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          大跨度球形網架整體提升控制要點
          更新時間:2016-01-04 09:08:26    錄入:GLZX    點擊:3318次

                                                            中國飛機強度研究所 吳學敏   西安普邁項目管理有限公司  王永軍 

                                                                           (本文發表在《建設監理》雜志2015.11期上)
              摘要大跨度屋面鋼網架地面拼裝整體提升技術具有諸多優點,工藝日臻成熟。但對現場管理要求較高,必須全面考慮,綜合控制,才能夠確保提升過程的萬無一失。 
            關鍵詞大跨度網架;整體提升;管理措施。


              大跨度鋼網架整體提升工藝是近年來逐步發展完善起來的一種新型起重提升技術,具有速度快、節約周轉材料、安全可靠等諸多優點。雖然,提升用的各種設備及操作工藝已經非常成熟,但因各個工程千差萬別,仍然存在較多可變因素。做為施工現場的重大危險源之一,做為影響工期、質量等至關重要的因素,如何確保提升過程的萬無一失,是檢驗圍繞提升所做的各項工作、各種設備、各項方案的唯一標準,也是參建各方孜孜追求的目標。  
               本文作者分別為某大型鋼結構廠房的建設單位、監理單位項目負責人,參與了該工程建設的全過程。在此,從管理角度,結合該廠房大跨度球形網架整體提升情況,總結提升前、提升中、提升后的控制要點。
              1 網架設計概況 
            本工程為鋼結構廠房,網架跨度122m×90m,采用雙層正放四角錐鋼網架,基本網格尺寸6.0m×6.0m。支撐網架的鋼柱共31根,西、南、北三邊支撐,東側開敞。屋架下弦標高28m,東側開敞邊設大門反梁,此處下弦標高21.0 m。屋蓋網架最大安裝高度34.2m。網架節點為焊接空心球節點,全部支座采用球絞支座。鋼管、空心球、肋板、節點板等材料材質均為Q345B。網架、置換桿件、檁條、安裝管線等共計930噸。
              2 方案選擇與論證 
            由于網架東側大門處柱頂標高為+20.3m,其余柱頂標高為+27.3m,高差達7.0 m。若采用一次提升,網架部分的拼裝胎架高度將超過7.0 m,這無疑大大增加了拼裝難度及拼裝安全風險,所使用周轉材料也將增加不少。經綜合分析對比,本工程網架整體提升采用兩次累積提升的方法。首先,將網架部分和大門網架的上半部分在地面拼裝為整體,利用“超大型構件液壓同步提升系統”,將已拼裝完成的單元整體提升8m,暫停提升,再安裝大門網架下半部結構。待所有結構全部完成后,進行大門網架處吊點的置換,置換完成后再將整個屋蓋網架結構整體提升至設計標高。 
              網架提升時利用原結構組合鋼柱柱頂設置提升平臺,即上吊點,其中,第一次提升時東大門中間位置設置一組臨時提升吊點,提升平臺使用格構式臨時支架設置,第一次提升結束后拆除。在網架下弦標高位置設置臨時球節點,即下吊點,用于安裝專用底錨及其它臨時加固桿件,上下吊點之間通過專用鋼絞線連接。
             網架提升到位后,首先將未設置提升吊點的支座處的后裝桿件及東大門桁架處的支座以及與之相連的桿件全部安裝到位后,液壓同步提升系統各提升吊點按照反力從大到小依次卸載。每卸壓一個點后立即安裝該吊點處支座以及與之相連的桿件等。安裝完成后再進行下一組吊點的卸壓工作,直至全部吊點拆除,完成整個網架的安裝工作。
          根據本工程網架支座布置情況,經建立模型計算,網架第一次提升時共設置14組提升平臺。其中,大門桁架處設置3組提升平臺,其它處共設置11組提升平臺。
               網架第二次提升時,因第一次提升時設置在東大門桁架中部的提升吊點取消,共留下13組提升平臺。
          按照國家現行規定,本工程網架整體提升工程屬于超過一定規模的危險性較大分部工程,其施工單位方案必須經過專家論證。為此,甲方、監理、施工等單位在仔細研究審核提升方案的基礎上,特別邀請了陜西省比較著名的五位鋼結構專家,對方案進行了系統、全面、深入的研究與論證,結合現場實際情況,提出了十分中肯的意見和建議。之后,施工單位嚴格按照專家意見修改完善,監理、甲方按照程序進行了審批。  
             網架整體提升前,相關單位共四次召開專題會議,研究確定了必須在提升前的完成的8大項32小項工作,包括組織機構建立健全、專項試驗與檢測、沉降及位移觀測、綜合驗收、輔助措施、提升演練等。
              3 專項檢測
              3.1  原材料試驗與檢測 
               無縫鋼管、制作節點球的鋼板以及組成網架的其它鋼材、焊條等必須有出廠合格證并經復試合格。
              3.2  焊縫無損檢測
              本工程網架所用焊縫,施工單位全部進行無損探傷,對不合格之處做返工處理。在此基礎上,甲方另行委托了專業檢測單位對所有吊點球焊縫進行全檢,對其它焊縫抽查30%,但每個球至少檢測一條焊縫,檢測結果,所有焊縫均滿足規范要求。
              3.3  鋼絞線的復試 
              目前,國家尚無網架整體提升專業規范,我們依據上海建工集團、同濟大學合編的《重型結構整體提升技術規程》,責成施工單位對鋼絞線取樣送檢,復試結果抗拉強度與出廠證明文件基本一致。按照鋼絞線復試結果核算的各吊點安全系數均在3.1之上。
              3.4  柱腳混凝土強度試驗 
              鋼柱底部杯口內灌注的是C40細石混凝土,提升前必須經復試,確保柱腳混凝土強度達到設計強度的100%。故留置混凝土試塊時,應多留幾組,以備檢測之用。
              3.5  安全網試驗 
              第一次提升至8 m后,在架體下部滿布的安全兜網必須經沖擊試驗合格。本工程實測結果,安全兜網可以承受100kg以上的沖擊力。
              4  提升前的聯合驗收
              4.1  質量驗收 
          網架在地面拼裝完成,施工單位自檢合格后,監理組織各參建單位現場各專業負責人。對現場的鋼柱、柱間支撐、柱間拉梁、網架球、網架桿件、屋面檁條、焊縫外觀、油漆漆膜厚度及觀感、安裝管線等項目進行一次綜合驗收。鋼柱垂直度、軸線偏移等要有實測數據。
              4.2  安全措施驗收  鋼絞線外觀不得有硬彎、散股、肉眼可見的麻點銹蝕和電弧灼傷等缺陷;上下爬梯要輕便,易于固定;柱頂跑道腳手板要滿鋪且固定牢靠;接火斗要方便移動;加上作業人員要配備雙安全繩;柱頂生命線要牢固且貫通;影響提升的內置桿件要提前拆除。
              4.3  輔助措施驗收
                抵消柱頂反力位移的反向攬風地錨要牢靠,柱頂綁扎點及方式要合理;防水平位移的倒鏈要安裝到位。
              5  提升演練 
               網架整體提升指揮及操作人員組織機構應在提升前建立健全,各方應模擬提升過程,集中組織一次提升演練,對講通訊順暢,各吊點專人值守,架下及四周無關人員全部撤離。 
             模擬提升時,要對可能出現的問題研究確定應對措施。例如:柱網內側桿件是否與網架體系距離過近;千斤頂上部鋼絞線疏導是否順暢;網架體系脫離胎架后因應力變形是否會造成上部臨時點焊桿件脫焊、掉落;柱頂位移超出預警值等。 
              6 預提升 
              人員全部撤離,檢查屋蓋網架提升單元及提升臨時措施是否與設計及方案相符,確認無其它問題后,液壓同步提升系統采取分級加載的方法進行預加載,以設計升力的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的順序依次加載,直至網架提升單元脫離拼裝胎架并提升至最低點騰空20cm處。其作用是調試液壓同步提升系統,并對鋼絞線進行張拉,使得鋼絞線均勻受力。預提升后,應隨即觀測提升吊點柱頂位移情況,超出設計值的要報原方案編制人確定糾偏措施。本工程預提后,對14個吊點柱頂或支撐架頂部位移情況觀測結果,6號吊點柱頂內移2cm,臨時吊點支撐架頂部偏側向位移2.5cm,均在設計位移值之內。其它基本無位移。
              7 第一次提升 
               預提升靜止12小時后,再次檢查網架提升單元自身結構及提升臨時措施是否有異常情況,一切正常的情況下繼續提升。提升速率不得大于0.5m/6分鐘。同時要確保:架下及四周無閑雜人員,各提升點值守人員到位。  
               網架整體提升至約8m后,停止提升。拆除東大門桁架處中間部位臨時提升吊點及支座,安裝此處大門桁架下半部分,同時將東大門桁架處南北兩側的吊點,即1號與13號吊點由網架整體下弦平面,也即大門桁架的中部置換至大門桁架的下部。為臨時支撐置換過程中的網架荷載,應在實際計算的基礎上在大門桁架下弦設置臨時支撐點。本工程共設置了13個臨時支撐點,在置換前、置換中、置換后,經全程沉降及位移觀測,均無明顯變化。 
            對于其它同類型網架整體提升,凡是設計有下翻構件的,這種二次提升技術均是十分必要的。這種方法不僅可以將大量拼裝工作安排在地面進行,一次提升后快速補充下翻桿件,降低安全風險,而且縮短了網架空中停留時間,最大限度地滿足方案及規范要求。
              8 第二次提升 

            上述工作完成后,一次提升后加裝的桿件焊縫必須進行無損探傷檢測,全部合格后按照設計要求涂刷防銹漆、面漆,并再次申報監理檢查。此時,尚應對吊點鋼柱垂直度及柱頂位移進行觀測,無超規定變化后,按照第一次提升流程繼續提升至設計標高300mm左右時,停止提升。同時,利用液壓同步提升計算機控制系統的“微調、點動”功能,使各提升吊點均達到設計位置,滿足安裝要求。
                 此時所指的設計位置,應綜合考慮網架撓度變形,確保支座節點球無明顯縫隙地坐落在柱頂絞支座上。
              9  就位與固定
              9.1  補桿、卸載與就位 
              按照上述要求提升至設計標高后,首先將未設置提升吊點的支座處的后裝桿件以及大門桁架處的支座及與之相連的桿件全部安裝到位后,液壓同步提升系統各提升吊點按照反力從大到小依次卸載,每卸壓一個點后立即安裝該吊點處支座及與之相連的桿件等,安裝完成后再進行下一組吊點的卸壓工作,直至全部吊點拆除,完成屋面網架的安裝工作。 
              需要注意的是,這些后裝桿件也必須進行全部焊縫探傷檢測,只有檢測全部合格,才允許轉入下一組吊點工作。根據現場實際情況,若提升支架與后裝桿件之間無位置沖突,有條件提前安裝后補節點球及桿件時,應先安裝這些節點球及桿件,以提高保險系數。 
              在卸載過程中,尚應注意觀測攬風繩的變化,確保鋼柱不產生反向變形。在吊點卸載完成后,及時解除攬風繩。
              9.2  校正與固定 
              網架就位后,必須逐個觀測鋼柱雙向垂直度,利用千斤頂精細調整,待雙向垂直度偏差歸零后,隨即將絞支座圍焊在柱頂鋼板上。
              10  結束語 
              隨著網架整體提升技術的普遍使用,各項工藝正逐步趨于完善。但在現場組織方面必須一絲不茍、環環相扣、有機銜接。做到方案合理、執行全面、控制有效。也只要這樣,才能夠確保網架提升的順利實施,確保建設目標的最終實現。本工程正是嚴格遵循了這樣的原則,使整個提升過程非常順利,最主要的控制指標柱頂90度軸向偏移,計算最大值7.3cm,實測最大值2.5cm,效果較好。 

              作者簡介吳學敏,生于1971年,畢業于西安建筑科技大學,高級工程師;王永軍,生于1968年,高級工程師,國家注冊監理工程師。
              通訊地址:陜西省西安市紅纓路1號天金大廈10樓

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