，對(duì)常用網(wǎng)架提升方案進(jìn)行梳理，分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)與限制條件，形成不同條件下網(wǎng)架提升方案推選決策，為后續(xù)維修機(jī)庫(kù)的建設(shè)提供參考與建議。

1 維修機(jī)庫(kù)類(lèi)別與網(wǎng)架概述

維修機(jī)庫(kù)從服務(wù)對(duì)象上一般分為寬體機(jī)機(jī)庫(kù)與窄體機(jī)機(jī)庫(kù)；從服務(wù)對(duì)象數(shù)量上一般分為單機(jī)位機(jī)庫(kù)、雙機(jī)位機(jī)庫(kù)與多機(jī)位機(jī)庫(kù)；從機(jī)庫(kù)大廳與維修輔房的布置上一般分為環(huán)繞式、前后式；從結(jié)構(gòu)形式上看，一般維修機(jī)庫(kù)柱體采用排柱形式，維修機(jī)庫(kù)頂采用球型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，維修機(jī)庫(kù)門(mén)頭采用局部桁架結(jié)構(gòu)。

影響維修機(jī)庫(kù)提升方案選擇的主要限制在于維修機(jī)庫(kù)本身的跨度與進(jìn)深。一般其跨度在 70～150 m 不等，進(jìn)深一般控制在 60～90 m；網(wǎng)架高度一般由前兩者確定后經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算確定，一般常見(jiàn)的是單層網(wǎng)架或雙層網(wǎng)架。網(wǎng)架的提升高度一般在 24～35 m 之間。

2 常用維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架提升方法

根據(jù)維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架跨度、進(jìn)深的不同，施工條件的不同，施工質(zhì)量上的不同與成本上的因素，一般主要的機(jī)庫(kù)網(wǎng)架提升方案包括提升與頂升兩種；提升方法中考慮不同的支撐載體又分為利用原有結(jié)構(gòu)的原位提升與新建格構(gòu)柱的新點(diǎn)提升兩種。

2.1 維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架原位提升技術(shù)

原位提升技術(shù)的核心是利用原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)柱，將提升油泵配置在結(jié)構(gòu)柱的柱頂后，通過(guò)多絞鋼纜將地面拼裝的網(wǎng)架同步提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在這個(gè)施工過(guò)程中，提升的網(wǎng)架受力大部分由主體結(jié)構(gòu)立柱承擔(dān)，對(duì)本身的主體結(jié)構(gòu)有較大的要求。

該方案在武漢東航維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架施工中實(shí)踐成果，在整體項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性上具有較大的參考價(jià)值。

2.2 維修機(jī)庫(kù)新點(diǎn)提升技術(shù)

新點(diǎn)提升技術(shù)的核心是在機(jī)庫(kù)大廳內(nèi)按計(jì)算新建多個(gè)略高于結(jié)構(gòu)柱的格構(gòu)柱，并在格構(gòu)柱上方設(shè)置提升油泵，通過(guò)多絞鋼纜將地面拼裝的網(wǎng)架同步提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在這個(gè)過(guò)程中，網(wǎng)架本身的受力完全落在新建的格構(gòu)柱上，對(duì)原有結(jié)構(gòu)體系沒(méi)有任何影響。

該方案在北京東航新機(jī)庫(kù)網(wǎng)架施工中實(shí)踐成功，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)。

2.3 機(jī)庫(kù)網(wǎng)架頂升技術(shù)

網(wǎng)架頂升技術(shù)的核心是在機(jī)庫(kù)大廳中按計(jì)算新建多個(gè)頂升節(jié)點(diǎn)，將一次性的網(wǎng)架提升按格構(gòu)柱模數(shù)進(jìn)一步細(xì)分，通過(guò)多個(gè)提升輪次進(jìn)行：千斤頂“頂”升—新增“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)”—泵站回油爬升千斤頂—固定千斤頂受力件后，將維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架頂升至目標(biāo)設(shè)計(jì)標(biāo)高。

該方案在青島新機(jī)場(chǎng)東航維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架施工中實(shí)踐成功，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)。

3 網(wǎng)架提升方法的決策分析

3.1 三種網(wǎng)架提升方案的條件及優(yōu)缺分析

（1）原位提升方案的條件及優(yōu)缺分析

原位提升方案由于將油泵與提升裝置配置在原有的結(jié)構(gòu)柱上，因此其對(duì)結(jié)構(gòu)柱的預(yù)留荷載要求要遠(yuǎn)高于正常的立柱工作狀況。同時(shí)，為便于施工與后期的網(wǎng)架補(bǔ)焊，該提升吊點(diǎn)一般會(huì)懸臂于結(jié)構(gòu)立柱以外 1～2 m 距離，對(duì)立柱的受力形成偏心受壓。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除需復(fù)算受壓荷載以外，對(duì)于柱體（尤其是立柱中部）的受彎受剪能力應(yīng)做專(zhuān)項(xiàng)復(fù)算或預(yù)留。

另外，原位提升方案由于其原有結(jié)構(gòu)體系的布置形式與施工設(shè)備的負(fù)荷限制，對(duì)于大跨度的雙機(jī)位乃至三機(jī)位寬體機(jī)機(jī)庫(kù)網(wǎng)架提升具有一定的限制，需在受力集中區(qū)域或機(jī)庫(kù)門(mén)頭區(qū)域增設(shè)提升格構(gòu)柱輔助提升。

相比其他兩種提升方案，經(jīng)濟(jì)性是原位提升方案最大的優(yōu)點(diǎn)。該方案能最大限度的利用原有結(jié)構(gòu)體系，不用新建格構(gòu)柱或頂升柱及下部的基礎(chǔ)與灌注樁，使得該方案在分?jǐn)偝杀旧暇哂休^大的優(yōu)勢(shì)。

其次是提升質(zhì)量可控。原位提升由于在機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)柱頂一次安裝完畢后一次調(diào)平后，全程通過(guò)計(jì)算機(jī)及機(jī)械油泵同步提升。因此，在施工質(zhì)量上受人為干擾較小，施工質(zhì)量可靠性較高。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，原位提升方案對(duì)于原結(jié)構(gòu)柱體的豎向精度要求更高。其原因在于當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系受力時(shí)，結(jié)構(gòu)柱體受力變形，產(chǎn)生彈性形變后會(huì)進(jìn)一步加劇其偏心受壓，從而進(jìn)一步加劇對(duì)原結(jié)構(gòu)體系的整體風(fēng)險(xiǎn)。換句話說(shuō)，原位提升對(duì)于施工方案的編制單位與原結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)單位要求相對(duì)較高。

另一方面，原位提升方案要求在原結(jié)構(gòu)柱體施工完畢，完成混凝土養(yǎng)護(hù)以后方可施工。這會(huì)對(duì)施工工序與施工進(jìn)度帶來(lái)更多的組織要求。

（2）新點(diǎn)提升方案的條件及優(yōu)缺分析

新點(diǎn)提升方案普適性相比原位提升方案要高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段不需要為提升方案預(yù)留充分的結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)也沒(méi)有超大跨的應(yīng)用限制。

新點(diǎn)提升方案是介于原位提升與頂升方案之間的。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于提升過(guò)程受力完全與原結(jié)構(gòu)體系脫開(kāi)，不會(huì)產(chǎn)生因提升施工造成結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)。

其次，由于受力的格構(gòu)柱為新增的，因此對(duì)于格構(gòu)柱而言，新點(diǎn)提升方案的受力均為軸向受力。其施工方案的計(jì)算相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，且不需考慮施工中的彈性形變導(dǎo)致偏心受壓的情況，相對(duì)來(lái)說(shuō)其施工方案的可控性是三個(gè)方案中最高的。

同時(shí)，由于不存在工序上的搭接，新增格構(gòu)柱與機(jī)庫(kù)原結(jié)構(gòu)柱可以同時(shí)施工，一定程度上加快了施工進(jìn)度。

相比原位提升，新點(diǎn)提升新增有所有的提升格構(gòu)柱以及格構(gòu)柱下部的基礎(chǔ)與樁基，因此該方案成本較高。

（3）網(wǎng)架頂升方案的條件及優(yōu)缺分析

網(wǎng)架頂升方案相對(duì)來(lái)說(shuō)沒(méi)有特殊的預(yù)留條件，方案普適性與新點(diǎn)提升方案一致。

網(wǎng)架頂升方案的優(yōu)點(diǎn)在于控制環(huán)節(jié)較多，可以在施工過(guò)程中不斷微調(diào)。同時(shí)，網(wǎng)架頂升方案相比提升方案而言，其施工設(shè)備上的自動(dòng)化要求相對(duì)較低。

頂升方案的缺點(diǎn)同樣在于控制環(huán)節(jié)過(guò)多，很容易產(chǎn)生累積誤差并導(dǎo)致整體頂升偏移。另外，頂升架體由于需要在頂升過(guò)程中不斷安裝，其強(qiáng)度與水平度的控制具有較大的難度。

3.2 不同條件下網(wǎng)架提升方案的決策邏輯

從三個(gè)提升方案的優(yōu)缺點(diǎn)中分析，在施工計(jì)劃可控的前提下首選的提升方案必然是原位提升?？紤]到網(wǎng)架提升前還有較長(zhǎng)的施工準(zhǔn)備時(shí)間與多個(gè)前道施工工序，其施工進(jìn)度完全有機(jī)會(huì)將其調(diào)整出來(lái)。需要特別注意的是，如果采用原位提升，在整體施工前應(yīng)將此施工方案要求告知設(shè)計(jì)院，看是否需對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)。

相應(yīng)的，如果整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)單位相對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)，施工隊(duì)伍也缺乏大跨度鋼結(jié)構(gòu)提升施工的經(jīng)驗(yàn)與能力，可以退而求其次選擇新點(diǎn)提升。相對(duì)來(lái)說(shuō)，采用新點(diǎn)提升新增的施工成本相比整個(gè)項(xiàng)目投資而言并不是很多，但在施工上的確規(guī)避了很多安全隱患。

由于其施工質(zhì)量可控性較差，且無(wú)明顯的方案優(yōu)勢(shì)，原則上不建議采用頂升方式進(jìn)行網(wǎng)架施工。

3.3 不同決策下的施工要點(diǎn)分析

如網(wǎng)架采用原位提升方案施工，施工前期需對(duì)原結(jié)構(gòu)柱的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。其垂直度的偏差值一般應(yīng)高于國(guó)標(biāo)驗(yàn)收規(guī)范 20%；其次，在網(wǎng)架提升過(guò)程中要重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)柱體的變形情況，并參照國(guó)標(biāo)框架柱的變形限制要求進(jìn)行控制；第三，整個(gè)提升過(guò)程應(yīng)嚴(yán)禁結(jié)構(gòu)主體發(fā)生局部開(kāi)裂。對(duì)于柱體產(chǎn)生的任何微小縫隙均應(yīng)保持高度警惕；第四，精密控制提升點(diǎn)與結(jié)構(gòu)柱體的間距，避免因結(jié)構(gòu)柱體彈性形變導(dǎo)致提升點(diǎn)與結(jié)構(gòu)柱體之間的碰擦；

如采用新點(diǎn)提升方案施工，施工前期需對(duì)新建的結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱基礎(chǔ)及地坪強(qiáng)度予以復(fù)算，確保格構(gòu)柱體地坪受力及平整度符合要求。提升過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制各提升點(diǎn)的平衡與水準(zhǔn)，確保整體提升在預(yù)設(shè)條件以內(nèi)。

整體提升過(guò)程應(yīng)隨時(shí)關(guān)注風(fēng)速、氣溫帶來(lái)的影響，避免因自然條件變化導(dǎo)致網(wǎng)架架體產(chǎn)生不可控的變化。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)三個(gè)維修機(jī)庫(kù)網(wǎng)架不同提升方案的實(shí)踐，歸納并提煉出不同機(jī)庫(kù)網(wǎng)架提升方案的適用范圍與優(yōu)缺，提出在技術(shù)實(shí)力許可的條件下優(yōu)先采用原位提升的網(wǎng)架提升方案的結(jié)論，并基于實(shí)際網(wǎng)架提升方案的實(shí)踐，提出不同方案選擇下主要的施工控制要點(diǎn)，望為后續(xù)的網(wǎng)架提升案例提供參考。