超高大跨度焊接球钢网架施工关键技术研究

孙兴汉，孙兴志，孙 琨

（1.中铁一局集团物资工贸有限公司，陕西 西安 710054；2.重庆两江新区市政景观建设有限公司，重庆 渝北401135；3.湖南工业大学土木工程学院，湖南 株洲 412007）

1 概述

1.1 工程概况

该工程位于银川市西夏区平吉堡—银川都市圈城乡西线供水工程南部水厂水处理设施间焊接球钢网架屋面。焊接球钢网架在A～W轴、1～29线之间，如图1所示。总平面尺寸为176.4m×124m，最大跨度62m，属于特大跨度球形钢网架，该网架覆盖面积为21873.6m2，网格尺寸为3.15m×3m，网架结构为焊接球节点正放四角锥上弦多点支承双层网架[1]。

图1 焊接球钢网架平面结构图

1.2 焊接球钢网架材料选用

网架A轴、L轴、W轴、1线、17线、29线支承柱柱顶标高为13.3m，抗震支座球中心标高为14m；网架K轴、M轴支承柱柱顶标高为13.65m，抗震支座球中心标高14.35m，钢网架自身最大高度为4.575m。焊接球材质为Q345B，规格为WS300×10～WSR700×25；杆件材质为Q235B，直径为60～245mm，壁厚为3.5～16mm。

2 施工方案确定

根据该工程网架结构的特点和现场施工条件分析，经过研究对比，水处理设施间屋面钢网架适宜采用“高空分区累积滑移法”的施工工艺进行安装。

水处理设施间屋面钢网架拟分成两个滑移分区，分区一滑移范围为A～W轴，1～17线，平面尺寸为100.8m×124m，滑移重量约为996t；分区二滑移范围为A～W轴，17～29线，平面尺寸为75.6m×124m，滑移重量约为704t。

3 钢网架现场拼装工艺流程

滑移轨道支座板预埋→滑移轨道安装→拼装平台搭设→放线→拼装第一单元下弦平面网格→拼装第一单元腹杆成四角锥→拼装第一单元上弦杆→拼装第二单元上弦倒三角网格→拼装第二单元下弦正三角网格→调整→焊接→滑出拼装平台（一单元）→拼装第三单元→累积滑出拼装平台→网架滑移分区一累计滑移至安装位置→网架一完成拼装。同样进行网架分区二拼装，从而完成整个钢网架的滑移拼装过程。

4 钢网架累积滑移关键技术

4.1 滑移流程（以滑移分区一为例）

首先，利用爬行滑移系统将已拼装完成的滑移单元一顶推滑移6.3m；其次，拼装滑移单元二，与滑移单元一连成整体滑移单元；再次，利用爬行滑移系统将滑移单元一、二整体顶推滑移6.3m；最后，按照同样的方法完成滑移单元三至十四的拼装和顶推滑移。

4.2 滑移系统

该工程采用液压同步爬行滑移的施工工艺。液压同步爬行系统主要由液压爬行器、液压泵源系统以及与之配套的传感检测和计算机控制系统等组成。主要设备：XY-PX-100型液压爬行器；XY-BY-7.5型液压泵源系统，额定顶推力为50t；XY-KZ-01型计算机同步控制及传感检测系统。滑块与滑移轨道间的摩擦系数取0.15，荷载不均匀系数取1.2。滑移分区一所需总顶推力F=1.2×0.15×996≈180t；滑移分区二所需总顶推力F=1.2×0.15×704≈127t。滑移分区一区共设置6台液压爬行器，总顶推力为300t＞180t，满足滑移施工的要求。滑移分区二区共设置4台液压爬行器，总顶推力为200t＞127t，满足滑移施工的要求。

4.3 滑移轨道及顶推点设置

滑移分区一分别在A轴、L轴和W轴各设置1条滑移轨道，每条轨道上布置2组顶推点，每组顶推点配置1台液压爬行器，共计6台。滑移分区二分别在结构A轴、K轴、M轴和W轴各设置1条滑移轨道，每条轨道上布置1组顶推点，每组顶推点配置1台液压爬行器，共计4台。滑移轨道及顶推点的布置如图2所示。

图2 滑移轨道及顶推点的布置

4.4 轨道安装要求

滑移轨道垂直方向弯曲矢高偏差：0～8mm；滑移轨道接头处应打磨平整；滑移前，轨道与滑靴各接触面需均匀涂抹黄油润滑；滑移轨道两侧，每侧需设置轨道压板固定；轨道每隔1m用油漆画上标记，用以在滑移过程中进行辅助监测同步情况，有利于及时调整。

4.5 滑靴、顶推耳板及临时加固杆

滑靴由上弦球支座底板和两侧限位板组成。临时支点结构同上弦球支座，同时作为前端顶推滑靴。在顶推点处的滑靴上设置顶推耳板，用以连接液压爬行器。顶推耳板采用t=20mm和t=16mm的钢板制作，共计10组，材料材质Q345B。顶推耳板与滑靴间采用双面角焊缝，焊缝高度不小于16mm。顶推耳板一适用于滑移分区一16轴线-A轴、W轴及滑移分区二18轴线-A轴、W轴顶推点，数量4组。顶推耳板二适用于滑移分区一9轴线-A轴、W轴，数量2组。顶推耳板三适用于滑移分区一9轴线、16轴线-L轴及滑移分区二18轴线-K轴、M轴顶推点，数量4组。顶推耳板实体示意图如图3所示。

图3 顶推耳板实体示意图

根据顶推力计算结果，在顶推点处上弦沿滑移方向的水平杆需临时采取加固措施（顶推点处上弦球及后方上弦球上增加临时加固杆件），加固杆件采用Q235B、Ф159mm×6mm的圆管。

4.6 滑移

（1）加速度和滑移速度。在启动和制动时，加速度极小，可忽略不计。为避免变形，滑移速度按匀速推进。该工程中滑移速度最快可达12m/h。

（2）滑移系统调试及分级加载。调试前，顶推点的临时措施结构、网架加固检查，43kg轨道表面涂抹黄油，清除滑移过程中可能产生影响的障碍物。顶推系统设备检测无误后开始试滑移。液压爬行器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的20%、40%。在一切都正常的情况下，可继续加载到60%、70%、80%、90%、95%、100%。滑移单元开始有移动时暂停顶推作业，保持液压顶推设备系统压力。对液压爬行器及设备系统、结构系统进行全面检查，确认无误后，才能正式顶推滑移。

（3）滑移过程控制要点。①在液压滑移过程中，注意观测设备系统的压力、荷载变化情况。②在滑移过程中，应时刻测量各顶推点位移的准确数值，确保各滑移单元同步。③滑移过程中应密切关注滑道、液压爬行器、液压泵源系统、计算机控制系统、传感检测系统等的工作状态。

4.7 卸载

网架在滑移过程中，整个网架抬高了10mm，滑移到位后，网架每个支座处设置2个千斤顶。滑移一区A轴、L轴和W轴3条轴线和滑移二区A轴、K轴、M轴和W轴4条轴线同时卸载到抗震支座上，并拆除托块和千斤顶，卸载流程如图4所示。

图4 网架卸载流程图

5 结束语

采用高空分区累积滑移法安装钢网架，完全满足设计及施工规范要求，经监理验收合格。与传统施工方法相比，高空分区累积滑移法具有诸多优点，不仅避免了交叉工序的影响，节约了脚手架安装成本，还缩短了施工工期，降低了施工过程中的安全风险，对类似工程具有较好的借鉴作用。