腳手架滑移施工方法在大跨度網殼施工安裝中的應用與發展

劉義平  張一萍

陜西省機械施工公司

    目前國內大跨度的網殼結構常用的安裝方法根據其受力和構造特點大致可分為高空散裝法、網殼積累滑移法、腳手架滑移三種方法。這三種方法各有著其優越性及缺點。依據工程特點科學地選擇合理的安裝工藝對于鋼結構質量的好壞同時達到安全及經濟合理有著重要的意義。

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

1.工程概況廈特點

    某電廠三期工程建設規模2×600MW機組，干煤棚采用落地式雙層網殼結構，形式為正放四角錐焊接球節點網架，跨度l06米，長度l48米，殼體高度(鉸點至拱頂)39.791米，上弦網格尺寸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：材質為Q2358，鋼管桿件l0952根，重量657. 398t；鋼球共2813個，重134. 833t，材質Q235；鋼結構總重量約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、網殼安裝前l0米寬斗輪機基礎己建好，將現場一分為二．這是機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：

    該工程網殼覆蓋面積大，經濟與工期要求均不允許搭設滿堂腳手架．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：

    高空散裝網殼積累滑移方案是個較成熟的工藝方案，已經有根多成功的工程實例，如合肥發電廠干煤棚、蘇州工業園環保發電廠干煤棚等。在經濟上、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到136m，重量約980t，網殼單側水平推力為430 t。經計算每側的滑移牽引力最大將達到約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，風驗性也隨之大大增加。滑動凈摩擦系數取0.08，阻力系數取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網架原位安裝．最大程度地遵循了設計意圖，不改變設計的原始受力模型：②腳手架采用經專業設計人員設計的網殼式腳手架，可采用現有軟件進行各種工況的受力驗算，技術上直觀、可靠：其安全性，適用性均很高。③網架式腳手架為工廠化制作，不占用場地，現場安裝時間短，施工方便。可縮短總工期。④它在大跨度、縱向1單元多的網殼施工中，其經濟上的優越性體現更為明顯。

3.施工方案概述：

    該工程施工方法采用滑移腳手架施工法，形式為大網殼套小網殼，小網殼作為安裝大網殼（工程主體網架)的腳手架操作平臺。工程主體網殼共分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，腳手架滑移至預定位置進行下一個拼裝單元。滑移共l7次，最后一個單元補空完成，不再滑移。

    垂直運輸為分別在網架跨跨內斗輪機基礎兩側沿縱向各布置一臺行走式塔吊。塔吊基礎寬12m，回填片石夯實后鋪碎石，密實度92％；按要求鋪設l50m長塔吊軌道。塔吊基礎寬12m，回填片石夯實后鋪碎石，密實度92％；按要求鋪設150m長塔吊軌道。

4.腳手架滑移方案在此工程中的應用特點

    4.1網殼式結構腳手架設計的特點

    網殼式腳手架的設計采用浙江大學空間結構分析軟件MST2004進行設計及分析計算，采用螺栓球節點型式。腳手架跨度96．909米，寬度16米，最高處37.5米，兩側上弦支撐于主網架基礎承臺上．中間設計有兩條網格式矩形支柱，立柱柱中距離46.29米．分別支撐于兩條塔吊軌道上，兩側上弦支承，支座下鋪設固定軌道，根據施工需要牽拉腳手網架滑移，配合網架原位安裝。

    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在網殼式腳手架球中心上．減少了很多搭設輔助腳手管的工作量。

    ②腳手架設四條滑移軌道，兩個網格式矩形支柱下為主要滑移軌道，矩形支柱的位置設計與塔吊軌道吻合，兩個軌道合二為一，減少軌道工作量，降低成本約l0萬。其余兩條軌道設在網架基礎承臺上．有效地運用了塔吊軌道。

    ③立柱設在滑移牽引架上．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構予以均衡，

    本方案中的腳手架設計和通常的網架設計  相比，其考慮出發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。設計中每一個環節都體現出針對該工程的縝密考慮。

    4.2同步控制的發展和其科學性、先進性

    本工程中網架跨度達106m，網殼式腳手架跨度也達到96.9m，為降低網殼腳手架的造價．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控無極調速同步滑移系統。它將四個肢點的動力信息、位置信息集中到控制指揮室。并根據收集到的信息在控制室中變頻調速。形成了信息反饋閉環系統。這在國內尚屬首次。

    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。滑移作業過程中協調一致，統一指揮，遇到特殊情況，總指揮能夠立即做出判斷和指令．利用對講機與各信息點觀察員聯系。這樣，滑移的不同步度實際可控制在10 mm以內，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，實現勻速、平穩滑移。

    4.3由靜態設計向動態設計的發展

    通常鋼結構工程在設計及詳圖設計完成之后．進入到施工安裝階段時，計算機的計算與分析將不再參與，不發揮作用。但在該工程于煤棚的施工安裝過程中，空間結構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驗算、控制和指導施工。為施工的質量、安全與進度方面起到不可忽視的作用。

    (1)網殼式腳手架的安裝：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分析驗算．防止超應力桿件的產生，確保安裝安全。   

    (2)網殼腳手架滑移過程：網殼式腳手架設四條滑移軌道，兩側的兩個滑移軌道設在兩側基礎的擴大邊緣上，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生的差異和滑移過程中出現的異常情況必須由計算機的模擬工況驗算，并根據模擬結果指導工程采用合理有效的措施。

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

    4.4對不影響生產，施工和生產同時進行具有重要意義

    網殼式結構腳手架的設計特點是象一道彩虹跨越斗輪機基礎，斗輪機完全可以從腳手架下自由穿梭，旌工不影響斗輪機的正常工作。這一點對擴建工程和技改工程中生產和施工同時進行，有著很好的借鑒。

5.工程效果

    該電廠干煤棚網殼工程僅用了80天就完成了1000多噸的鋼結構安裝。網殼式腳手架滑移法在這個工程中的應用取得了圓滿成功。該工程最大程度地彌補了腳手架滑移法的缺點同時將它的優點發揮得淋漓盡致，并且發揚光大。從另一個方面我們也看到了計算機指導施工的重要性，它在施工技術與項目管理領域的應用與發展前景非常廣闊。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)