齐鲁石化热电厂煤场封闭大棚大跨度异形网壳的施工技术

王宜

【摘要】根据现在工程建设的多样化，本文详细介绍了电厂煤场封闭大棚大跨度异形网壳的施工技术。

【关键词】工程概况;难点;施工方案的确定及实施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.127

1、工程概况

齐鲁热电厂煤场封闭环保隐患治理项目新建封闭煤场网架大棚工程位于淄博市临淄区，齐鲁石化热电厂界区内。原露天煤场应环保要求，改为全封闭式结构。封闭煤场建筑面积44678.24 m2，内部分南、北两部分，南煤场宽约50m、北煤场宽约47.5m、中间#9、#10皮带区域宽约19.5m。

封闭煤场上部结构采用三心圆拱面网壳，总长度400m，设二道伸缩缝，跨度方向为变截面，最大跨度为最大跨度114m，最小跨度為88m。网壳柱距为8米，安装高度为42.5m，保证网壳杆件与斗轮机运行包络线之间≮2m的安全距离，展开面积约66433平方米。（见图1）

封闭煤场四周围设混凝土挡墙，高度为4m，上弦点支撑，支座标高为4.5m。根据结构设置2条伸缩缝，即分为三个网架区域，网架顶端设置通风气楼，内部设置消防炮平台，网架下弦设置环形马道，马道高度约24米。本工程的屋面防水等级为Ⅱ级，屋面采用0.8mm厚HV840镀铝锌彩涂压型彩钢板。（见图2）

2、工程特点与难点

2.1 工期紧，交插施工面工况复杂

本工程是淄博市生态环境局督办项目，工期十分紧迫。网壳施工与其紧前工作--“土建基础、挡墙”，和紧后工作--“设备安装”无缝衍接，须交替穿插进行，对网壳的安装工作带来不小的困难。

2.2 现场施工场地狭小，不停产作业要求高

齐鲁热电厂为齐鲁石化公司的唯一供电企业，要求其正常生产作业不能受任何影响，网壳安装过程，保供煤不能停。因此，能给予的施工作业区非常狭小，且不断变化，给网壳施工带来较大困难。

2.3 变截面区域结构造型复杂，安装难度高

由于场地受限原因，本项目西侧网壳采用变截面设计，变截面处采用竖直网架工艺，竖直网架标高从4米渐变至36米，与屋面主网壳采用锐角转弯栓接。如何保证变截面区网壳的顺利安装，确保竖直网架不变形，是本工程的一大特点与难点。

3、施工方案的选择

目前国内网壳安装的施工技术主流分为二类：1.累积滑移法;2.高空散装法。由于累积滑移法须预先铺设滑移轨道，需等土建砼柱和挡煤墙完工。而本项目由于工期紧迫，网架施工无法等到土建施工完毕，因此采用相对灵活的高空散装法，更适合与土建做穿插配合。经综合比较后，最后采用性价比最高的“高空散装法”。

网架是空间高次超静定结构体系，能承受来自各个方向的荷载，并且有较高的安全储备，通过杆件之间的互相支撑作用确保网架结构体系具有较好的刚度和整体稳定性。高空散装工艺正是利用网架的上述特性，借用起步阶段已完成受力，达到较好刚度和稳定性的局部网架作为支撑，进行小单元高空散装。因此该工艺的关键步骤是“起步网架”的安装。目前高空散装法的起步网架安装工艺主要有以下四种：1.山墙起步法;2. 一段吊装法;3.二段对接法;4.三段对接法;

山墙起步法适用于有山墙且山墙为网架结构的网壳大棚项目，该方法为对设备要求最小，安全性最高的一种起步工艺;一段吊装法常用于90米跨度以下的网壳结构，安全性相对较高;二段对接法常用于跨度90米-120米的网壳结构，对接工艺相对简单，安全性一般;三段对接法常用于120米以上的网壳结构，安装工艺相对复杂，安全性一般，但合拢前的准备工作较少，利于短时间内合拢。

结合本项目的特点，本项目根据2道伸缩缝，分为ABC三个作业区，其中BC区跨度统一为114米，因此采用“二段对接”起步工艺（此工法较为常见，本文不再详述）。而A区为变截面区域，且变形区较长，因此采用“山墙起步”工艺。

4、变截面网壳山墙起步施工技术

4.1 方案简介

A区最大跨度114米，最短跨度88米，总长度144米，安装高度42米，由于此区域为变截区域（图3），不适宜用滑移方案，也不适宜二段对接法，因此采用山墙起步，山墙合拢后采用小单元高空散装法进行安装。

山墙网架本身对主体网壳具有良好的支掌作用，且与主网壳通过螺栓球形成紧密连接，双方互相支撑，形成良好的整体稳定性。山墙起步安装方案正是利用山墙网架这一特性，先行安装山墙网架，主网壳网格跟随安装， 待山墙网架安装完毕后，主网壳第一排网格亦跟着合拢，在使用第一排网格作为支撑，向内侧散装第二排网格，依次类推，完成整个网架的高空散装工作。

4.2 施工仿真验算

本项目由于网壳跨度较大，因此山墙网架也较高，达到42米，网架安装过程中的应力分析与整体稳定性验算尤其重要。要验算网架在安装过程中的各个阶段有无超应力杆件或超长细比杆件存在。 以便在施工过程中预先进行规避或加固。本案采用MSTCAD摸拟实际安装过程，对每一排球，逐一累积进行施工仿真验算，直至山墙网架合拢完毕。

山墙网架由于高度较高，侧向稳定性较差，因此对山墙的网架的位移（主要是Y轴方向）验算必不可少。本案我们对山墙网架安装及竖直段网架安装全过程的工况分别进行了模拟验算，结果发现竖直段网架随着屋面网壳的安装累积而逐渐加大位移量，至第10轴线时，其位移量达到峰值，最高移为128mm;过11轴线后，位移量逐渐减少，至第19轴线时，位移减少至15mm. 对每个轴线竖直网架进行揽风绳约束后，位移量均减少至10mm以内。

经验算后，最终本项目山墙确定按3个主网壳支座与山墙网架一起安装的工艺，并在验算的基础上再增加4组8道的揽风绳，并在山墙门洞增设临时支撑，以增加安全冗余量。另外，竖直段网架安装时，沿长度方向每排球均设置一道揽风绳，并加强垂直度监测，以确保变形受控。

4.3 工艺流程

4.3.1 从网架A、B轴同步开始安装，先在地面拼装山墙部分和拱形主网壳部分的小单元，在用汽车吊把拱形部分的小单元安装到支座上，同时连接山墙部分的小单元，两个小单元合拢形成L型夹角（如图16），从而互相支撑形成稳体系后，从A、B轴相向安装，贯通第一排山墙网架，从而形成“U”型底部基础。

4.3.2 山墙网架合拢后用全站仪测量其轴线尺寸、垂直度和支座标高，合格后所有支座全部焊死。

4.3.3 山墙网架合拢后水平逐步向上安装，安装至第4排、第7排时，分别设置4道钢丝揽风绳作为稳固。主网壳4个网格呈阶梯状，依次跟随山墙网架安装，直到山墙网架最上方合拢，主网壳第一排网格也随即合扰。

4.3.4 山墙安装完毕后，向拱形主网壳方向往外扩装3个网格后钢丝绳即可撤掉。同时主网壳使用2台汽车吊向内进行高空散装，直至整个网壳安装完毕。

4.3.5 山墙安装完毕后，向拱形主网壳方向往外扩装时，从第2轴线开始，在竖直段网架处，沿长度方向，在每一排球腰部位置，设置一组揽风绳。该揽风绳直至网壳安装间隔3个轴线后方可撤掉。

4.4 控制要点

山墙网架起步安装方案，在整体施工过程无须借用大型吊装设备，无须搭建大型临时设施，也没有重大安全危险源。在条件允许的情况下，是大跨度网壳安装的首选方案，但也要注意以下几点：

4.4.1 在设计与深化设计阶段即要考虑安装方案，减少或杜绝山墙网架和变截面连接处网壳出现焊接球;

4.4.2 跟随山墙安装的主网壳不宜少于3个支座（轴线）的网格;

4.4.3 宜在山墙网壳内弦（下弦）和门洞处适当增加临时支撑，至主网壳安装完成L/3，且不小于6个轴线后方可拆除;

4.4.4 山墻网壳向上安装前，必须调校合格山墙支座标高及轴线尺寸;

4.4.5 竖直段网架安装时必须严格控制垂直度，其偏差宜不大于1/1000H，且小于25mm。

4.4.6 竖直段网架安装时须在腰部以上位置安装双向揽风钢丝绳，钢丝绳须锚固结实，揽风绳沿长度方向，不宜低于每轴线1组。揽风绳宜适度向跨内收紧，以坚直段网架顶部螺栓球与支座球垂直偏差小于25mm为标准。

结语：

本工程的网壳结构跨度较大，特别是其A区的有较长且较高的直立变截面网壳结构，施工难度高。因地施宜，科学计算，合理安排，措施到位，是本工程顺利完成的关键。本工程的成功实施，也为类似结构体系的网壳安装工程提供了参考资料。