氣承式膜結(jié)構(gòu)施工技術在某工程中的應用

李 紅 標

(山西三建集團有限公司，山西 長治 046011)

王莊煤礦北煤場封閉，建筑總面積14 276 m2，建筑總長131.2 m，總寬121.5 m，建筑高度50 m，主體結(jié)構(gòu)形式為排架結(jié)構(gòu)，屋頂采用氣膜結(jié)構(gòu)型式。膜材采用白色PVDF建筑膜材，燃燒等級為B1級，規(guī)格等級為P5。斜向網(wǎng)狀鋼索系統(tǒng)采用外包白色PE鋼纜(直徑16PE19 mm)編織成網(wǎng)狀，將整個膜體包裹在其內(nèi)部。基礎錨固系統(tǒng)采用氣膜建筑專用錨固件，采用L125×14(Q235鋼)承壓。膜材之間受力接縫采用熱合連接，膜單元之間采用夾板連接，膜材與混凝土擋墻采用角鋼直接承壓，在門系統(tǒng)和氣膜安裝檢查無誤形成密封空間后采用風機進行空氣支撐。

1 施工準備

1.1 平整場地

因為煤場存在高低差，另外在D膜位置有一條空中皮帶連廊，以連廊為中心點分為高低跨，高低相差約5 m，高跨位置到連廊最高點約23 m，低點到最高點約28 m。要求整個場地用煤回填到高跨標高，壓實系數(shù)達到0.9。低跨位置煤堆需要堆到擋墻邊，利于膜材展開拼接。

1.2 搭設腳手架

為了減少氣膜安裝時對皮帶走廊的荷載，在皮帶走廊下方搭設滿堂腳手架，滿堂腳手架的寬度12 m，長度56 m，高度21.5 m。腳手架搭設選用φ48.0×3.0鋼管，立桿間距1.0 m，步距1.5 m(見圖1)。

為方便安裝工人對氣膜進行固定，在擋墻四周搭設雙排腳手架，腳手架搭設選用φ48.0×3.0鋼管架體高度5 m，立桿縱橫向間距1.8 m，步距1.8 m。

1.3 膜保護措施

場地用塑料布覆蓋，膜拼接處需用粘結(jié)帶固定牢固，防止開裂和滑移，防止地面對膜材表面造成磨損或污染。

組織人員將膜單元沿場地進行拉展。在展開過程中施工人員需帶鞋套，防止對膜體表面造成污染。

1.4 安裝前的檢查

1)氣膜煤棚工程施工前首先檢測基礎建筑的規(guī)格和要求是否達到膜體安裝的需求。

2)安裝氣膜煤棚前檢查膜體的出廠證書。

3)氣膜煤棚施工前，應對膜體及零配件的出廠陳述、產(chǎn)品質(zhì)保書、檢測陳述以及品種、規(guī)格、色澤、數(shù)量進行檢驗。

4)檢查風機是否可以正常使用，以方便氣膜安裝后充氣支撐。

5)氣膜安裝前必須對預埋件及基礎上頂面進行清理，預埋錨栓外露錨桿上包裹的保護膜需進行拆除。

6)根據(jù)加工圖要求的長度，同時核對現(xiàn)場錨栓間距長度后按實際施工的間距長度進行切割，角鋼的孔距需根據(jù)現(xiàn)場實際測量的預埋錨栓間距進行打孔。

1.5 混凝土擋墻對拉絲孔洞封堵

采用水泥砂漿對擋墻上因安裝對拉絲留設的孔洞進行封堵，保證擋墻的氣密性。

2 氣膜安裝工藝流程

2.1 連續(xù)氣密錨固系統(tǒng)施工

絲扣矯正清理→測量放線→密封件制作→膜片密封→密封測試調(diào)整→密封附屬件安裝。

2.2 門系統(tǒng)施工

應急門安裝→汽車門安裝→門控制系統(tǒng)安裝→門系統(tǒng)調(diào)試→門系統(tǒng)密封→門系統(tǒng)成品保護。

2.3 膜、鋼網(wǎng)系統(tǒng)施工

膜片吊運至指定位置→膜片包展開→膜片連接→膜體與基礎固定連接→膜片吊運至指定位置→鋼網(wǎng)分片包展開→鋼網(wǎng)分片連接→鋼網(wǎng)鋪設→鋼網(wǎng)與密封系統(tǒng)固定連接。

2.4 充氣前子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試施工

子系統(tǒng)檢查→子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試→系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試結(jié)果確認。

2.5 氣膜充氣成型施工

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試結(jié)果合格→氣象環(huán)境適合氣膜充氣→試充氣→充氣→各系統(tǒng)監(jiān)控→調(diào)整→充氣到預定內(nèi)壓。

2.6 充氣后系統(tǒng)調(diào)試施工

軟門簾連接、室內(nèi)工序施工→膜內(nèi)壓測試調(diào)整→穩(wěn)定氣膜內(nèi)壓。

3 施工方法

3.1 連續(xù)氣密錨固系統(tǒng)施工

混凝土基礎表面應無裂縫、空洞、露筋和掉角現(xiàn)象，并達到混凝土設計強度。核對基礎軸線總長度和總寬度，基礎預埋錨栓由土建施工方按施工圖要求進行預埋，誤差需控制在規(guī)范范圍內(nèi)。

3.2 門系統(tǒng)施工

1)門洞口尺寸的核對。首先對所有門洞口尺寸進行核對，誤差需控制在規(guī)范范圍內(nèi)。如出現(xiàn)誤差及時整改直至合格，方能進行下步工序的施工。

2)洞口處預埋件核對。門洞口處預埋件核對：洞口處預埋件由土建單位按施工圖要求進行預埋。預埋件若有漏埋現(xiàn)象可現(xiàn)場進行植筋，植筋的抗拉強度需滿足要求。

3)門安裝和密封。在對前兩道工序核對合格后，可以進行門體的安裝及密封。門體上的保護膜安裝前不應撕掉或損壞。門體在洞口處安裝就位后，調(diào)整門體垂直度、水平度后將門固定在墻體上。門固定后，對門與墻體之間的縫隙進行填縫、表面密封處理。

應急門外框需與混凝土結(jié)構(gòu)固定牢固，然后再進行軟門簾與門體外框的連接。

應急門在施工過程中可作臨時通道使用，氣膜充氣后嚴禁當做進出通道使用，非緊急情況下不可使用。

3.3 膜、鋼網(wǎng)系統(tǒng)施工

1)膜材根據(jù)現(xiàn)場情況；將膜材分為A，B，C，D 4片膜材拼接，膜在加工廠制作打包約成3 m×3 m方形由專車運到項目現(xiàn)場。

2)先將C，D兩片膜材運至現(xiàn)場指定位置，將C，D膜展開拼接(包括拼接縫隙、角鋼壓膜)，因為膜拼接需要全部展開，D膜有1/3位置被煤倉阻礙，C，D膜需要從中心點雙向打包，先展開擋墻方向及拼接，完成后反向擋墻位置展開，拼接完成后開始吊裝，C，D膜拼接采用夾板連接，先展開C，D膜到擋墻部分進行拼接，拼接完后向擋墻相反方向展開及拼接剩余部分。

待拼接完成后開始吊裝，根據(jù)現(xiàn)場平面尺寸，最長處膜長70 m、中間處60 m、端部長約37 m，吊車趴桿吊重經(jīng)過模擬計算，需要3臺160 t吊車吊裝，吊車起重量均不超過該工況下允許起重量的70%。滿足起吊要求。

3)當起吊高度達到要求后，吊車開始再度仰臂慢慢收桿，C膜利用卷揚機輔助展膜，待D膜材整體拉直后開始拋物線在連廊到擋墻做輔助安全繩防止膜拋物線過多；然后開始慢慢下鉤及仰臂防止膜材向擋墻方向滑落。配合卷揚機將C膜膜材輔助拉過去，當膜材跨越空中皮帶連廊落地后即安排專業(yè)人員拆除吊裝的夾具及弧形吊梁(見圖2)。

4)C，D膜安裝完后開始展開拼接A，B膜，A，B膜展開直接采用卷揚機展膜，展開后進行A，B，C，D膜拼接，拼接采用夾板連接。

5)待A，B，C，D全部膜材拼接安裝完成，派專人檢查四周、膜片連接情況。在膜拼接完后再安裝鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

6)鋼網(wǎng)的展開和安裝。鋼網(wǎng)的展開和安裝與膜體的展開和安裝施工方法類似，膜體上方對應放置鋼網(wǎng)單元的位置處墊放保護墊。鋼網(wǎng)單元吊裝到打包圖要求放置的位置并調(diào)整好鋼網(wǎng)展開對應的方位，人工展開。須對展開后的鋼網(wǎng)單元進行檢查，要求鋼網(wǎng)無纏繞無打結(jié)，然后采用鋼網(wǎng)連接板對鋼網(wǎng)單元進行拼接。最后固定基礎四周密封錨固處位置的鋼網(wǎng)滑輪，并確保滑輪處的鋼網(wǎng)都被卡在滑輪擋板內(nèi)側(cè)，并連接固定好滑輪螺母。

3.4 氣膜充氣

充氣是整個安裝過程中最重要的一步，氣膜安裝前已經(jīng)根據(jù)圖紙要求安裝了12臺風機，送風量每小時5萬m3。在前面所有工作都已完成且檢查合格后才能開始充氣。

充氣前注意事項說明如下：

1)再次檢查膜和鋼網(wǎng)單元的拼接，門體外框架與膜體的連接。

2)設備已安裝調(diào)試完畢，并再次檢查確認運行情況。

3)充氣時要求當日天氣預告無雨雪，風速小于20 km/h，并且充氣時持續(xù)8 h內(nèi)風速無較大變化。

4)充氣一般選擇在一天的早上開始進行，這樣可以更好的控制氣膜充氣的過程，若在充氣過程發(fā)現(xiàn)問題需及時進行調(diào)整。

5)將風機置于“ON 開啟”位置，仔細觀察氣膜內(nèi)部壓力的變化，并及時巡視周邊，確保膜體在充氣過程中各個部位的均勻性，并及時進行調(diào)整。

6)當氣膜內(nèi)部壓力達到80 Pa時，停止充氣，保持現(xiàn)有狀態(tài)。施工人員需對所有的錨固系統(tǒng)、鋼纜系統(tǒng)、門體軟連接等進行再次檢查和調(diào)整。若有漏氣現(xiàn)象馬上采取密封措施，確保膜體充氣過程順利進行。

7)調(diào)整好鋼網(wǎng)和膜體外形后可將氣膜內(nèi)部壓力調(diào)整到150 Pa～200 Pa并維持這一壓力值2 d～3 d，最后根據(jù)氣膜壓力設計要求將壓力按要求調(diào)整相對應的壓力值范圍。

4 維護保養(yǎng)

1)膜結(jié)構(gòu)工程的維護和保養(yǎng)應按維護保養(yǎng)手冊進行，使用單位應根據(jù)維護保養(yǎng)手冊建立健全維護保養(yǎng)制度。

2)對空氣支承式膜結(jié)構(gòu)的維護和保養(yǎng)，應按設備及控制系統(tǒng)操作規(guī)程和維護保養(yǎng)手冊由專業(yè)人員或經(jīng)過培訓的專職人員進行。

3)工程竣工后的一年內(nèi)，制作安裝單位應對膜結(jié)構(gòu)進行至少1次常規(guī)檢查和維護，發(fā)現(xiàn)膜面異常時應采取預張力補強或其他措施，連接件如有松動，應重新加固。

4)每年雨季、冬季前應對膜面進行檢查，清理，保持膜面排水系統(tǒng)暢通。需荷載較大地區(qū)宜有必要的除雪應急措施。

5)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的主要檢查項目應包括：膜面有無較大變形，膜面是否因預張力損失較大而松弛，膜面是否局部撕裂，膜材涂層是否剝離等。

6)在強風，冰暴、暴雨和大雪等惡劣天氣過程中及過程后，應及時檢查結(jié)構(gòu)建筑物有無異常現(xiàn)象并采取必要的指施。

7)空氣支承式結(jié)構(gòu)應至少每月檢查1次。

5 驗收要求

1)膜材經(jīng)/緯向極限抗拉強度標準：7 000/7 300 N/5 cm，厚度不低于1 mm，重量不小于1 000 g/m2。2)膜體外觀質(zhì)量應無破損、無明顯折痕、無難于清除的污垢及無顯著色差。3)膜體上所有的拼縫及結(jié)合處無裂縫、無分離剝落及無顯著褶皺。4)螺栓、墊圈及鋁合金、不銹鋼壓條無拉傷和銹蝕。5)索、錨具無涂層損壞及銹蝕，纜繩無污損。6)氣膜煤棚膜的堅固夾板在裝置前必須倒角打磨平整，不應有銳角邊。螺栓不應有飛刺。所有與膜體接觸的金屬件不應有尖銳鋒芒。膜面打開時，應采納有效的保護措施以保護膜材不受損傷。

6 結(jié)語

氣承式膜結(jié)構(gòu)在國內(nèi)還算是一種比較新穎的結(jié)構(gòu)形式，大家對這種結(jié)構(gòu)還不是非常熟悉，本文結(jié)合工程實例,介紹了氣承式膜結(jié)構(gòu)門系統(tǒng)與鋼網(wǎng)系統(tǒng)施工、氣膜充氣、維護保養(yǎng)等施工工藝操作要點,可供廣大工程技術人員在類似工程中參考。