大跨度管桁架結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)研究與工程應(yīng)用

崔 曉 林

(寧夏煤炭基本建設(shè)有限公司，寧夏 銀川 750200)

隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長，鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)勢，在建筑中所占的比例越來越大，鋼管結(jié)構(gòu)也取得較大的突破。特別是在網(wǎng)架基礎(chǔ)上發(fā)展起來的管桁架結(jié)構(gòu)以它獨(dú)特的優(yōu)勢受到人們的青睞。然而，管桁架結(jié)構(gòu)大都體型龐大且造型復(fù)雜，施工難度較大，風(fēng)險也相對較高。這就使得拼接吊裝和安裝就位成為整個施工過程中一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1 大跨空間結(jié)構(gòu)主要吊裝方法

目前，我國大跨空間結(jié)構(gòu)常用的吊裝方法主要有分條(分塊)安裝法、高空散裝法、高空滑移法、整體吊裝法、整體提升法和整體頂升法等。具體方法的選擇需要結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)場施工條件綜合分析。

1.1 分條(分塊)安裝法

分條(分塊)安裝法是指將結(jié)構(gòu)分成條狀或塊狀單元，分別用起重機(jī)吊至高空設(shè)計位置，再拼裝成整體的安裝方法。分條安裝法和分塊安裝法分別針對于條狀單元和塊狀單元，其中，條狀單元是指將結(jié)構(gòu)沿長跨方向分割成的若干區(qū)段單元，通常一個網(wǎng)格至三個網(wǎng)格可以設(shè)為一個區(qū)段單元；塊狀單元是指結(jié)構(gòu)沿縱橫雙向分割而成的單元，其單元形狀可為正方形或矩形。由于該方法大部分焊接和拼裝工作都是在地面進(jìn)行的，焊接、拼裝質(zhì)量相對較好，另外，由于對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行分條或分塊處理，可以充分利用現(xiàn)有起重設(shè)備。

1.2 高空散裝法

高空散裝法主要用于較小拼接單元或者散件單元原位總拼。該方法高空作業(yè)較多，腳手架需求量也相對較大，工期往往較長，因此，占用場地時間較長。高空散裝法多用于焊接空心球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架以及螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝。

1.3 高空滑移法

與分條安裝法類似，高空滑移法同樣需要將結(jié)構(gòu)單元劃分為多個條帶。與分條安裝法不同之處在于，本方法還需設(shè)置滑軌并將劃分好的條狀單元滑移至設(shè)計位置并完成拼裝。當(dāng)然，條狀單元可以在地面完成拼裝后再吊裝，也可以用小拼單元在高空拼裝平臺上拼裝成條狀單元。

1.4 整體吊裝法

整體吊裝法多用于已完成地面整體拼裝的結(jié)構(gòu)。吊裝時可采用單臺或多臺起重機(jī)開展吊裝工作。該方法省去了腳手架和高空拼裝平臺，高空作業(yè)少，且焊接質(zhì)量較高，幾何尺寸準(zhǔn)確；但該方法離不開大型起重設(shè)備的參與，而且地面拼裝環(huán)節(jié)需占用場地并對工期產(chǎn)生影響。

1.5 整體提升法

整體提升法是指在地面投影位置完成整體結(jié)構(gòu)拼裝，利用起重設(shè)備將拼裝好的結(jié)構(gòu)提升至設(shè)計高度的施工方法。該方法多用于周邊支撐或者點(diǎn)支撐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

1.6 整體頂升法

整體頂升法與整體提升法均需要首先完成地面投影位置的整體結(jié)構(gòu)拼裝工作，不同之處在于，整體頂升法是利用千斤頂并配以墊塊將結(jié)構(gòu)逐步頂升至設(shè)計高度的方法。但該方法需設(shè)置導(dǎo)軌，從而防止頂升過程中結(jié)構(gòu)意外偏轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。

2 工程案例

2.1 工程概況

本工程為某電廠條形煤場封閉鋼結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)形式為空間管桁架結(jié)構(gòu)體系，管管相貫節(jié)點(diǎn)。共30榀主桁架，兩端為山墻主桁架，中間28榀為預(yù)應(yīng)力管桁架。山墻主桁架為四管桁架，寬度為3 m，中間桁架為倒三角桁架，寬度為4 m，桁架間距為6 m。工程總長度為290 m，跨度為145 m，桁架矢高為37.5 m，桁架頂部最高點(diǎn)的高度為41.982 m。桁架采用上弦雙支座支撐，支座采用球鉸支座，支座底部標(biāo)高為+1.5 m，料場內(nèi)標(biāo)高為±0.000 m。結(jié)構(gòu)布置圖如圖1所示。

2.2 吊裝方案

本工程為新建工程，場地相對開闊，根據(jù)該工程現(xiàn)場條件及工程的結(jié)構(gòu)特征，準(zhǔn)備對該工程管桁架分兩個區(qū)同時進(jìn)行施工，其中一區(qū)為①軸～軸，二區(qū)為軸～軸，一區(qū)從軸往①軸方向進(jìn)行安裝，二區(qū)從軸往軸方向進(jìn)行安裝。圖2為施工方案示意圖。

所有管桁架桿件均在工廠進(jìn)行相貫線切割，然后進(jìn)行熱浸鋅，發(fā)運(yùn)至工地后進(jìn)行分段組裝。根據(jù)本工程的跨度，將該工程管桁架分A，B，C，D四段，安裝順序為先將組裝好的A，D段吊裝至設(shè)計位置，用塔架進(jìn)行臨時支撐，然后將B，C段吊裝至臨時塔架進(jìn)行對接，B，C段對接完畢形成E段后，在地面進(jìn)行掛索并初步張拉，然后用兩臺130 t履帶吊吊裝至高空與A，D段進(jìn)行空中對接，并將次桁架同時進(jìn)行安裝，兩榀桁架形成穩(wěn)定單元后，再次進(jìn)行拉索張拉至設(shè)計要求。

2.3 管桁架安裝

1)塔架安裝。

塔架高度為30 m，采用地面整體拼裝，然后用履帶吊一次吊裝到設(shè)計位置，校正好垂直度后，在塔架的四周拉設(shè)纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩在塔架的綁扎點(diǎn)高度為20 m，纜風(fēng)繩與地面的夾角為60°，如圖3所示。

2)B，C段對接及拉索安裝。

當(dāng)B，C段地面組裝完畢，用履帶吊分別將B，C段吊裝至對接場地進(jìn)行空中組對形成E段，對接完畢后進(jìn)行掛索工作并對拉索進(jìn)行初步張拉，保證E段的變形滿足設(shè)計及施工要求。限于篇幅，僅展示B段吊裝和拉索安裝示意圖，分別如圖4,圖5所示，C段不再贅述。

3 現(xiàn)場測量方案

作為施工的依據(jù)，在施工過程中進(jìn)行的一系列測量工作，銜接和指導(dǎo)各工序的施工，它貫穿于整個鋼結(jié)構(gòu)施工過程，是鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)工作之一。通過高精度的測量和校正使得鋼構(gòu)件安裝到設(shè)計位置上，滿足絕對精度的要求，因此測量控制是保證鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量以及工程進(jìn)度的關(guān)鍵工序。

4 結(jié)語

空間結(jié)構(gòu)工程因體型巨大，造型復(fù)雜而大都采用吊裝技術(shù)進(jìn)行施工，但通常情況下吊裝施工技術(shù)難度大，事故風(fēng)險高，是整個工程建造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。精確的吊裝內(nèi)力分析、合理的吊裝方案設(shè)計，以及科學(xué)的施工組織管理除了可以確保施工質(zhì)量，還可以有效降低工程事故風(fēng)險，避免事故發(fā)生，并最大限度降低施工成本，保障施工進(jìn)度。