鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高空散裝累積滑移施工技術(shù)

孔祥榮

上海浦東新區(qū)建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 200136

1 工程概況

上海黎明資源再利用中心工程位于上海市浦東新區(qū)曹路固體廢棄物處置場內(nèi)，本工程主廠房由垃圾卸料區(qū)、垃圾焚燒區(qū)、煙氣凈化區(qū)和汽輪發(fā)電區(qū)及技術(shù)樓組合布置而成。其中，煙氣凈化區(qū)底層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為正放螺栓球四角錐結(jié)構(gòu)形式，長度為94.6 m，跨度為43.3 m＋51.3 m，寬度為88.4 m，柱距6.0 m，投影面積約8 640 m2，支座標(biāo)高30.00 m。網(wǎng)架桿件從φ60 mm×3.5 mm到φ159 mm×8.0 mm共7種規(guī)格、8 432根，螺栓球節(jié)點(diǎn)采用直徑從120 mm到350 mm的共10種規(guī)格、2 174個。

2 散裝累積滑移方案的確定

根據(jù)本工程的特點(diǎn)和施工管理要求，對單片網(wǎng)架散裝累積滑移法方案、滿堂操作架高空散裝方案、滑移操作架高空散裝方案進(jìn)行全面對比，以確定最優(yōu)方案。鋼結(jié)構(gòu)施工時場內(nèi)土建基本完成，設(shè)備專業(yè)也準(zhǔn)備進(jìn)場。方案要考慮成本、工期、不同專業(yè)之間交叉作業(yè)的問題[1]。

1）單片網(wǎng)架散裝累積滑移法方案：

① 方案描述：在網(wǎng)架?～?軸之間搭設(shè)滿堂操作架，操作架的寬度為網(wǎng)架3個支撐座之間的距離。將網(wǎng)架劃分為多個滑移單元，然后每一滑移單元在操作架拼裝平臺上拼裝完成后，向前滑移一單元距離，網(wǎng)架累積滑移，直到滑移到位。

② 優(yōu)、缺點(diǎn)分析：網(wǎng)架在同一操作架上拼裝，節(jié)省操作架架設(shè)的工作量，網(wǎng)架累積滑移不存在側(cè)向穩(wěn)定性的問題，且構(gòu)件堆放場地集中便于管理。設(shè)備等專業(yè)若需要吊機(jī)輔助安裝的需在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架進(jìn)場前施工，不需要吊機(jī)輔助安裝的，可與安裝工程同時進(jìn)行，但要避免垂直交叉作業(yè)，施工工期容易保證。

2）滿堂操作架高空散裝方案：

① 方案描述：采用在網(wǎng)架下部搭設(shè)滿堂操作架作為安裝和操作平臺，利用搭設(shè)的滿堂操作架作為施工平臺來組裝上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

② 優(yōu)、缺點(diǎn)分析：在整個網(wǎng)架下部搭設(shè)滿堂操作架，操作架用量巨大，成本高昂，措施費(fèi)用大。滿堂操作架搭設(shè)及拆除時間長，設(shè)備等專業(yè)則需要鋼結(jié)構(gòu)完成之后方可進(jìn)行施工，整體安裝工期難以實(shí)現(xiàn)。

3）滑移操作架高空散裝方案：

① 方案描述：采用在網(wǎng)架?～?軸之間下部搭設(shè)滑移操作架作為安裝和操作平臺，操作架下設(shè)置支架以及滑移軌道，一個節(jié)間網(wǎng)架安裝完成后，操作架向前滑移一個節(jié)間，進(jìn)行加固后開始下一節(jié)間網(wǎng)架的安裝，如此往復(fù)。

② 優(yōu)、缺點(diǎn)分析：在分塊的網(wǎng)架下搭設(shè)滑移操作架，操作架用量較少，成本較低，施工費(fèi)用比較經(jīng)濟(jì)[2]?；撇僮骷芟马氃O(shè)置專用支撐框架和滑移軌道，滑移操作架施工對下部場地要求高，且滑移搭設(shè)高度太大（約高30 m），施工安全風(fēng)險大。設(shè)備等專業(yè)則需要鋼結(jié)構(gòu)完成之后方可進(jìn)行施工，工期難以實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，從施工成本、工期、施工條件等方面進(jìn)行對比，單片網(wǎng)架散裝累積滑移法方案相較于其他方案具有顯著的優(yōu)勢（表1）。

表1 方案比選

3 施工難點(diǎn)分析

采用散裝累積滑移方法，面臨滑移同步控制、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)牽引控制以及滑移過程中的安全性與變形控制等方面的難點(diǎn)[3-4]。

1）滑移同步控制：大跨度網(wǎng)架累積滑移施工時，必須保證兩端牽引的不同步值在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，靠標(biāo)識在軌道兩側(cè)的刻度標(biāo)尺采用等步法用自整角機(jī)測量滑移距離，在網(wǎng)架兩邊滑軌上刻畫出相同的尺寸線，滑移距離用鋼尺標(biāo)識。各條指揮人員通過對講機(jī)相互聯(lián)系，相互報數(shù)，隨時校正牽引速度，要求網(wǎng)架滑移速度不大于0.3 m/min，兩端不同步值不大于50 mm。用全站儀測量各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，用自整角機(jī)監(jiān)測兩邊滑移時的同步差。

2）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)牽引控制：在滑移過程中，牽引力直接作用在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上，在設(shè)計時并沒有考慮，因此在施工前通過計算，對牽引部位進(jìn)行局部加強(qiáng)，以保證結(jié)構(gòu)在滑移時不被破壞。

3）滑移全過程中的安全性及變形控制：網(wǎng)架在各階段累積滑移過程中，按網(wǎng)架離開支架滑移時的最不利情況，對其桿件最大內(nèi)力和最大撓度進(jìn)行驗(yàn)算，在滑移過程中應(yīng)沒有超應(yīng)力桿件出現(xiàn)，網(wǎng)架局部和整體變形均應(yīng)滿足設(shè)計要求，網(wǎng)架在滑移過程中對混凝土承臺的反力也應(yīng)滿足要求。在不滿足的情況下必須對結(jié)構(gòu)采取加固措施。

4 工藝及應(yīng)對措施

4.1 工藝流程設(shè)計

網(wǎng)架滑移安裝的施工主要工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備（構(gòu)件制作、運(yùn)輸、操作架搭設(shè)）→測量放線（支座驗(yàn)收）→滑道及牽引設(shè)備安裝→第1跨網(wǎng)架拼裝→第1跨網(wǎng)架檁條安裝→第1跨網(wǎng)架滑移→第2跨網(wǎng)架拼裝→第2跨網(wǎng)架檁條安裝→第1、2跨網(wǎng)架整體滑移，并以此類推→最后一跨網(wǎng)架拼裝→支座軸線復(fù)核、定位→支座焊接→拆除滑移軌道→結(jié)尾收工→驗(yàn)收。

4.2 網(wǎng)架的合理劃分

網(wǎng)架跨度大、自重大，對滑道設(shè)計要求高，軌道剛度要求高，滑道長達(dá)95 m。對牽引設(shè)備要求高，要求牽引力大。網(wǎng)架過長，在滑移過程中支座由于受力不均勻，會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和偏位，調(diào)整困難。

以上難點(diǎn)的解決方法之一是通過合理劃分網(wǎng)架，通過控制質(zhì)量與尺寸，控制關(guān)鍵風(fēng)險。本工程將網(wǎng)架劃分為8個滑移單元：滑移第1單元?～?軸，滑移第2單元?～?軸，滑移第3單元?～?軸，滑移第4單元?～?軸，滑移第5單元?～?軸，滑移第6單元?～?軸，滑移第7單元?～?軸，滑移第8單元?～?軸（圖1）。

圖1 網(wǎng)架劃分及編號

在網(wǎng)架的支座處通長設(shè)置3條水平滑移軌道，分別位于E軸、M軸及V軸。

4.3 拼裝平臺及軌道的施工

在結(jié)構(gòu)?～?軸間采用鋼管腳手架搭設(shè)網(wǎng)架拼裝平臺，操作平臺高度根據(jù)網(wǎng)架下弦高度而定，操作架頂面距離網(wǎng)架下弦高度為30～50 cm，本工程操作平臺搭設(shè)高度為29.5 m，平臺寬15.0 m，即比一個滑移單元多1個網(wǎng)格尺寸。工作平臺承載能力為2.0～2.5 kN/m2。

滑道施工需在滑道托梁上彈出軸線及邊線，以控制槽鋼滑道安裝精度，各水平滑軌軸線應(yīng)保持平行，軸線偏差不大于5 mm。然后調(diào)整滑道槽鋼的頂面標(biāo)高，幫襯上兩側(cè)的10#加強(qiáng)槽鋼最后焊接牢固，使之與混凝土滑道托梁剛性連接，以保證滑道的強(qiáng)度、剛度及側(cè)向穩(wěn)定性。

4.4 滑移設(shè)備選型

4.4.1 ?網(wǎng)架最大牽引力計算

在滑移支座底板與槽鋼滑道之間用特種潤滑材料聚四氟乙烯滑片作為相對滑動介質(zhì)?？紤]聚四氟乙烯滑片在滑移時可能并不理想，用滑動摩擦計算公式時將摩擦因數(shù)適當(dāng)提高。牽引力采用式（1）計算：

式中：Ft——總啟動牽引力；

μ1——滑動摩擦因數(shù)，經(jīng)粗除銹，表面未充分潤滑取0.05；

μ2——阻力系數(shù)，取1.5；

Gok——滑移時整塊網(wǎng)架滑移時的重力。

按最大質(zhì)量取410 000 kg計算，最大牽引力為310 kN，由于3條滑道同步牽引，中間M軸滑道承受1/2的拉力，所以中間滑道最大牽引力為155 kN，邊滑道最大牽引力為77.5 kN。

4.4.2 ?牽引設(shè)備選用

常用的滑移牽引法有手拉葫蘆牽引、電動卷揚(yáng)機(jī)牽引、液壓同步牽引等方法。本工程采用手拉葫蘆牽引法。中間滑道選用2只10.0 t手拉葫蘆同時拉，邊滑道各選用1只10.0 t手拉葫蘆進(jìn)行牽引，即可以滿足滑移要求。

4.5 結(jié)構(gòu)支座落位

支座落位時，在支座兩側(cè)焊出2個挑梁，兩邊由2個千斤頂頂?。▓D2），同軸線兩相鄰支座輪換分批下降，調(diào)整支座，確認(rèn)無誤后，將預(yù)埋板與過渡板焊接，過渡板與結(jié)構(gòu)支座螺栓連接緊固。

5 結(jié)語

本工程采用高空散裝累積滑移的施工技術(shù)，使得屋蓋安全、如期順利實(shí)施。本工程主要通過合理劃分網(wǎng)架、精確計算牽引力、對變形進(jìn)行全程監(jiān)測，解決了滑移施工中的同步性問題、牽引控制以及安全性控制等方面的難題。

圖2 支座落位示意

高空拼裝后滑移就位方法具有施工安全、快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的優(yōu)點(diǎn)，也能適應(yīng)現(xiàn)場土建施工、設(shè)備安裝及生產(chǎn)交叉作業(yè)的相關(guān)要求，施工工期容易保證，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，本項(xiàng)目技術(shù)對于此類屋蓋的施工具有較好的參考意義。