張凌震，閆偉

（中交機(jī)電工程局有限公司，北京 100088）

超大型散貨堆場封閉大棚網(wǎng)架安裝工藝

張凌震，閆偉

（中交機(jī)電工程局有限公司，北京 100088）

國投曹妃甸煤碼頭工程新建煤炭封閉大棚，系國內(nèi)港口環(huán)保工程中的首次應(yīng)用。施工中采用了先安裝起步跨，再進(jìn)行空中散裝的工藝，無腳手架安裝，施工成本低，安全可靠，順利地完成了網(wǎng)架安裝。

散貨堆場；封閉大棚；安裝工藝；環(huán)保

1 工程概況

本工程封閉大棚橫跨國投曹妃甸煤碼頭17和18號堆場，共分為9個(gè)庫，跨度103 m（支座節(jié)點(diǎn)之間間距），1號庫長度99.84 m，2～9號庫長度均為109.98 m，總長度約1 100 m，為正方四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架弧頂高度約40 m，上弦多點(diǎn)支撐，最高點(diǎn)為41.24 m，1號庫南側(cè)帶山墻（見圖1）。主檁條為160 mm×80 mm×3 mm矩形鋼管，次檁條為100 mm×60 mm×3 mm矩形鋼管，屋面為820型（厚度0.80 mm）單層鍍鋁鋅壓型鋼板，采光帶采用820型玻璃鋼采光板。網(wǎng)架厚度3.5 m，網(wǎng)格尺寸約4 m×4 m，采用螺栓球節(jié)點(diǎn)連接，網(wǎng)架剖面為三芯圓結(jié)構(gòu)（見圖2）。封閉大棚內(nèi)設(shè)置1臺(tái)能力為7 780/6 500t/h的堆取料機(jī)及配套的皮帶輸送機(jī)，該結(jié)構(gòu)為國內(nèi)港口環(huán)保工程首次采用，網(wǎng)架總重約8 800 t，其網(wǎng)架跨度、高度、體量在國內(nèi)同類工程中也較為罕見。

圖1 航拍圖Fig.1 Aerial photo

2 工程特點(diǎn)分析

本工程網(wǎng)架跨度達(dá)103 m，最高點(diǎn)為41.24 m，總投影面積約11萬m2，多為高處作業(yè)，施工難度大，作業(yè)危險(xiǎn)。如何在確保工期、安全的前提下合理選擇安裝方案尤為重要，本工程采用了一種起步單元一端延伸安裝，小單元懸挑安裝，充分利用圓柱面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特點(diǎn)的高空安裝工藝。該工藝由于采用無腳手架安裝，大大降低了施工成本、縮短施工周期，安全可靠[1-2]。

圖2 剖面圖（單位：m）Fig.2 Section view(m)

3 吊裝受力安全性論證

由于網(wǎng)架跨度大、高度高，單側(cè)提升網(wǎng)架寬度窄，因此在提升延伸拼裝過程中，為控制網(wǎng)架的變形，減少網(wǎng)架吊裝過程中應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響，在網(wǎng)架下弦用鋼絲繩與手拉葫蘆橫跨度連接，每延伸拼裝一部分后就增加鋼絲繩，確保網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)幾何尺寸和撓度。施工前采用中國建筑科學(xué)研究院編制的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件MSGS對吊裝工況各桿件的應(yīng)力比、網(wǎng)架整體變形量進(jìn)行驗(yàn)算確保安全。

3.1 各吊裝工況的網(wǎng)架位移及應(yīng)力

吊裝計(jì)算中的荷載取值主要為結(jié)構(gòu)自重和部分活荷載，按不利位置施加于6處，每處5 kN。各工況的吊裝計(jì)算采用的是中國建筑科學(xué)研究院編制的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件MSGS，該程序目前廣泛的應(yīng)用于空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。

3.2 吊裝工況

計(jì)算得到各吊裝工況下的網(wǎng)架位移及應(yīng)力圖，最大豎向位移為6 mm，變形量極小，不會(huì)對網(wǎng)架的整體受力產(chǎn)生不利影響。從上弦桿件的應(yīng)力比來看，吊裝過程中桿件的應(yīng)力比均遠(yuǎn)小于其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，下弦桿件及腹桿的應(yīng)力圖也類似，因此在吊裝過程中桿件的強(qiáng)度是安全的。

經(jīng)過對吊裝工況的分析，本方案所制定的施工工藝無論對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身的安全還是對吊車吊裝安全都是可行的，可以用于該項(xiàng)目的網(wǎng)架安裝。

4 安裝工藝

4.1 施工流程

施工準(zhǔn)備→測量放線→起步跨地面延伸安裝→起步跨整體就位→小單元空中散裝→主體驗(yàn)收→檁條安裝→檁條安裝及屋面彩板制作安裝。

4.2 起步單元安裝

起步跨單元網(wǎng)架的安裝與就位是本工法的關(guān)鍵點(diǎn)，起步單元首先應(yīng)具有一定的剛度，此外還要考慮減少后續(xù)安裝累積誤差的產(chǎn)生，為此起步網(wǎng)架的位置選擇在網(wǎng)架中部，尺寸為上弦4個(gè)網(wǎng)格、下弦3個(gè)網(wǎng)格。計(jì)算起步單元總重量約80 t，選用2臺(tái)130 t、4臺(tái)80 t、4臺(tái)50 t吊車，完全能夠滿足整體吊裝。

首先從跨度一端的網(wǎng)格單元開始組拼，組拼時(shí)先將基本的四角錐單元拼裝成型，逐個(gè)進(jìn)行組合拼裝，起步端形式為上弦5個(gè)網(wǎng)格，下弦4個(gè)網(wǎng)格，逐步變?yōu)樯舷?個(gè)網(wǎng)格，下弦2個(gè)網(wǎng)格；網(wǎng)殼起拱至一定高度，采用吊車將網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的起拼端吊至支座，將支座就位，將組拼端提升至所需高度，并支墊鋼支架，繼續(xù)向前組拼起步跨，組拼約2～3個(gè)網(wǎng)格后，用吊車將組拼端提升至下一個(gè)拼裝所需高度，并支墊鋼支架，繼續(xù)向前組拼起步跨，直至完成起步跨組拼；然后采用10臺(tái)吊車將起步跨整體吊裝就位，完成起步跨的安裝。在起步跨組裝過程中，隨著跨度加大和高度增高，隨時(shí)測量下弦球坐標(biāo)點(diǎn)以確保坐標(biāo)尺寸的正確，當(dāng)起步跨組拼到一定高度后，在跨度方向增設(shè)鋼絲繩拉索，在跨度兩側(cè)增設(shè)鋼絲繩風(fēng)纜，以保證起步跨的整體穩(wěn)定性。起步過程示意圖見圖3。

圖3 起步過程示意圖Fig.3 Start Progress of steel structure installation

網(wǎng)架起步跨單側(cè)提升安裝的工藝原理是充分利用圓柱面網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和網(wǎng)架支座為固定鉸支座的特點(diǎn)，支座球不焊接在支座內(nèi)角度旋轉(zhuǎn)（用圓鋼與支座臨時(shí)固定），逐步延伸拼裝，直至完成網(wǎng)架起步跨的安裝[3]。

4.3 高空散裝

起步跨安裝完成后，以高空散裝法向起步跨兩側(cè)進(jìn)行安裝。網(wǎng)架散裝以網(wǎng)架一側(cè)的支座為起點(diǎn)，按照先下弦后腹桿再上弦的順序安裝。依照吊裝的順序先在地面上拼裝錐體，吊裝前技術(shù)人員及時(shí)檢查小拼單元，確保安裝準(zhǔn)確性，便于高空順利對接。高空散裝安裝網(wǎng)架，隨時(shí)檢查網(wǎng)架的質(zhì)量，檢查上弦、下弦網(wǎng)格尺寸，網(wǎng)架縱向長度、橫向長度、網(wǎng)格矢高。小單元一般設(shè)一個(gè)球節(jié)點(diǎn)，吊裝過程中檢查吊裝鋼絲繩、勾頭、吊環(huán)等是否可靠，然后再慢慢吊離地面。對于較細(xì)的桿件四角錐，考慮高強(qiáng)螺栓不能承受較大的剪切力，吊裝時(shí)設(shè)置多個(gè)吊點(diǎn)，以達(dá)到多點(diǎn)受力，保護(hù)高強(qiáng)螺栓的目的[4]。小單元提升到安裝高度，吊車緩慢轉(zhuǎn)向相應(yīng)的安裝位置，由高空作業(yè)人員控制桿件緩緩向相應(yīng)的球節(jié)點(diǎn)靠攏，完成空中對接。網(wǎng)架散裝過程中2人在上弦球結(jié)點(diǎn)處，2人在下弦球結(jié)點(diǎn)處，分別找準(zhǔn)與桿件相應(yīng)的球孔，將桿件與球之間的螺栓迅速擰緊到位，4人同時(shí)工作，相互之間熟練配合。高空散裝示意圖見圖4。

經(jīng)檢驗(yàn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目及一般檢驗(yàn)項(xiàng)目均符合要求，其中橫向網(wǎng)架邊長、豎向網(wǎng)架邊長、網(wǎng)架支座中心偏移、網(wǎng)架相鄰支座高度偏差、支座最大偏差等允許偏差項(xiàng)目共檢測1 032點(diǎn)，合格983點(diǎn)，合格點(diǎn)率為95.3%，且不合格點(diǎn)最大偏差值未超過允許偏差的1.2倍[5]。

4.4 檁條安裝及屋面彩板制作安裝

先將檁條兩端封口并進(jìn)行防腐和防火處理。主檁采用由低至高的安裝順序，安裝人員使用移動(dòng)掛梯，并系掛好安全帶，保證人員高空作業(yè)安全。根據(jù)圖紙及檁條的規(guī)格，使用麻繩將檁條提升至安裝位置，主檁兩端分別焊接在2個(gè)相鄰的上弦球支托中心位置，逐一安裝后續(xù)主檁，直至全部安裝完畢。次檁同樣采用由低至高的安裝順序，使用麻繩將檁條提升至安裝位置，將次檁焊接在主檁的檁托板上，逐一安裝后續(xù)次檁，次檁與次檁兩端對接滿焊，直至全部安裝完畢。主、次檁條焊接完成后及時(shí)對焊接部分進(jìn)行補(bǔ)漆處理。

圖4 高空散裝示意圖Fig.4 Sketch of high bulk

屋面彩板分段制作安裝，采用壓板機(jī)現(xiàn)場壓制成型。安裝前將彩板上殘留物清洗干凈，在人員操作位置搭設(shè)移動(dòng)掛梯，所有彩板使用纜繩進(jìn)行提升，彩板與纜繩接觸位置加設(shè)防磨墊。具體步驟：1）沿著次檁的垂直方向拉一條通長平行于軸線的安裝定位線；2）將第1塊彩板對準(zhǔn)對齊定位線，所有波峰與次檁使用自攻螺釘固定，采用彈線法以保證自攻螺釘?shù)闹本€度；3）將第2塊彩板的波峰低谷與第1塊彩板的波峰低谷對應(yīng)貼實(shí)，縱向搭接長度為120 mm，逐步安裝每一塊彩板，遵循一個(gè)方向安裝彩板的原則，用以上方法逐步安裝直至完成[6-7]。

5 結(jié)語

本工程采用的大跨度封閉大棚網(wǎng)架在我國港口環(huán)保工程中首次應(yīng)用。采用的起步單元一端延伸安裝，小單元懸挑安裝，充分利用圓柱面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特點(diǎn)的高空安裝方法，無腳手架安裝，安全可靠，大大降低了施工成本、縮短了施工周期，經(jīng)過實(shí)際使用驗(yàn)證完全能夠滿足使用功能。

工程實(shí)施時(shí)，從方案的確定、吊裝安全驗(yàn)算、材料的檢驗(yàn)、各工序的驗(yàn)收等均嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求，施工過程中質(zhì)量、安全始終處于受控狀態(tài)，圓滿完成了工程，為港口堆場網(wǎng)架安裝和港口環(huán)保項(xiàng)目實(shí)施類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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Installation technology for closed coal greenhouse gird of ultra-large bulk yard

ZHANG Ling-zhen,YAN Wei
（CCCC Mechanical&Electrical Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100088,China）

SDIC Caofeidian coal terminal project adopted the new closed coal greenhouse,which is the first application in China environmental protection project.In the construction,it starts with installation of the starting span,and then making the high bulk process,without scaffold installation.The construction is low costs,safe and reliable,and the grid installation was completed successfully.

bulk yard;closed coal greenhouse;installation technology;environmental protection

U653.7

B

2095-7874（2017）01-0068-04

10.7640/zggwjs201701015

2016-09-02

2016-11-18

張凌震 （1977— ），男，江蘇江都人，高級工程師，北方分公司總經(jīng)理，機(jī)電專業(yè)。E-mail：dadage2008@163.com