干煤棚网架高空散装扩拼法施工技术研究

郭泉昌，孙丰振

(山东电力建设第三工程有限公司，山东 青岛 266100)

0 引言

干煤棚结构跨度大，矢高高，施工难度大，危险系数高，为了降低干煤棚网架的作业风险、施工成本，加快施工速度，本文在研究同类型干煤棚安装方案的基础上，结合项目实际情况，从人、机、料、法、环各个方面充分论证后，提出了高空散装扩拼施工方法。经过实践，该方法在保证施工安全、质量和工期的前提下，降低了施工成本，缩短了项目整体工期，为后续类似项目积累了经验。

1 项目概况

该项目为印尼某新建2×100 MW超高压燃煤机组工程。其干煤棚结构型式为螺栓球节点正放四角锥柱面网架，下弦对边点支承，支座采用双向铰接支座，跨度为86 m，长度为105 m，顶标高为32.9 m。网架立面布置如图1所示。

图1 网架立面布置图

2 施工方法比较

针对该燃煤电站项目，结合相关的干煤棚安装经验，通过查阅文献和相关资料，总结出相对合理的干煤棚网架安装方法：滑移网架法、滑移脚手架法和高空散装扩拼法。

1）滑移网架法。该方法大部分工作在脚手架上完成，工人施工相对比较安全，且不太受场地限制。由于网架跨度大，在跨度方向上受力大，杆件大，但长度方向杆件小，施工时随着网架安装单元的积累，滑移重量逐渐加大，需要的牵引力亦随之增大，必须通过计算验证牵拉方案的合理性和可行性，并且雨后要对脚手架进行维护，最好搭设脚手架并进行硬化处理[1]。

2）滑移脚手架法。该方法不需要全面积搭设满堂脚手架，可以节省脚手架用量，且能够达到满堂架高空散装的效果，对结构没有影响，工程吊装进度快；施工工艺相对成熟，施工难度低。但是场地要满足脚手架滑移的稳定性，对场地平整度要求较高；前期投入成本偏高，所需设备大部分需要从国内调拨，运输成本较高；由于需要铺设枕木，煤厂场地占用面积相对较大[2]。

3）高空散装扩拼法。该方法对场地的要求不高，只需吊车站位地面平整，满足吊车的通行和构件的堆放及小单元的拼装即可；不需要搭设脚手架和施工平台，作业人员只需要在已完工的前一个小单元上进行安装，工作量小，施工成本低，不需要大型吊装机械，只需按照进度要求配置小型汽车吊即可；施工速度快，由于网架的小拼单元可以在地面安装就位，可以组织流水施工，加快安装进度。但是该方法存在一定的技术难度，要求将小拼单元的杆件与已安装的螺栓球精确连接，对作业人员技能要求高，必须是专业的熟练工人；干煤棚网架一般较高，作业人员需要在网架上移动，安全风险较大[3]。

3 干煤棚网架高空散装扩拼方案

3.1 技术原理

高空散装扩拼法的基础和核心是在地面拼装起步网架。在地面拼装起步网架后，再利用吊车将提前组合好的小拼单元逐步对起步网架进行扩拼，直至完成整个网架安装。

工艺流程：复核基础轴线尺寸并定位→起步网架地面拼装→吊装局部起步网架→继续拼装起步网架→复核尺寸→起步网架吊装到位→高空散装小拼单元→整体验收。

3.2 关键技术

3.2.1 拼装起步网架

起步网架的安装作为干煤棚安装的基础，后续高空散装都在起步网架上进行。根据现场吊车配置及场地情况，将起步网架施工过程节点分为：①起步网架地面拼装，②吊装局部起步网架，③、④起步网架接长，⑤起步网架合拢。起步网架的安装顺序示意如图2所示。每个节点对应一个吊点，并且要对整个节点该工况下构件的位移、应力进行计算。当吊点变换时，将网架节点放在地面上，并增加钢板作为垫板，以加大螺栓球与地面的接触面积。

图2 安装顺序示意图

将起步网架支承下弦球在柱顶支座中转动，起步段网架一端以支承下弦球为轴，另一端在吊车的向上牵引作用下旋转抬升，边抬升边安装小单元，抬升到设计标高位置进行合拢拼装；起步跨支座与螺栓球先不焊接，周边设置直径16 mm的钢筋作为临时限位装置。网架每次抬升高度约为1.5 m，满足工人地面安装即可。安装工人全部在地面施工，可确保施工安全。

起步网架拼装过程中需注意：起步网架宽度方向和跨度方向均需布置拦风张紧钢丝绳，通过空间网格结构设计软件计算钢丝绳张紧力，确保张紧力在许可范围内；为控制吊车同步，必须采用专人指挥，根据吊车编号及吊点反力，对吊车逐台按照每次加载5%的比例指挥起吊，并测量吊点的位移；在网架安装过程中，采用全站仪对节点位置和挠度进行坐标测量，并将测量结果与设计的数值进行对比，如果偏差超过±20 mm，立即采用张紧钢丝绳进行张紧控制，确保网壳形态符合设计要求；为防止反复荷载作用下高强螺栓假拧现象，施工过程中应对每个节点采取复拧措施，对复拧过的螺栓进行标记并做好复拧记录[4]。

当所有构件组合完毕后，利用布置在网架内侧的地锚与手拉葫芦组成的收紧装置，在吊车的配合下慢慢收紧起步网架，边收紧边起升，最终将网架扩拼端放入基础底座上，完成起步网架的合拢。

3.2.2 高空散装施工

在起步网架合拢形成稳固单元后，利用吊车将在地面已组装好的小拼单元三角锥（小单元三角锥通常由1个上弦球、2根上弦杆、2根腹杆或1个下弦球、2根下弦杆、2根腹杆组成）在高空顺延起步网架对接散装，如图3所示。

图3 高空散装施工示意

高空散装时首先按设计位置固定好支座，然后从上往下逐圈安装、逐圈闭合，散装方向为从起步跨依次向两侧逐步延伸，直到完成全部安装[5]。

吊装时分别将三根系绳系到球端和上（下）弦杆上，每根系绳的长短应控制好，使吊起的三角架与空中实际安装位置接近，偏转角度不应过大，以方便高空安装人员接应。

高空散装作业前人员应提前就位，每组4人，分别位于四角连接点。地面共2人，1人绑绳挂钩，另1人机动配合。每台吊车配合一组人员，高空人员配备安全带、扳手、管钳、螺丝刀、链钳及必要的绳索，作业前与地面组和吊车司机明确统一协调的当班作业计划。

3.2.3 小拼单元组装

网架在安装前要把杆件、螺栓球等零部件进行分类整理，按规格大小、编号、种类的次序排列整齐，以便于在安装过程中查找使用。把需要安装的杆件、螺栓球按安装的先后顺序排列出来，准备工作做好后就可以进行网架的地面拼装。

根据实际情况把网架合理分割成各种小拼单元，由单根杆件、单个节点球拼成一球四杆（四角锥体）、一球三杆（两上弦一腹杆）等小拼单元，如图4所示。由小拼单元组成中拼单元再总拼成网架。

图4 小拼单元示意图

3.3 技术特点

1）起步网架的安装，充分利用网架结构整体性好、稳定性好、空间刚度大，所有杆件既为受力杆件又为支撑杆件等特性，一端以支座螺栓球为旋转轴，另一端在吊车向上牵引作用下旋转抬升，边抬升边安装小单元，将所有构件在地面组合，无须搭设脚手架或作业平台，有效减少了高空作业，安装过程操作简便，安全系数高。

2）运用先进的计算机辅助设计软件，对起步网架安装过程中各节点及张紧钢丝绳进行力学性能模拟计算，明确各节点工况下各个构件的位移、应力情况及张紧钢丝绳的张力情况，做到心中有数，以提升作业的科学性和安全性。

3）由于网架的小拼单元可以在地面安装就位，这一过程缩短了高空作业时间，高空作业与地面施工同时进行，实现流水作业，加快安装进度。

4 结语

通过高空散装扩拼法的运用，该燃煤机组干煤棚施工基本未采用大型起重机械，安装过程的质量和安全可控，缩短了高空作业时间，干煤棚网架各项指标符合国家和行业相关标准。安装成本大幅下降，为项目部节约50多万元施工成本。实践证明，该工艺使用大型机械少，环境适应性强，通过多点作业可提高施工效率，质量和工期易于保证，是一种经济实用的安装方法，值得推广。