大跨度螺栓球網殼在改擴建工程中的施工方法

閆志斌

(太原建工集團有限公司，山西太原 030002)

0 引言

隨著城市建設的發展，結構形式、造型多樣，空間結構的運用越來越廣泛，其中網殼結構兼具桿件和薄殼的雙重特性，能提供各種優美的造型，近年來幾乎取代了鋼筋混凝土薄殼結構，其受力合理，用料經濟，施工便捷，工廠制作和安裝程度高，具有廣泛的市場價值和推廣前景，頗受國內外關注。

當前，我省正面臨經濟轉型的歷史時期，而我省又是以煤炭、礦業為主的重工業經濟大省，很多工業廠房建筑老舊，且能耗較高，不符合環保、節能、綠色的現代化要求，這就提出大量廠房需要技術改造或改擴建，而施工作業必然對生產線的正常生產帶來影響，這一矛盾是擺在每一個施工人員面前的難題。

1 背景

霍州煤電集團呂梁山煤電公司方山洗煤廠封閉式儲煤場，網殼需跨越洗煤廠6 m高的擋煤墻和25 m高的輸煤皮帶走廊，且工程施工的同時不能影響洗煤廠的正常生產，必須保證煤場有4個通道口讓運煤車輛循環通行(見圖1)。

圖1 網架安裝前現場平面圖

針對現場作業狀況我公司與太原理工大學設計院共同建立了數字模型對網殼結構受力及吊點的選擇進行了計算，并經多方專家論證，提出一種新的網殼安裝方法:地面小塊拼裝、多機位吊裝空中對接法。采用此法施工可直接解決跨越現場構筑物的問題，有效解決與煤場生產相互干擾的狀況，并能加快施工進度、大幅度降低施工成本。

2 特點

1)根據現場實際情況，網架的起步采用6臺吊車吊起兩段兩跨網殼進行空中對接，在對接處可跨越施工現場內已有的高大構筑物，這樣為一些大型企業技改項目的安裝網架提出了一種新的施工方法。

2)工人可在地面組裝網殼三角錐，已對接好的兩段兩跨網架為平臺繼續組裝完成整個網架，這樣施工可大大節約組裝時間，并減少空中作業，提高了組裝網殼的安全性。

3)施工設備少，便于管理。

4)采用本工法所需施工場地小，對其他工作工種影響小，施工速度快，可有效縮短工期，大幅降低施工成本，而且安全性好，可靠性高，適用面廣，通用性強。

3 適用范圍

本工法適用于大跨度、大面積、大噸位，并且施工現場作業環境復雜，作業面小，施工場地狹小，施工工期短的工程。

4 工藝原理

首先在地面進行兩組小單元拼裝和大量的三角錐拼裝，這樣便于工人操作，減少了作業交叉及作業工種;再將小拼單元通過空中對接實現就位，為后續工作提供了安裝平臺，這同樣降低了后續作業的難度，將交叉作業及工種間的干擾降到了最低，同時又實現了單一操作的連續作業，提高了工效，也提高了作業的安全性。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

確定網殼安裝方案→校核網殼基礎預埋鋼板位置→準備吊裝工具→網殼起步兩跨的地面組拼→網殼起步兩跨的空中對接→網殼后續的配合安裝。

5.2 操作要點

1)為了保護網殼不受煤場堆煤的沖擊，洗煤廠在網殼內部一周做6 m高防護擋煤墻。

2)網殼基礎為鋼筋混凝土基礎，網殼基礎+500上預埋鋼板與網殼支座端焊接。66個基礎承臺與擋煤墻在2009年12月經質檢站一次性驗收合格，同意網殼施工。

3)確定網殼安裝方案。根據施工圖紙、現場勘查的狀況，項目部會同專家、設計、監理等人員提出了整跨網架分為兩段在地面組拼，然后在空中對接跨越棧橋的方法。為了保證起步兩段兩跨網殼起吊結構的安全性和吊點位置的合理性，我單位與太原理工大學設計院共同建立數字結構模型，對網殼的受力和變形進行計算，經過計算后確定起吊點和起吊方案，最終確定兩段兩跨為起步起吊跨。方案確定后我單位還請專家對本方案進行了論證，論證結果為:該吊裝方案可行，依照本施工方案施工。

為了減少網架安裝的累計誤差，并在施工期間盡量減小對洗煤廠生產的影響。項目部和甲方、監理共同確定在網架結構中部⑨軸～○11軸處對接兩段網架，兩段網架完成對接后即可作為后續網架安裝的基礎，后續網架的安裝在此基礎上逐步延伸作業面，進而實現網殼整體成型。后續網架的安裝把在地面組裝好的三角錐吊到空中與起步兩跨對接組拼，組拼順序為先從⑨軸向①軸處安裝，然后再由○11軸向○24軸處安裝。

4)校核網殼基礎預埋鋼板位置。根據圖紙要求對網殼基礎預埋板的軸線位置、平整度、標高等進行復測，并對有問題的預埋鋼板進行處理，保證預埋鋼板的軸線位置準確，平整度、標高等符合圖紙及規范要求(見表1)。

表1 網殼基礎預埋鋼板允許偏差 mm

5)準備吊裝工具。吊裝工具見表2。

表2 吊裝工具

6)網殼起步兩跨的地面組拼。起步跨兩段網架在地面組拼方法如下:起步跨在⑨軸～○11軸處沿縱軸方向用組裝好的網架三角錐在地面開始組拼，網架組拼下弦超過3個節點球后，用一臺25 t吊車配合組拼，吊車提升網架的延伸端組拼三角錐，支座端落地，這樣采用外擴法組拼兩段起步跨。組拼時吊點位設置在延伸邊下弦球上(見圖2)。

圖2 西邊跨地面組拼示意圖

7)網殼起步兩跨的空中對接。起步跨對接吊裝前準備:待現場兩段網架組拼完成后，吊裝前對起步跨兩段網架再次檢查吊(捆扎)點表面是否有損壞和污垢，確認無誤后開始捆扎和吊裝。確定吊車的行車路線。吊裝組在起吊前要分工明確，指揮網架在空中對接，必須由具有起吊大型構件經驗的專人指揮，并為其配備一個大功率話筒，其發出的信號能準確無誤的傳達到各吊車司機。吊車司機、測量員等現場負責人員各盡其責，在每個吊車位置配備一名觀察員，觀察吊車的工作狀況和網架的姿態，如發現問題必須及時通知吊車指揮員，并做出處理。在吊裝過程中嚴禁閑雜人員靠近吊裝工作現場。

起步跨的吊裝:本工程共用6臺汽車吊進行吊裝，用2臺100 t，2臺50 t，2臺25 t吊車，并將每輛吊車編一個工位號以便于指揮。西邊跨吊裝時用2臺100 t吊車吊網架對接端，2臺50 t吊車吊網架支座端，起吊采用垂直起吊平移就位法吊裝。當網架吊起高度為100 mm～200 mm時停吊，檢查索具牢固性和吊車穩定性以及網架的垂直度，為避免網架吊裝初期垂直偏差過大，在網架支座端四個角下弦球上垂吊4個鋼尺，吊裝時在吊裝區域外用水準儀校準，保持網架的垂直，然后指揮吊車繼續緩慢提升，在上升過程中一直使用水平儀觀測網架垂直度。在西邊跨整體提升到±0.00上700 mm時，相當于高出基礎預埋件200 mm時停止起吊，再次調整網架垂直度，保證網架的垂直。調整完畢后，支座端停止起吊，2臺100 t吊車繼續起吊對接端，在起吊過程中觀測支座端的鋼尺，保證鋼尺讀數一致，確保網架的垂直。在網架對接端提升到對接高度時，平移整體網架，對準網殼支座端十字線與網殼基礎十字線后緩緩下放，使網架支座中線與基礎中線對準，網架支座落實后，進行臨時固定。臨時固定后摘除2臺50 t吊車吊鉤。2臺50 t吊車移位到能起吊東邊跨對接端的合理位置，2臺25 t吊車起吊東邊跨的支座位置，起吊方式與起吊西邊跨方法相同。東邊跨吊起后與2臺100 t吊車吊起的西邊跨對接端網架進行空中對接。對接完畢后，對網殼支座與基礎位置校正，最后將兩段網殼支座與基礎進行最終固定。

8)網殼后續的配合安裝。起步兩段兩跨網架對接完畢后，由2臺25 t吊車配合2組工人從網殼基礎處開始向上安裝在地面拼裝好的中拼單元。

9)網殼施工完畢后，在網殼桿件上部涂刷2道防火涂料，耐火等級為二級，耐火極限為1.5 h，涂刷完畢經消防部門驗收合格后，在網殼上部用0.6 mm厚彩鋼板封閉整個煤場(見圖3)。

圖3 兩段兩跨網架空中對接安裝示意圖

6 質量控制

1)網殼桿件及螺栓球等材料應有材料證明書，焊接探傷報告等證明文件。

2)對進場的每個螺栓球進行編號，防止安裝錯誤。

3)嚴格按照施工方案技術交底安裝網殼三角錐，安裝時技術員要負責對工人進行技術交底，并嚴格檢查安裝質量。

4)復核網殼基礎軸線，保證網殼安裝位置準確。

5)兩段兩跨網殼安裝必須按規范要求(見表3)。

表3 兩段兩跨網殼安裝允許偏差

7 安全措施

1)在開工前必須對施工人員進行三級安全教育，并對工人進行考試，考試合格后方可上崗作業。

2)每日開工前，安全員必須對工人進行高處作業的安全教育，并檢查其安全帶，是否穿膠鞋、帶手套等防護用品。

3)兩段兩跨網殼在地面拼裝時安全員、吊車指揮員必須在安裝現場負責指揮。

4)機械管理員要負責吊車的定期保養與檢修。

5)在兩段兩跨網殼起吊空中對接時，項目經理、安全負責人、安全員必須在施工現場負責，保證嚴格按照施工方案及安全操作規程進行施工。

6)后續網架的安裝必須有安全員、吊車指揮員、質量員在場負責，保證后續網架的安裝按照施工方案及安全操作規程進行施工。

8 環保措施

1)在施工過程中要做到工完場清，施工現場設立專門的廢料堆放區，防止對施工現場的污染。

2)每日在8:00～18:00進行施工。

3)每周組織一次由文明施工和環境保護管理負責人對施工現場及宿舍的聯合檢查，并對檢查出的問題及時整改。

9 效果

本工程為呂梁山煤電集團公司為當地的生態環境保護的環保工程，由于其設計新穎、施工高效，吸引了不少兄弟單位的參觀學習。從開工以來接受了許多領導的檢查指導。在整個網殼的施工中，質量和安全均得到了極大的保障，未發生任何質量、安全事故，多次受到建設、監理、設計單位的一致好評。

10 結語

本施工方法對解決大空間、大跨度及各種改造工程的鋼結構安裝的技術及質量控制起到了借鑒作用，本施工方法特別對在已有構筑物上安裝鋼結構及在安裝場地復雜多變的情況下安裝鋼結構起到了指導作用，對一些大型煤礦企業的堆煤場改造工程特別適用。實踐證明，本施工方法取得了較好的經濟和社會效益，具有推廣價值。