大跨度網(wǎng)架累積提升施工技術(shù)摘要：在XXXXXXXX公司基地工程維修機(jī)庫(kù)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程中，通過(guò)對(duì)大跨度網(wǎng)架的累積提升技術(shù)的研究與應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中取得了良好的效果，也在集團(tuán)公司大跨度鋼網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域有所突破，同時(shí)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步起到推動(dòng)作用。關(guān)鍵詞：大跨度；網(wǎng)架；累積提升1應(yīng)用工程簡(jiǎn)介XXXXXXXX公司基地工程維修機(jī)庫(kù)屋蓋結(jié)構(gòu)跨度112.0m，進(jìn)深80.0m，屋蓋頂標(biāo)高+36.800m。屋蓋結(jié)構(gòu)采用三層正放四角錐焊接球鋼網(wǎng)架，下弦支承，網(wǎng)格尺寸5.0m×4.0m，高度6.0～8.8m。機(jī)庫(kù)大門處屋蓋采用六層焊接球鋼網(wǎng)架，高度15.45～16.25m。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)大部分為焊接球空心球節(jié)點(diǎn)，少量節(jié)點(diǎn)根據(jù)受力需要采用主管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)。機(jī)庫(kù)大廳基本支承柱采用四肢格構(gòu)式鋼管混凝土柱、箱形方鋼管混凝土柱以及鋼筋混凝土柱，柱間支撐采用雙肢格構(gòu)式。其中：箱形方鋼管混凝土柱共6根，四肢格構(gòu)式鋼管混凝土柱共14根。屋蓋支座采用33個(gè)抗震球鉸支座，坐落在結(jié)構(gòu)1軸、15軸鋼柱及J軸混凝土柱上。機(jī)庫(kù)網(wǎng)架平面布置如圖1所示。圖1機(jī)庫(kù)網(wǎng)架平面示意圖2網(wǎng)架安裝方案的選擇目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)架安裝技術(shù)已經(jīng)比較成熟，常用的安裝有：搭設(shè)滿堂紅腳手架，高空散拼；地面拼裝，分段吊裝；整體提升。經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)比選文件，招標(biāo)圖紙的認(rèn)真閱讀，對(duì)于工程整體結(jié)構(gòu)分析，以上三種施工方案的具體優(yōu)缺點(diǎn)分析如下：2.1搭設(shè)滿堂紅腳手架，高空散拼。該方案需搭設(shè)大量腳手架，現(xiàn)場(chǎng)吊裝機(jī)械布置很難滿足要求，另外腳手架的搭設(shè)和拆除需要一定的周期，對(duì)工程進(jìn)度、工程質(zhì)量控制都會(huì)帶來(lái)不利影響，并且高空操作較多，施工安全性差，在工程安全生產(chǎn)管理方面難度也非常大。2.2地面拼裝，分段吊裝采用地面拼裝成可以吊裝的網(wǎng)架單元、分段吊裝的施工方法，可以形成簡(jiǎn)單流水作業(yè)，但各道工序之間流水作業(yè)單一，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備很多構(gòu)件拼裝機(jī)械和大型吊裝機(jī)械，對(duì)降低工程成本影響不利。在工程質(zhì)量控制方面，由于高空對(duì)接單元增多，對(duì)網(wǎng)架安裝精度控制也很難。結(jié)論：以上兩種方法都存在很多弊病，不是最佳施工方案。2.3整體提升優(yōu)點(diǎn)：（1）大量工作都可以在地面完成，減少工裝腳手架用量，避免了高空作業(yè)，降低了工程的安全管理的難度。（2）由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地較大，可以形成多點(diǎn)、多面流水作業(yè)，加快地面拼裝進(jìn)度，有利于工程安裝精度控制。整體提升施工難點(diǎn)：（1）網(wǎng)架跨度大，提升同步性控制難度大，需要有成熟的技術(shù)應(yīng)用，才能解決大跨度網(wǎng)架提升同步性的問(wèn)題。（2）提升過(guò)程中網(wǎng)架變形控制難度很大，需要用專業(yè)計(jì)算軟件，經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的加固，并且對(duì)提升工裝作業(yè)合理的設(shè)計(jì)、計(jì)算，以減小施工變形，滿足網(wǎng)架設(shè)計(jì)規(guī)范，施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范以及網(wǎng)架自身強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面的要求。2.4整體提升方案的選擇根據(jù)本工程特點(diǎn)以及我公司以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，本工程大屋蓋鋼結(jié)構(gòu)提升可以分為4種方法：（1）分多次提升，即大廳網(wǎng)架分段分別提升，門頭網(wǎng)架分段提升；（2）分2次分別提升，大廳網(wǎng)架和門頭網(wǎng)架分別提升；（3）1次性整體提升，即大廳網(wǎng)架和門頭網(wǎng)架共同提升就位。（4）2次累計(jì)提升，即先提升大廳網(wǎng)架至與門頭網(wǎng)架合攏位置，合攏完成后，再整體提升大屋蓋網(wǎng)架至設(shè)計(jì)標(biāo)高。第1、2種方法施工會(huì)造成再提升合攏時(shí)有很多構(gòu)件后安裝，后插入安裝大量構(gòu)件，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致合攏精度難以控制，并且提升工況的邊界條件與設(shè)計(jì)條件不符，造成每個(gè)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)架提升變形控制很難統(tǒng)一，對(duì)工程質(zhì)量控制不利。多次提升對(duì)工程進(jìn)度、安全生產(chǎn)管理等都會(huì)帶來(lái)不利影響。為了減少高空作業(yè)量，為了最大限度的滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的邊界條件，確保工程施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，確保施工安全，采用屋蓋地面拼裝整體提升的施工工藝。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如采取門頭與大廳網(wǎng)架同時(shí)一次性整體提升的方案，必須將門頭網(wǎng)架處下挖3.65m深度，才能滿足相對(duì)標(biāo)高要求，但施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件限制，鋼網(wǎng)架A軸距機(jī)場(chǎng)圍界僅8.00m距離，場(chǎng)地開(kāi)挖后，A軸外側(cè)無(wú)法行走大型機(jī)械設(shè)備，且場(chǎng)地內(nèi)的級(jí)配砂石已回填完畢，再次開(kāi)挖將浪費(fèi)大量財(cái)力物力，因此受施工條件制約，不能采取門頭與大廳網(wǎng)架一次提升的方案。經(jīng)研究，采用“累積提升”的施工方法：即門頭與大廳網(wǎng)架在地面分別拼裝，拼裝完成后，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制液壓同步提升技術(shù)，分兩次提升，先提升大廳網(wǎng)架至與門頭網(wǎng)架合攏位置，合攏完成后，再整體提升大屋蓋網(wǎng)架至設(shè)計(jì)標(biāo)高的施工方法。采用“累積提升技術(shù)”有如下優(yōu)點(diǎn)：提升的結(jié)構(gòu)重量重；提升結(jié)構(gòu)的尺寸、面積和體積大；計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高；減少高空作業(yè)量，施工安全、可靠，降低施工風(fēng)險(xiǎn)；縮短施工周期，降低施工費(fèi)用。2.5.選擇屋蓋網(wǎng)架和門頭網(wǎng)架分別提升的安裝方案需解決以下問(wèn)題：2.5.1整體提升同步控制；2.5.2怎樣能夠最大程度減少后合攏安裝構(gòu)件的數(shù)量；2.5.3屋蓋鋼結(jié)構(gòu)提升上、下錨點(diǎn)位置以及加固措施；2.5.4屋蓋鋼結(jié)構(gòu)地面拼裝方法；2.5.5屋蓋鋼結(jié)構(gòu)整體提升合攏；2.5.6屋蓋鋼結(jié)構(gòu)拼裝與提升過(guò)程中安裝精度的測(cè)控。2.6累積提升施工流程累積提升施工流程見(jiàn)圖2。圖2累積提升施工流程圖3累積提升體系布置3.1提升點(diǎn)、千斤頂?shù)倪x擇與布置累積提升結(jié)構(gòu)工程量：網(wǎng)架焊接球與桿件總重約1030噸，屋蓋主次檁條約60噸，檢修走道約10噸，水、電、消防、輻射采暖等專業(yè)連接件及管道約300噸，總計(jì)約為1400噸。經(jīng)計(jì)算，本工程累積提升共設(shè)置16個(gè)提升點(diǎn)，使用千斤頂48臺(tái)，提升點(diǎn)分別布置在1軸、15軸、BC軸及HJ軸之間，其中，第一次提升設(shè)14個(gè)提升點(diǎn)，第二次提升設(shè)13個(gè)提升點(diǎn)；40噸千斤頂32臺(tái)，100噸千斤頂8臺(tái)，200噸千斤頂8臺(tái)。累積提升點(diǎn)布置圖如圖3所示。圖3累積提升點(diǎn)布置圖3.2提升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)設(shè)計(jì)本工程累積提升選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)型號(hào)分為1200mm×1200mm，2000mm×2000mm兩種，位于BC軸網(wǎng)架之間及HJ軸網(wǎng)架之間。累積提升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)布置圖如圖4所示。圖4累積提升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)布置圖3.3提升導(dǎo)向系統(tǒng)布置為保證提升過(guò)程中的穩(wěn)定，避免提升過(guò)程中由于風(fēng)力及其他水平力影響造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的水平位移，設(shè)置水平位移控制導(dǎo)向裝置，控制位移為50mm，本工程共設(shè)立4個(gè)提升導(dǎo)向點(diǎn)。分別位于1軸/B軸、15軸/B軸網(wǎng)架處，1軸與15軸導(dǎo)向系統(tǒng)采用構(gòu)造形式相同，在網(wǎng)架三層及四層焊接球上分別連接一根φ159×10鋼管，端部連接一塊20mm厚鋼板，構(gòu)成三角架形式，距離B軸箱型鋼柱50mm，在5級(jí)風(fēng)荷載作業(yè)下確保提升結(jié)構(gòu)水平及豎向穩(wěn)定。具體位置以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式見(jiàn)圖5。圖5累積提升導(dǎo)向系統(tǒng)構(gòu)造圖4施工難點(diǎn)的應(yīng)對(duì)措施4.1大噸位鋼結(jié)構(gòu)提升本工程網(wǎng)架累積提升總重約1400噸，通過(guò)同步控制將超過(guò)千噸的結(jié)構(gòu)一次提升就位是本工程的難點(diǎn)，我們采取以下措施：4.1.1布置的吊點(diǎn)多根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在網(wǎng)架周邊鋼柱、網(wǎng)架中心共布置16個(gè)提升吊點(diǎn)。4.1.2使用的提升油缸多在16個(gè)提升吊點(diǎn)上，共布置48臺(tái)提升油缸，其中32臺(tái)40噸提升油缸，8臺(tái)100噸提升油缸，8臺(tái)200噸提升油缸；4.1.3安全系數(shù)儲(chǔ)備大48臺(tái)提升油缸總體安全儲(chǔ)備系數(shù)為3.24，鋼絞線的安全系數(shù)為11.58。4.1.4屋蓋網(wǎng)架分兩次提升本工程采用累積提升的施工方法，門頭網(wǎng)架和大廳網(wǎng)架分兩次提升，先提升大廳網(wǎng)架至門頭合攏位置，與門頭合攏，然后再整體提升大屋蓋網(wǎng)架。4.2提升同步控制本工程提升結(jié)構(gòu)投影尺寸為112.0m×80.0m，提升面積約為9000m2，共布置16個(gè)提升點(diǎn)，提升同步性控制是本工程難點(diǎn)，采取如下措施解決：4.2.1采用位置同步控制策略在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)提升吊點(diǎn)之間采取位置同步控制策略，使提升結(jié)構(gòu)的位置保證同步，相鄰提升點(diǎn)同步誤差控制在10mm之內(nèi)，滿足結(jié)構(gòu)的要求。4.2.2傳感器系統(tǒng)的保證在測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)位置時(shí)，使用20米長(zhǎng)距離傳感器。在20米的測(cè)量范圍內(nèi)，測(cè)量精度可達(dá)0.25mm。4.2.3液壓系統(tǒng)的保證在使用的液壓系統(tǒng)中，使用進(jìn)口比例閥進(jìn)行提升速度的控制。使用這種電液比例閥，同步調(diào)節(jié)精度高。4.2.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的保證本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制精度高、控制能力強(qiáng)。5合攏與卸載5.1大廳網(wǎng)架與門頭網(wǎng)架合攏合攏控制由于兩片網(wǎng)架需要不同的預(yù)拱形狀，并且提升點(diǎn)布置不一樣，大廳網(wǎng)架需先提升到門頭網(wǎng)架處再進(jìn)行合攏，剛度大的結(jié)構(gòu)撓度變形小，在拼裝采取預(yù)拱值可解決，而剛度小的結(jié)構(gòu)只通過(guò)預(yù)拱值的方法難以使兩部分網(wǎng)架精確合攏。對(duì)于此不同預(yù)拱形狀的不同結(jié)構(gòu)的合攏問(wèn)題，本工程結(jié)合預(yù)拱值，采取了下部支頂調(diào)整點(diǎn)的方法解決，即在大廳網(wǎng)架提升與門頭網(wǎng)架合攏時(shí)，根據(jù)門頭網(wǎng)架施加一定數(shù)量的調(diào)整支點(diǎn)，采用千斤頂及鋼管頂托支頂?shù)姆绞秸{(diào)整，并且選擇不同的調(diào)整方向進(jìn)行控制。調(diào)整點(diǎn)的布置經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算及分析，在大廳網(wǎng)架靠近門頭一側(cè)設(shè)置6個(gè)調(diào)整點(diǎn)，調(diào)整點(diǎn)的位置與編號(hào)如圖6所示，采用從中間到兩邊的合攏步驟：第1步合攏調(diào)整點(diǎn)3和4，第2步合攏調(diào)整點(diǎn)2和5，第3步合攏調(diào)整點(diǎn)1和6。圖6調(diào)整點(diǎn)位置布置與編號(hào)圖經(jīng)過(guò)對(duì)不同數(shù)目和不同順序的調(diào)整點(diǎn)的情況進(jìn)行了分析，得出了合理的調(diào)整點(diǎn)數(shù)目、優(yōu)化了調(diào)整點(diǎn)合攏路徑，并得出了一些合攏規(guī)律：⑴不同數(shù)目調(diào)整點(diǎn)產(chǎn)生的調(diào)整內(nèi)力不一樣，數(shù)目越多內(nèi)力分布越均勻；⑵采用的調(diào)整點(diǎn)數(shù)目越多，對(duì)調(diào)整結(jié)果越有利，但應(yīng)力分布較均勻后調(diào)整點(diǎn)數(shù)目再增多，效果增加減小，反而增加施工成本。⑶相同調(diào)整點(diǎn)數(shù)目不同合攏順序時(shí)，桿件應(yīng)力的應(yīng)力變化情況路徑不同，隨著合攏步驟地推進(jìn)，應(yīng)力越來(lái)越接近，一般優(yōu)先選擇從位移較小的地方先調(diào)整合攏，逐步推進(jìn)，一直到全部合攏，這樣的合攏路徑情況下，桿件應(yīng)力變化相對(duì)平緩。5.2網(wǎng)架整體合攏5.2.1總體順序由于本工程提升重量、面積都很大，并且各個(gè)區(qū)域桿件強(qiáng)度均不同，為了保證提升合攏與卸載的安全性，采取如下合攏卸載順序：（1）門頭網(wǎng)架合攏：1、15軸同時(shí)合攏；（2）門頭網(wǎng)架合攏完畢，逐級(jí)卸載；（3）門頭網(wǎng)架卸載完畢，1軸、15軸先由E(不含E軸)向J軸依次合攏，然后由E向A軸合攏，桿件合攏完畢將千斤頂卸載；（4）J軸：從8軸向兩側(cè)同時(shí)按順序依次合攏、卸載。5.2.2整體合攏（1）門頭網(wǎng)架桿件合攏順序門頭網(wǎng)架合攏順序?yàn)橄潞笊?。門頭網(wǎng)架合龍順序圖見(jiàn)圖7所示。圖7門頭網(wǎng)架合龍順序圖（2）大廳網(wǎng)架合攏順序網(wǎng)架總體合攏順序先A后B，以E軸為界。大廳網(wǎng)架合龍順序如圖8所示。圖8大廳網(wǎng)架合攏順序圖（3）大廳網(wǎng)架提升點(diǎn)合攏順序見(jiàn)圖9所示。圖9柱頂提升點(diǎn)合攏順序圖5.3卸載5.3.1提升點(diǎn)構(gòu)件合攏焊接完畢，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)收合格網(wǎng)架整體穩(wěn)定后開(kāi)始卸載。5.3.2卸載前要用測(cè)量?jī)x器對(duì)網(wǎng)架的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保網(wǎng)架在水平和豎直方向沒(méi)有相對(duì)位移反復(fù)出現(xiàn)情況下，可以進(jìn)行卸載。5.3.3門頭網(wǎng)架卸載順序：同時(shí)卸載門頭網(wǎng)架15點(diǎn)與16點(diǎn)。5.3.4大廳網(wǎng)架卸載順序：大廳網(wǎng)架按照給定順序?qū)ΨQ合攏桿件，單側(cè)每合攏完畢2個(gè)提升點(diǎn)后進(jìn)行一次卸載。分級(jí)卸載如表1所示。表1分級(jí)卸載表卸載順序部位（點(diǎn)位）卸載程度1門頭網(wǎng)架15～116分三次逐級(jí)卸載，第第一次卸載30%，第二次卸卸載30%，第三次卸卸載40%。21軸點(diǎn)1～4J軸點(diǎn)5～715軸點(diǎn)8～11分三次逐級(jí)卸載，第第一次卸載30%，第二次卸卸載30%，第三次卸卸載40%。6質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)6.1提升合攏精度控制措施在提升及合攏過(guò)程中對(duì)網(wǎng)架的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保結(jié)構(gòu)累積安全。制定相應(yīng)合攏順序，保證構(gòu)件安裝質(zhì)量。分級(jí)卸載確保合攏后結(jié)構(gòu)安全。6.2提升合攏精度要求網(wǎng)架提升合攏點(diǎn)安裝精度允許偏差見(jiàn)表2。表2提升合攏點(diǎn)允許偏差序號(hào)部位項(xiàng)目允許偏差（mm）1網(wǎng)架合攏點(diǎn)標(biāo)高±15.02合攏點(diǎn)位移±15.07安全要求7.1所有千斤頂要經(jīng)過(guò)保養(yǎng)清洗工作，并做壓力實(shí)驗(yàn)，防止出現(xiàn)漏油問(wèn)題，確保提升期間千斤頂使用完好。7.2提供鋼絞線的出廠合格證書(shū)以及檢測(cè)報(bào)告；壓力表的檢測(cè)合格證；累積提升設(shè)備進(jìn)廠報(bào)驗(yàn)單；液壓設(shè)備實(shí)驗(yàn)記錄；千斤頂說(shuō)明書(shū)等材料。7.3上錨點(diǎn)、下錨點(diǎn)安裝完畢使用前，要設(shè)驗(yàn)收小組進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收，絕對(duì)不留安全隱患。