腳手架滑移施工方法在大跨度網(wǎng)殼施工安裝中的應(yīng)用與發(fā)展

劉義平  張一萍

陜西省機(jī)械施工公司

    目前國內(nèi)大跨度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)常用的安裝方法根據(jù)其受力和構(gòu)造特點大致可分為高空散裝法、網(wǎng)殼積累滑移法、腳手架滑移三種方法。這三種方法各有著其優(yōu)越性及缺點。依據(jù)工程特點科學(xué)地選擇合理的安裝工藝對于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞同時達(dá)到安全及經(jīng)濟(jì)合理有著重要的意義。

    某電廠干煤棚網(wǎng)殼的安裝與施工采用了腳手架滑移，高空拼裝的施工方法。它充分發(fā)揮了腳手架滑移方法的優(yōu)點而最大程度的降低了它的不足。在傳統(tǒng)的腳手架滑移方案上注入了大量技術(shù)含量，使其更加科學(xué)．更加先進(jìn)，日趨完善。本文就該工程于煤棚網(wǎng)殼的安裝方法的選擇考慮及安裝方法的特點進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

1.工程概況廈特點

    某電廠三期工程建設(shè)規(guī)模2×600MW機(jī)組，干煤棚采用落地式雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，形式為正放四角錐焊接球節(jié)點網(wǎng)架，跨度l06米，長度l48米，殼體高度(鉸點至拱頂)39.791米，上弦網(wǎng)格尺寸4.Om×4.0m，剖面為三心圓：大圓下弦圓弧半徑R-61.88 m；小圓下弦圓弧半徑R=30.99m。對邊支撐，共152個壓力平板支座：材質(zhì)為Q2358，鋼管桿件l0952根，重量657. 398t；鋼球共2813個，重134. 833t，材質(zhì)Q235；鋼結(jié)構(gòu)總重量約1050t。屋面采用單層壓型彩鋼板面積23485㎡。工程特點：l、跨度大、長度長、覆蓋面積大，工程量大。2、網(wǎng)殼安裝前l0米寬斗輪機(jī)基礎(chǔ)己建好，將現(xiàn)場一分為二．這是機(jī)械選擇及方案選擇必須考慮的一點。

2.方案的選擇

    2.1高空散裝法：

    該工程網(wǎng)殼覆蓋面積大，經(jīng)濟(jì)與工期要求均不允許搭設(shè)滿堂腳手架．采用高空散裝法根顯然是行不通的。

    2.2高空散裝嘲殼積累滑移法：

    高空散裝網(wǎng)殼積累滑移方案是個較成熟的工藝方案，已經(jīng)有根多成功的工程實例，如合肥發(fā)電廠干煤棚、蘇州工業(yè)園環(huán)保發(fā)電廠干煤棚等。在經(jīng)濟(jì)上、工期上這種方案是安全可行的。但是此干煤棚長度l48m，最大滑移體長度將達(dá)到136m，重量約980t，網(wǎng)殼單側(cè)水平推力為430 t。經(jīng)計算每側(cè)的滑移牽引力最大將達(dá)到約85t。如此高的牽引力在各方面造成的施工難度是從未遇到過的，風(fēng)驗性也隨之大大增加。滑動凈摩擦系數(shù)取0.08，阻力系數(shù)取l.l5，則需要總牽引力為：

    Ft=μ·η·GOK

    =0.08×l.15X(9800+4300×2)   

    =1694(kN)

    每條軌道上的牽引力為：

    F=Ft／2=1694／2=847(kN)

    2.3腳手槊滑移方案：

    ①網(wǎng)架原位安裝．最大程度地遵循了設(shè)計意圖，不改變設(shè)計的原始受力模型：②腳手架采用經(jīng)專業(yè)設(shè)計人員設(shè)計的網(wǎng)殼式腳手架，可采用現(xiàn)有軟件進(jìn)行各種工況的受力驗算，技術(shù)上直觀、可靠：其安全性，適用性均很高。③網(wǎng)架式腳手架為工廠化制作，不占用場地，現(xiàn)場安裝時間短，施工方便。可縮短總工期。④它在大跨度、縱向1單元多的網(wǎng)殼施工中，其經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性體現(xiàn)更為明顯。

3.施工方案概述：

    該工程施工方法采用滑移腳手架施工法，形式為大網(wǎng)殼套小網(wǎng)殼，小網(wǎng)殼作為安裝大網(wǎng)殼（工程主體網(wǎng)架)的腳手架操作平臺。工程主體網(wǎng)殼共分18個拼裝單元，l62個小塊體，每個拼裝單元為對稱的9個塊體。每個拼裝單元的完成均在網(wǎng)殼式腳手架操作平臺土完成，一個}拼裝單元完成后，腳手架滑移至預(yù)定位置進(jìn)行下一個拼裝單元。滑移共l7次，最后一個單元補(bǔ)空完成，不再滑移。

    垂直運輸為分別在網(wǎng)架跨跨內(nèi)斗輪機(jī)基礎(chǔ)兩側(cè)沿縱向各布置一臺行走式塔吊。塔吊基礎(chǔ)寬12m，回填片石夯實后鋪碎石，密實度92％；按要求鋪設(shè)l50m長塔吊軌道。塔吊基礎(chǔ)寬12m，回填片石夯實后鋪碎石，密實度92％；按要求鋪設(shè)150m長塔吊軌道。

4.腳手架滑移方案在此工程中的應(yīng)用特點

    4.1網(wǎng)殼式結(jié)構(gòu)腳手架設(shè)計的特點

    網(wǎng)殼式腳手架的設(shè)計采用浙江大學(xué)空間結(jié)構(gòu)分析軟件MST2004進(jìn)行設(shè)計及分析計算，采用螺栓球節(jié)點型式。腳手架跨度96．909米，寬度16米，最高處37.5米，兩側(cè)上弦支撐于主網(wǎng)架基礎(chǔ)承臺上．中間設(shè)計有兩條網(wǎng)格式矩形支柱，立柱柱中距離46.29米．分別支撐于兩條塔吊軌道上，兩側(cè)上弦支承，支座下鋪設(shè)固定軌道，根據(jù)施工需要牽拉腳手網(wǎng)架滑移，配合網(wǎng)架原位安裝。

    模型建立特點：

    ①對干煤棚每一個單元的都劃分為9個中拼塊體，每個塊體下的四個安裝支點均垂直對應(yīng)在網(wǎng)殼式腳手架球中心上．減少了很多搭設(shè)輔助腳手管的工作量。

    ②腳手架設(shè)四條滑移軌道，兩個網(wǎng)格式矩形支柱下為主要滑移軌道，矩形支柱的位置設(shè)計與塔吊軌道吻合，兩個軌道合二為一，減少軌道工作量，降低成本約l0萬。其余兩條軌道設(shè)在網(wǎng)架基礎(chǔ)承臺上．有效地運用了塔吊軌道。

    ③立柱設(shè)在滑移牽引架上．考慮到兩排支腳對軌道的壓力大小不一，其摩擦力大小亦有所不同，故牽引點采用滑輪組機(jī)構(gòu)予以均衡，

    本方案中的腳手架設(shè)計和通常的網(wǎng)架設(shè)計  相比，其考慮出發(fā)點更適宜于特定干煤棚工程的  施工中使用，與施工工藝絲絲相扣。設(shè)計中每一個環(huán)節(jié)都體現(xiàn)出針對該工程的縝密考慮。

    4.2同步控制的發(fā)展和其科學(xué)性、先進(jìn)性

    本工程中網(wǎng)架跨度達(dá)106m，網(wǎng)殼式腳手架跨度也達(dá)到96.9m，為降低網(wǎng)殼腳手架的造價．腳手架下增加兩個矩形支柱，這樣就由通常的兩肢點滑移改為四肢點滑移。四肢點滑移最重要也是最困難的一點就是滑移時的同步控制。在這個工程中腳手滑移運用了攝像監(jiān)控?zé)o極調(diào)速同步滑移系統(tǒng)。它將四個肢點的動力信息、位置信息集中到控制指揮室。并根據(jù)收集到的信息在控制室中變頻調(diào)速。形成了信息反饋閉環(huán)系統(tǒng)。這在國內(nèi)尚屬首次。

    四個肢點的電動倒鏈為同一型號，最大牽引速度l80 mm／min，滑移控制速度50mm／min，控制變頻器頻率為O～50Hz。滑移作業(yè)過程中協(xié)調(diào)一致，統(tǒng)一指揮，遇到特殊情況，總指揮能夠立即做出判斷和指令．利用對講機(jī)與各信息點觀察員聯(lián)系。這樣，滑移的不同步度實際可控制在10 mm以內(nèi)，滑移的安全性和使用安全性大大提高：實際滑移速度在50～100mm／min之內(nèi)，實現(xiàn)勻速、平穩(wěn)滑移。

    4.3由靜態(tài)設(shè)計向動態(tài)設(shè)計的發(fā)展

    通常鋼結(jié)構(gòu)工程在設(shè)計及詳圖設(shè)計完成之后．進(jìn)入到施工安裝階段時，計算機(jī)的計算與分析將不再參與，不發(fā)揮作用。但在該工程于煤棚的施工安裝過程中，空間結(jié)構(gòu)分析與計算貫穿于整個過程，對施工過程中的各種施工工況都利用計算機(jī)驗算、控制和指導(dǎo)施工。為施工的質(zhì)量、安全與進(jìn)度方面起到不可忽視的作用。

    (1)網(wǎng)殼式腳手架的安裝：安裝分為三大塊拼和兩個柱體共五部分．每個塊體用塔吊空中吊拼。塊體的劃分及吊點位置均由計算機(jī)分析驗算．防止超應(yīng)力桿件的產(chǎn)生，確保安裝安全。   

    (2)網(wǎng)殼腳手架滑移過程：網(wǎng)殼式腳手架設(shè)四條滑移軌道，兩側(cè)的兩個滑移軌道設(shè)在兩側(cè)基礎(chǔ)的擴(kuò)大邊緣上，剛性較好；而中間兩個肢點和塔吊軌道重合，因原地基土非常軟弱，雖然已經(jīng)過處理，總沉降和不均勻沉降依然很大。剛性軌道和彈性軌道同時滑移產(chǎn)生的差異和滑移過程中出現(xiàn)的異常情況必須由計算機(jī)的模擬工況驗算，并根據(jù)模擬結(jié)果指導(dǎo)工程采用合理有效的措施。

    (3)干煤棚網(wǎng)殼的安裝：干煤棚安裝過程中，  為加快旌工進(jìn)度及優(yōu)化工藝流程，常常遇到個別塊體臨時固定的情況，如基礎(chǔ)上方第一塊體在脫離腳手架提前安裝。這些都需要經(jīng)過計算機(jī)程序驗算其臨時固定的安全性和桿件內(nèi)力情況方可實施。采用這樣科學(xué)合理的項目管理使工期比預(yù)計提前了l5天。

    4.4對不影響生產(chǎn)，施工和生產(chǎn)同時進(jìn)行具有重要意義

    網(wǎng)殼式結(jié)構(gòu)腳手架的設(shè)計特點是象一道彩虹跨越斗輪機(jī)基礎(chǔ)，斗輪機(jī)完全可以從腳手架下自由穿梭，旌工不影響斗輪機(jī)的正常工作。這一點對擴(kuò)建工程和技改工程中生產(chǎn)和施工同時進(jìn)行，有著很好的借鑒。

5.工程效果

    該電廠干煤棚網(wǎng)殼工程僅用了80天就完成了1000多噸的鋼結(jié)構(gòu)安裝。網(wǎng)殼式腳手架滑移法在這個工程中的應(yīng)用取得了圓滿成功。該工程最大程度地彌補(bǔ)了腳手架滑移法的缺點同時將它的優(yōu)點發(fā)揮得淋漓盡致，并且發(fā)揚光大。從另一個方面我們也看到了計算機(jī)指導(dǎo)施工的重要性，它在施工技術(shù)與項目管理領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展前景非常廣闊。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)