大跨度储煤场网架工程液压同步顶推滑移施工技术

刘贞刚（山东胜利建设监理股份有限公司， 山东 东营 257000）

胜利发电厂原有的储煤场是露天斗轮机条形煤场，没有防风抑尘网，环保性能较差。由于电厂煤场内需要不断进行堆取煤作业，采取常规措施控制，对煤场的扬尘问题始终难以得到彻底解决，煤场扬尘问题已经成为制约电厂实现绿色和可持续发展的突出问题。储煤场封闭改造工程不但对电厂发展具有深远意义，而且也是利国利民的民生工程。

1 工程概况

胜利发电厂储煤场封闭改造工程是一座新建的网壳结构封闭式储煤场。工程的基础形式为预制混凝土方桩及承台基础；钢网架结构，网架平面形状为圆角矩形，屋面采用浅黄色单层彩钢板；总建筑面积 51037.36 m2，高度 48.1 m，设计南北轴线长度 191.7 m，东西轴线长度 264 m。本工程自 2015 年 11 月开工建设，实际工期为 19 个月，建成后是当时国内跨度最大的储煤场封闭改造工程。

该工程网壳为钢网架结构，结构形式主要为正方四角锥螺栓球节点网架，网架网格尺寸基本为 4.5 m×4.5 m。网壳支撑于网架周边的支座短柱和中间局部的钢筋混凝土框架柱上。支撑方式分别为周边上弦柱点支撑和中间局部下弦柱点支撑。本工程的用钢量非常大，大约为 4950 t，主要包括柱脚的预埋件、屋面檩条及马道等构件。网架平面如图 1 所示。

图 1 网架平面示意图

目前，网架安装主要有高空散装法、滑移法、吊装法和综合安装法。高空散装法是常规的网架安装方法，本工程若采用该方法。首先，要在整个平面搭设脚手架的操作平台，工作量较大，会影响施工工期；其次，在大体积的脚手架操作平台上进行高处焊接和组装，存在较高的安全风险；另外，施工中场内堆有约 20 万 t 的储煤量，干煤棚屋面网壳安装时不能影响电厂的正常发电。经过多方案必选，本工程采用网壳结构累积滑移+悬挑法相结合的施工方法进行安装。采用此种安装方法，需要的堆煤场地为最小，技术先进且相对比较成熟，是比较可靠的优选方案。

2 钢网架总体安装顺序

2.1 施工分区的划分

根据土建的施工进度和现场实际情况，干煤棚屋面网壳分为 4 个区，即：施工一区、施工二区、施工三区和施工四区。施工一区轴线范围为 2 轴～26 轴，长度约为 107 m；施工二区轴线范围为 26 轴～50 轴，长度约为 108 m；施工三区轴线范围为 1 轴～2 轴，长度约为 23.85 m；施工四区轴线范围为 50 轴～1 轴，长度约为 23.85 m。

2.2 钢网架安装施工顺序

钢网架中间部分为施工一区和施工二区，采用“结构累计滑移”的施工方法；钢网架两端的施工三区和施工四区采用“悬挑法”安装的施工方法。现场施工时，在 45轴～50 轴处搭设脚手架操作平台，干煤棚屋面网壳施工操作架搭设在 45 轴～50 轴线区域；搭设高度约 38 m，宽度为 22.5 m，长度约为 191.7 m。

为满足网架安装过程中对构件材料进场顺序及堆放场地的要求，便于现场寻找、加工材料，加快施工进度，保证安装工期，对施工一区和施工二区的网架进行滑移分块安装。首先开始施工一区的网架拼装及滑移，施工一区划分为滑移 1-1～滑移 1-55 个滑移单元。待滑移到位后，施工二区网架拼装和西侧施工三区网架分块吊装及悬挑施工同时进行，施工二区划分为滑移 2-1～滑移 2-44 个滑移单元。待施工二区网架的拼装和滑移到位后，最后进行施工四区网架的分块吊装及悬挑施工。

3 本工程主要的施工技术重点和难点

本工程主要的施工技术重点为网架安装平台的搭设。该网架平台体积较大，架体的安全稳定性是进行网架滑移安装的基础和保障。本工程主要的施工难点为：在液压同步顶推滑移施工和第一单元网架合拢的施工过程中，必须保证多台顶推器的同步滑移不产生卡轨、啃轨及网架扭曲变形的情况，施工过程的质量控制尤为重要。

3.1 网架安装平台的搭设

本工程网架安装平台采用落地式扣件式钢管脚手架搭设，长 176 m，宽 24 m，顶高 39 m。与传统的脚手架搭设不同的是，该脚手架搭设为无固定支撑的大体积独立满堂脚手架。本工程共用脚手架架杆超过 3000 t，中部穿越了两个煤场斗轮机皮带房，并开设了 1 个过车通道，增加了脚手架结构的复杂性，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。施工前按照要求编制了脚手架工程专项施工方案，并对施工方案进行了专家论证，重点对脚手架的搭设方式及承载力、稳定性的计算方面进行了可行性的论证。

操作平台的搭设及质量控制要点。

（1）搭设前准备。首先，要做好架体搭设的准备工作，准备搭设需要的施工机具、设备及检测仪器等。搭设人员架子工属于特殊工种，必须取得特种作业人员操作资格证书，方可进场作业；现场施工人员有完整的安全技术交底记录。其次，严格把好进场钢管、扣件、脚手板等材料的进场验收关，按照 JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的要求进行检查验收。钢管规格为 Φ48×3.6，管径和壁厚不符合要求的不得进场使用；脚手架基础必须平整且经过硬化处理，周围不得有杂物，基础排水必须通畅，雨后不得有积水。脚手架基础完成以后，需要经过检查验收合格后，方可进行架体搭设的定位和放线工作。

（2）搭设过程中的施工技术要点。施工过程中，必须严格按照经专家论证的脚手架专项方案和规范要求组织施工，保证架体的承载力和稳定性符合要求。架体纵向和横向设置扫地杆，高度≤20 mm，立杆纵横向间距均设为 1.5 m。立杆全部采用对接方式连接，横杆全部采用搭接方式连接，搭接长度大于 30 mm 且采用两个扣件连接。搭设过程中要加强对立杆垂直度的检查，确保垂直度的偏差在合理范围以内：当立杆高≤20 m 时，垂直度允许偏差为 30 mm；当立杆高20 m～40 m 时，垂直度允许偏差为 48 mm。

纵向水平杆和横向水平杆步距设均为 1.6 m，采用斜撑对顶层的水平杆进行加固，作业层铺设在水平杆顶的顶层上。扣件是受力的节点部位，螺栓拧紧扭力矩是架体稳定性的关键因素。在搭设过程中应加强扣件螺栓拧紧扭力矩的检查，确保扣件力矩符合要求；抽检率为 20%，采用力矩扳手进行检测，其值应控制在 40 N·m～65 N·m。

由于本搭设平台架体为独立架体，剪刀撑的设置尤为重要。为增强操作架的整体稳定，在架体外侧四周及内部纵向、横向每 6 m 由底至顶连续设置竖向剪刀撑。剪刀撑跨越立杆最多为 5 跨，剪刀撑上下脚点相互顶住。架体底部、顶部及竖向间隔每 7 m 分别设置连续水平剪刀撑。水平剪刀撑设置在竖向剪刀撑斜杆相交的平面。该操作架共设置7道水平剪刀撑，通过增设剪刀撑的加强措施确保了架体的稳定。

（3）架体安全防护设置。该架体顶层为网架安装作业层，与普通的脚手架操作平台不同的是，该作业面积较大且不在同一水平面，因此安全防护至关重要。为加强操作层的安全性，要对顶层水平杆的间距进行加密。水平杆间距设为 300 mm；出现高低差的地方，增加临时杆件，以满足网架的安装需要。本工程采用的脚手板为竹篱笆脚手板，满铺在水平杆上方的安全平网上，竹篱笆脚手板的铺设必须符合规范要求。为防止高处坠落事故的发生，在脚手架的外围应设置防护栏杆，防护栏杆的高度应≥1.2 m；在防护栏杆上设置不少于 2 道的横杆，在防护栏杆和横杆的外侧均挂满安全网；安全网的性能和连接方式均应符合规范要求。

3.2 第一单元网架的合拢

该工程网架安装是从南北两侧同时施工、向中部合拢，由于跨度较大，安装过程中容易产生累积误差，当误差超过 5 mm 时，将导致网架无法合拢。因此，在滑移过程中需要严格控制网架拼装精度，对每一个拼装网格都要进行尺寸复核，并建立检查记录表；对尺寸超过标准范围的，不得进入下一个网格的拼装工序。

本工程采用了误差控制措施。在网壳安装之前，必须对网架结构支座定位轴线的位置、支座锚栓进行复核，对不符合要求的必须提前作出处理。网壳安装时采用水准仪、经纬仪进行精确定位；网壳杆件加工时，杆件长度采用负公差；安装过程中边安装、边测量，采用调整套筒的长度以减小累积误差。通过严格的误差控制措施，保证了第一单元网架的顺利合拢。

3.3 网壳累积同步滑移施工的技术要点

土建支承柱施工及操作平台搭设完成后，开始网架工程的安装。本网架安装采用分片滑移的方法，网壳累积同步滑移施工的重点是防止出现“卡轨”“啃轨”现象。同时，每个滑移单元采用4台顶推器顶推滑移，当第 8 单元滑移时，有 32 台顶推器同时工作，必须保证 32 台顶推器的同步性，才能保证网架在滑移过程中不产生扭曲变形，顺利完成滑移。

3.3.1 关键设备

本工程滑移施工所采用的关键设备有 TX-60-J 型液压顶推器、TX-40-P 型液压泵源系统、计算机控制系统。

3.3.2 滑移轨道及顶推点的设置

网壳结构滑移施工共设置 3 组通长滑移轨道，分别设置于结构的 A 轴、A23 轴线及近跨中混凝土格构柱柱顶位置；其中每组滑移滑道由竖向支撑滑道和侧向限位滑道结构组成。

网架分为两个单体。施工一区和施工二区均分为 5 个拼装单元，施工二区最后一个单元不参与累积滑移。施工一区共设置 15 台 60 t 滑移油缸，两边对称布置；施工二区共设置 12 台 60 t 滑移油缸，两边对称布置，考虑重复利用，共使用 15 台 60 t 滑移油缸。落地滑移轨道及顶推点布置如图 2 所示， 柱顶滑移轨道及顶推点布置如图 3 所示。

图 2 落地滑移轨道及顶推点布置图

图 3 柱顶滑移轨道及顶推点布置图

3.3.3 滑移施工临时措施的设计

为了防止滑移过程中 “卡轨”“啃轨”现象的出现，在设置滑移轨道时需要采取一些预防措施。在钢网架两侧的支座的滑移轨道与预先埋置在侧面的埋件焊接连接时，滑移轨道的标高应与结构预埋件的标高平齐；滑移挡块之间沿宽度方向的距离必须大于支座过渡板的宽度，防止滑移过程中出现卡轨。滑移轨道立面布置图如图 4 所示。

图 4 滑移轨道立面布置图

在滑道和滑移支座设计时，为严格防止发生“卡轨”“啃轨”现象，应充分考虑采取相应的预防措施。本工程采用了钢滑块（滑靴）的施工技术，将滑移支座前端（滑移方向）设计为“船形”式，并将其两侧制作成带一定弧度的型式。通过以上设计，可以有效防止滑移支座因滑道不平整卡住而导致“啃轨”的情况出现。滑靴板采用规格为 100 mm 的船型板作为摩擦面，并设置限位卡板；侧向采用 HW100×100 型钢作为侧向滑靴。钢滑靴的具体尺寸如图 5 和图 6 所示。

图 5 侧向钢滑靴示意图

图 6 竖向滑靴示意图

顶推点型式的安装。液压顶推器前端通过销轴与被推移构件上的耳板进行连接固定，用以传递水平滑移顶推力；顶推耳板板厚 t=20 mm，材质为 Q235 B。顶推耳板预装图如图 7 所示，顶推点结构图如图 8 所示。

图 7 顶推耳板预装图

3.3.4 滑移工艺

按照网壳结构布置特点和滑移施工工艺的要求，网壳滑移施工拟采取“累积滑移”的施工工艺。网架滑移1-1单元（第一单元）拼装完成后，向前滑移 18 m 并暂停滑移，继续在胎架上拼装 1-2 的滑移单元网壳结构；拼装完成后将 1-1 和 1-2 单元的网壳结构整体滑移。按照同样的流程完成施工一区网架的安装。然后，将施工一区网壳一次性牵引滑移到设计位置，继续吊装拼装滑移 2-1 单元；滑移 2-1单元拼装完成，向前滑移下一个滑移单元宽度的距离。依次类推，直至 2-4 单元滑移完成。然后，对最后一个单元网架进行合拢安装。

图 8 顶推点结构图

同时，施工三区采用悬挑法安装上部网架单元。钢网架在地面拼装成吊装单元，然后吊装到位，设置支撑架临时固定。待施工三区安装完成且屋面系统具备施工条件后，利用 80 t 汽车吊进行施工一区屋面围护系统安装，安装顺序为从东侧往西侧进行。按照同样的施工方法和顺序完成屋面围护系统的安装，屋面围护系统安装完成，具备竣工验收条件。滑移示意图如图 9 所示。

图 9 滑移示意图

3.3.5 液压系统同步控制

在滑移过程中，为了使网架不产生扭曲变形，必须做好液压系统的同步控制。为此，本工程在充分考虑各种因素的情况下，重点采取了以下有效措施。首先，尽量保证每台滑移顶推器的受力均匀，滑移过程中每台滑移设备配置的参数保持一致。并且将 4 台滑移设备中的 1 台设为主顶推器，以其滑移速度和行程位移值设为标准值，其余几台以此为基准来对比位移量；如果产生偏差，及时进行动态调整。其次，在滑移过程中每台顶推器设专人负责，密切关注顶推器、滑道及传感器的状态；出现状况及时通过无线对讲机向控制室报告。其三，在滑移过程中，加强滑移位移观测。每台顶推器设置 1 名测量人员，通过钢卷尺测量各顶推点的准确位移；如果出现偏差应立即报告并及时采取措施进行调整，确保同步。

4 结 语

对于施工场地受限的大跨度网架储煤场封闭改造工程，采用液压同步顶推滑移施工技术与传统的网架安装方法相比具有一定的优势，不影响正常生产和发电，可有效加快工程进度，节约工程造价，降低施工安全风险。但是，在施工过程中需要加强质量控制，重点做好大型脚手架操作平台的搭设、第一单元网架的合拢及计算机控制液压同步顶推网架拼装单元滑移的施工控制，才能确保工程的质量和安全符合要求。该工程的顺利完成对以后同类工程的实施具有一定的借鉴意义。