中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所 吳學(xué)敏 西安普邁項(xiàng)目管理有限公司 王永軍
(本文發(fā)表在《建設(shè)監(jiān)理》雜志2015.11期上)
摘要：大跨度屋面鋼網(wǎng)架地面拼裝整體提升技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，工藝日臻成熟。但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理要求較高，必須全面考慮，綜合控制，才能夠確保提升過程的萬(wàn)無一失。
關(guān)鍵詞：大跨度網(wǎng)架；整體提升；管理措施。
大跨度鋼網(wǎng)架整體提升工藝是近年來逐步發(fā)展完善起來的一種新型起重提升技術(shù),具有速度快、節(jié)約周轉(zhuǎn)材料、安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然，提升用的各種設(shè)備及操作工藝已經(jīng)非常成熟，但因各個(gè)工程千差萬(wàn)別，仍然存在較多可變因素。做為施工現(xiàn)場(chǎng)的重大危險(xiǎn)源之一，做為影響工期、質(zhì)量等至關(guān)重要的因素，如何確保提升過程的萬(wàn)無一失，是檢驗(yàn)圍繞提升所做的各項(xiàng)工作、各種設(shè)備、各項(xiàng)方案的唯一標(biāo)準(zhǔn)，也是參建各方孜孜追求的目標(biāo)。
本文作者分別為某大型鋼結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)單位、監(jiān)理單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，參與了該工程建設(shè)的全過程。在此，從管理角度，結(jié)合該廠房大跨度球形網(wǎng)架整體提升情況，總結(jié)提升前、提升中、提升后的控制要點(diǎn)。
1 網(wǎng)架設(shè)計(jì)概況
本工程為鋼結(jié)構(gòu)廠房，網(wǎng)架跨度122m×90m，采用雙層正放四角錐鋼網(wǎng)架，基本網(wǎng)格尺寸6.0m×6.0m。支撐網(wǎng)架的鋼柱共31根，西、南、北三邊支撐，東側(cè)開敞。屋架下弦標(biāo)高28m，東側(cè)開敞邊設(shè)大門反梁，此處下弦標(biāo)高21.0 m。屋蓋網(wǎng)架最大安裝高度34.2m。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)為焊接空心球節(jié)點(diǎn)，全部支座采用球絞支座。鋼管、空心球、肋板、節(jié)點(diǎn)板等材料材質(zhì)均為Q345B。網(wǎng)架、置換桿件、檁條、安裝管線等共計(jì)930噸。
2 方案選擇與論證
由于網(wǎng)架東側(cè)大門處柱頂標(biāo)高為+20.3m，其余柱頂標(biāo)高為+27.3m，高差達(dá)7.0 m。若采用一次提升，網(wǎng)架部分的拼裝胎架高度將超過7.0 m，這無疑大大增加了拼裝難度及拼裝安全風(fēng)險(xiǎn)，所使用周轉(zhuǎn)材料也將增加不少。經(jīng)綜合分析對(duì)比，本工程網(wǎng)架整體提升采用兩次累積提升的方法。首先，將網(wǎng)架部分和大門網(wǎng)架的上半部分在地面拼裝為整體，利用“超大型構(gòu)件液壓同步提升系統(tǒng)”，將已拼裝完成的單元整體提升8m，暫停提升，再安裝大門網(wǎng)架下半部結(jié)構(gòu)。待所有結(jié)構(gòu)全部完成后，進(jìn)行大門網(wǎng)架處吊點(diǎn)的置換，置換完成后再將整個(gè)屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
網(wǎng)架提升時(shí)利用原結(jié)構(gòu)組合鋼柱柱頂設(shè)置提升平臺(tái)，即上吊點(diǎn)，其中，第一次提升時(shí)東大門中間位置設(shè)置一組臨時(shí)提升吊點(diǎn)，提升平臺(tái)使用格構(gòu)式臨時(shí)支架設(shè)置，第一次提升結(jié)束后拆除。在網(wǎng)架下弦標(biāo)高位置設(shè)置臨時(shí)球節(jié)點(diǎn)，即下吊點(diǎn)，用于安裝專用底錨及其它臨時(shí)加固桿件，上下吊點(diǎn)之間通過專用鋼絞線連接。
網(wǎng)架提升到位后，首先將未設(shè)置提升吊點(diǎn)的支座處的后裝桿件及東大門桁架處的支座以及與之相連的桿件全部安裝到位后，液壓同步提升系統(tǒng)各提升吊點(diǎn)按照反力從大到小依次卸載。每卸壓一個(gè)點(diǎn)后立即安裝該吊點(diǎn)處支座以及與之相連的桿件等。安裝完成后再進(jìn)行下一組吊點(diǎn)的卸壓工作，直至全部吊點(diǎn)拆除，完成整個(gè)網(wǎng)架的安裝工作。
根據(jù)本工程網(wǎng)架支座布置情況，經(jīng)建立模型計(jì)算，網(wǎng)架第一次提升時(shí)共設(shè)置14組提升平臺(tái)。其中，大門桁架處設(shè)置3組提升平臺(tái)，其它處共設(shè)置11組提升平臺(tái)。
網(wǎng)架第二次提升時(shí)，因第一次提升時(shí)設(shè)置在東大門桁架中部的提升吊點(diǎn)取消，共留下13組提升平臺(tái)。
按照國(guó)家現(xiàn)行規(guī)定，本工程網(wǎng)架整體提升工程屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大分部工程，其施工單位方案必須經(jīng)過專家論證。為此，甲方、監(jiān)理、施工等單位在仔細(xì)研究審核提升方案的基礎(chǔ)上，特別邀請(qǐng)了陜西省比較著名的五位鋼結(jié)構(gòu)專家，對(duì)方案進(jìn)行了系統(tǒng)、全面、深入的研究與論證，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了十分中肯的意見和建議。之后，施工單位嚴(yán)格按照專家意見修改完善，監(jiān)理、甲方按照程序進(jìn)行了審批。
網(wǎng)架整體提升前，相關(guān)單位共四次召開專題會(huì)議，研究確定了必須在提升前的完成的8大項(xiàng)32小項(xiàng)工作，包括組織機(jī)構(gòu)建立健全、專項(xiàng)試驗(yàn)與檢測(cè)、沉降及位移觀測(cè)、綜合驗(yàn)收、輔助措施、提升演練等。
3 專項(xiàng)檢測(cè)
3.1 原材料試驗(yàn)與檢測(cè)
無縫鋼管、制作節(jié)點(diǎn)球的鋼板以及組成網(wǎng)架的其它鋼材、焊條等必須有出廠合格證并經(jīng)復(fù)試合格。
3.2 焊縫無損檢測(cè)
本工程網(wǎng)架所用焊縫，施工單位全部進(jìn)行無損探傷，對(duì)不合格之處做返工處理。在此基礎(chǔ)上，甲方另行委托了專業(yè)檢測(cè)單位對(duì)所有吊點(diǎn)球焊縫進(jìn)行全檢，對(duì)其它焊縫抽查30%，但每個(gè)球至少檢測(cè)一條焊縫，檢測(cè)結(jié)果，所有焊縫均滿足規(guī)范要求。
3.3 鋼絞線的復(fù)試
目前，國(guó)家尚無網(wǎng)架整體提升專業(yè)規(guī)范，我們依據(jù)上海建工集團(tuán)、同濟(jì)大學(xué)合編的《重型結(jié)構(gòu)整體提升技術(shù)規(guī)程》，責(zé)成施工單位對(duì)鋼絞線取樣送檢，復(fù)試結(jié)果抗拉強(qiáng)度與出廠證明文件基本一致。按照鋼絞線復(fù)試結(jié)果核算的各吊點(diǎn)安全系數(shù)均在3.1之上。
3.4 柱腳混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)
鋼柱底部杯口內(nèi)灌注的是C40細(xì)石混凝土，提升前必須經(jīng)復(fù)試，確保柱腳混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%。故留置混凝土試塊時(shí)，應(yīng)多留幾組，以備檢測(cè)之用。
3.5 安全網(wǎng)試驗(yàn)
第一次提升至8 m后，在架體下部滿布的安全兜網(wǎng)必須經(jīng)沖擊試驗(yàn)合格。本工程實(shí)測(cè)結(jié)果，安全兜網(wǎng)可以承受100kg以上的沖擊力。
4 提升前的聯(lián)合驗(yàn)收
4.1 質(zhì)量驗(yàn)收 網(wǎng)架在地面拼裝完成，施工單位自檢合格后，監(jiān)理組織各參建單位現(xiàn)場(chǎng)各專業(yè)負(fù)責(zé)人。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鋼柱、柱間支撐、柱間拉梁、網(wǎng)架球、網(wǎng)架桿件、屋面檁條、焊縫外觀、油漆漆膜厚度及觀感、安裝管線等項(xiàng)目進(jìn)行一次綜合驗(yàn)收。鋼柱垂直度、軸線偏移等要有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
4.2 安全措施驗(yàn)收 鋼絞線外觀不得有硬彎、散股、肉眼可見的麻點(diǎn)銹蝕和電弧灼傷等缺陷；上下爬梯要輕便，易于固定；柱頂跑道腳手板要滿鋪且固定牢靠；接火斗要方便移動(dòng)；加上作業(yè)人員要配備雙安全繩；柱頂生命線要牢固且貫通；影響提升的內(nèi)置桿件要提前拆除。
4.3 輔助措施驗(yàn)收
抵消柱頂反力位移的反向攬風(fēng)地錨要牢靠，柱頂綁扎點(diǎn)及方式要合理；防水平位移的倒鏈要安裝到位。
5 提升演練
網(wǎng)架整體提升指揮及操作人員組織機(jī)構(gòu)應(yīng)在提升前建立健全，各方應(yīng)模擬提升過程，集中組織一次提升演練，對(duì)講通訊順暢，各吊點(diǎn)專人值守，架下及四周無關(guān)人員全部撤離。
模擬提升時(shí)，要對(duì)可能出現(xiàn)的問題研究確定應(yīng)對(duì)措施。例如：柱網(wǎng)內(nèi)側(cè)桿件是否與網(wǎng)架體系距離過近；千斤頂上部鋼絞線疏導(dǎo)是否順暢；網(wǎng)架體系脫離胎架后因應(yīng)力變形是否會(huì)造成上部臨時(shí)點(diǎn)焊桿件脫焊、掉落；柱頂位移超出預(yù)警值等。
6 預(yù)提升
人員全部撤離，檢查屋蓋網(wǎng)架提升單元及提升臨時(shí)措施是否與設(shè)計(jì)及方案相符，確認(rèn)無其它問題后，液壓同步提升系統(tǒng)采取分級(jí)加載的方法進(jìn)行預(yù)加載，以設(shè)計(jì)升力的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的順序依次加載，直至網(wǎng)架提升單元脫離拼裝胎架并提升至最低點(diǎn)騰空20cm處。其作用是調(diào)試液壓同步提升系統(tǒng)，并對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉，使得鋼絞線均勻受力。預(yù)提升后，應(yīng)隨即觀測(cè)提升吊點(diǎn)柱頂位移情況，超出設(shè)計(jì)值的要報(bào)原方案編制人確定糾偏措施。本工程預(yù)提后，對(duì)14個(gè)吊點(diǎn)柱頂或支撐架頂部位移情況觀測(cè)結(jié)果，6號(hào)吊點(diǎn)柱頂內(nèi)移2cm，臨時(shí)吊點(diǎn)支撐架頂部偏側(cè)向位移2.5cm，均在設(shè)計(jì)位移值之內(nèi)。其它基本無位移。
7 第一次提升
預(yù)提升靜止12小時(shí)后，再次檢查網(wǎng)架提升單元自身結(jié)構(gòu)及提升臨時(shí)措施是否有異常情況，一切正常的情況下繼續(xù)提升。提升速率不得大于0.5m/6分鐘。同時(shí)要確保：架下及四周無閑雜人員，各提升點(diǎn)值守人員到位。
網(wǎng)架整體提升至約8m后，停止提升。拆除東大門桁架處中間部位臨時(shí)提升吊點(diǎn)及支座，安裝此處大門桁架下半部分，同時(shí)將東大門桁架處南北兩側(cè)的吊點(diǎn)，即1號(hào)與13號(hào)吊點(diǎn)由網(wǎng)架整體下弦平面，也即大門桁架的中部置換至大門桁架的下部。為臨時(shí)支撐置換過程中的網(wǎng)架荷載，應(yīng)在實(shí)際計(jì)算的基礎(chǔ)上在大門桁架下弦設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn)。本工程共設(shè)置了13個(gè)臨時(shí)支撐點(diǎn)，在置換前、置換中、置換后，經(jīng)全程沉降及位移觀測(cè)，均無明顯變化。
對(duì)于其它同類型網(wǎng)架整體提升，凡是設(shè)計(jì)有下翻構(gòu)件的，這種二次提升技術(shù)均是十分必要的。這種方法不僅可以將大量拼裝工作安排在地面進(jìn)行，一次提升后快速補(bǔ)充下翻桿件，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，而且縮短了網(wǎng)架空中停留時(shí)間，最大限度地滿足方案及規(guī)范要求。
8 第二次提升
上述工作完成后，一次提升后加裝的桿件焊縫必須進(jìn)行無損探傷檢測(cè)，全部合格后按照設(shè)計(jì)要求涂刷防銹漆、面漆，并再次申報(bào)監(jiān)理檢查。此時(shí)，尚應(yīng)對(duì)吊點(diǎn)鋼柱垂直度及柱頂位移進(jìn)行觀測(cè)，無超規(guī)定變化后，按照第一次提升流程繼續(xù)提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高300mm左右時(shí)，停止提升。同時(shí)，利用液壓同步提升計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的“微調(diào)、點(diǎn)動(dòng)”功能，使各提升吊點(diǎn)均達(dá)到設(shè)計(jì)位置，滿足安裝要求。
此時(shí)所指的設(shè)計(jì)位置，應(yīng)綜合考慮網(wǎng)架撓度變形，確保支座節(jié)點(diǎn)球無明顯縫隙地坐落在柱頂絞支座上。
9 就位與固定
9.1 補(bǔ)桿、卸載與就位
按照上述要求提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，首先將未設(shè)置提升吊點(diǎn)的支座處的后裝桿件以及大門桁架處的支座及與之相連的桿件全部安裝到位后，液壓同步提升系統(tǒng)各提升吊點(diǎn)按照反力從大到小依次卸載，每卸壓一個(gè)點(diǎn)后立即安裝該吊點(diǎn)處支座及與之相連的桿件等，安裝完成后再進(jìn)行下一組吊點(diǎn)的卸壓工作，直至全部吊點(diǎn)拆除，完成屋面網(wǎng)架的安裝工作。
需要注意的是，這些后裝桿件也必須進(jìn)行全部焊縫探傷檢測(cè)，只有檢測(cè)全部合格，才允許轉(zhuǎn)入下一組吊點(diǎn)工作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，若提升支架與后裝桿件之間無位置沖突，有條件提前安裝后補(bǔ)節(jié)點(diǎn)球及桿件時(shí)，應(yīng)先安裝這些節(jié)點(diǎn)球及桿件，以提高保險(xiǎn)系數(shù)。
在卸載過程中，尚應(yīng)注意觀測(cè)攬風(fēng)繩的變化，確保鋼柱不產(chǎn)生反向變形。在吊點(diǎn)卸載完成后，及時(shí)解除攬風(fēng)繩。
9.2 校正與固定
網(wǎng)架就位后，必須逐個(gè)觀測(cè)鋼柱雙向垂直度，利用千斤頂精細(xì)調(diào)整，待雙向垂直度偏差歸零后，隨即將絞支座圍焊在柱頂鋼板上。
10 結(jié)束語(yǔ)
隨著網(wǎng)架整體提升技術(shù)的普遍使用，各項(xiàng)工藝正逐步趨于完善。但在現(xiàn)場(chǎng)組織方面必須一絲不茍、環(huán)環(huán)相扣、有機(jī)銜接。做到方案合理、執(zhí)行全面、控制有效。也只要這樣，才能夠確保網(wǎng)架提升的順利實(shí)施，確保建設(shè)目標(biāo)的最終實(shí)現(xiàn)。本工程正是嚴(yán)格遵循了這樣的原則，使整個(gè)提升過程非常順利，最主要的控制指標(biāo)柱頂90度軸向偏移，計(jì)算最大值7.3cm，實(shí)測(cè)最大值2.5cm，效果較好。
作者簡(jiǎn)介：吳學(xué)敏，生于1971年，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，高級(jí)工程師；王永軍，生于1968年，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師。
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