陳楊化 胡衛(wèi)兵 喻寧招 張鋒凌 張鳳舉 王貴榮 鄒麗文 成家州

中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430074

在鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)施工中，由于存在滑模鋼平臺(tái)剛度和穩(wěn)定性差、吊裝定位準(zhǔn)確性難以保證及與下部結(jié)構(gòu)連接困難等問題，通常采用分段吊裝、空中拼接技術(shù)，但工期耗時(shí)長(zhǎng)、施工成本高[1-4]。針對(duì)類似情況，本項(xiàng)目將采用滑模鋼平臺(tái)地面組裝后整體吊裝安裝技術(shù)，在降低建造成本的同時(shí)，極大地節(jié)約了施工工期。

1 工程概述

國(guó)外某光熱光伏混合電站項(xiàng)目的吸熱塔高262 m，塔身51 m以下為方形結(jié)構(gòu)，51～82 m為方形結(jié)構(gòu)變成圓形的過渡段，82 m以上為純圓形結(jié)構(gòu)。根據(jù)擬定方案，待混凝土筒壁施工至51 m后，采用地面組裝整體吊裝的方式完成更換滑模鋼平臺(tái)的作業(yè)任務(wù)。

該滑模鋼平臺(tái)為方形鋼構(gòu)架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)、寬約30 m，分別由8榀主輻射梁、8榀次輻射梁、1個(gè)中心鼓圈構(gòu)成。每榀輻射梁由2片鋼桁架平行布置組成，每片鋼桁架高1.85 m，桿件寬80 mm，相鄰2片桁架間距85 mm，用于固定滑模門架。每榀主梁重約8.6 t，次梁重約5.3 t。每榀輻射梁間使用若干工字鋼進(jìn)行連接。鋼平臺(tái)整體重約150 t（圖1）。

圖1 平面布置示意

2 整體吊裝工藝流程

懸臂架作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)→支撐系統(tǒng)安裝→吊點(diǎn)設(shè)計(jì)→吊索具設(shè)計(jì)→吊裝安裝→倒鏈調(diào)節(jié)→安裝完成

3 吊裝準(zhǔn)備

3.1 懸臂架作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)

由于平臺(tái)安裝部位位于吸熱塔筒壁51 m高空處，吸熱塔本身墻體寬度較小，無足夠作業(yè)空間和立足點(diǎn)，故需要沿筒壁搭設(shè)一圈臨時(shí)作業(yè)平臺(tái)，便于工人在安裝過程中高空作業(yè)。

在筒壁混凝土施工時(shí)提前預(yù)埋好螺栓錐形頭，然后采用塔吊將地面拼接好的懸臂架平臺(tái)吊裝至安裝點(diǎn)，工人以電梯平臺(tái)為起點(diǎn)，同時(shí)向兩邊進(jìn)行安裝。前一個(gè)安裝完畢的平臺(tái)將成為后一個(gè)平臺(tái)的操作平臺(tái)。

3.2 支撐系統(tǒng)安裝

與地面安裝相比，在高空安裝最大的困難是缺乏可靠的支撐系統(tǒng)。

本次整體吊裝所采用的支撐體系分為2個(gè)部分，牛腿支撐和工字鋼支撐。牛腿支撐負(fù)責(zé)支撐門架，工字鋼支撐負(fù)責(zé)支撐鋼平臺(tái)。啟滑之初，門架支撐桿下部并無凝固的混凝土作為固定，若將鋼平臺(tái)與門架直接接觸，由門架承擔(dān)平臺(tái)質(zhì)量，則支撐桿容易失穩(wěn)。

因此，需在混凝土筒壁頂面設(shè)置工字鋼支撐單獨(dú)支撐鋼平臺(tái)，使門架與鋼平臺(tái)分離。待滑?；炷翝仓_始之后，門架緩慢上升，與鋼平臺(tái)接觸，鋼平臺(tái)荷載由工字鋼支撐體系轉(zhuǎn)換為門架系統(tǒng)來傳遞荷載。此時(shí)可將工字鋼支撐和牛腿支撐拆除。

模板系統(tǒng)及門架內(nèi)外腿需要固定在墻體兩側(cè)，為了固定門架位置，在吸熱塔筒壁兩側(cè)按照設(shè)計(jì)角度放線并安裝牛腿，起吊就位時(shí)，門架內(nèi)外腿著力在牛腿上，通過調(diào)整墊塊來確保安裝標(biāo)高準(zhǔn)確無誤。

在主要門架兩側(cè)設(shè)置HEB160工字鋼，待門架吊裝就位后，使用2根UPN160槽鋼連接工字鋼頂部。待所有工字鋼支撐安裝完畢之后，測(cè)量頂部標(biāo)高，使用墊板將所有的支撐頂部調(diào)平至同一水平高度。待鋼平臺(tái)吊裝就位后，平臺(tái)荷載通過該支撐體系傳遞到混凝土筒壁上，確保安裝過程安全可靠（圖2）。

圖2 支撐系統(tǒng)示意

臨時(shí)牛腿安裝通過螺絲及預(yù)埋在筒壁上的套筒固定在吸熱塔筒壁內(nèi)外部，間距2～3 m均勻布置且與支撐門架一一對(duì)應(yīng)，使每片門架以簡(jiǎn)支方式布置在牛腿上方。臨時(shí)支撐工字鋼的下端與筒壁頂面預(yù)埋件焊接連接，頂端墊5～10 mm厚的鋼板簡(jiǎn)支，用于滑模鋼平臺(tái)輻射梁的支撐點(diǎn)。布置間距與輻射梁相對(duì)應(yīng)，為4.5～5.0 m。

在臨時(shí)支撐系統(tǒng)安裝完畢后，按照設(shè)計(jì)方案測(cè)量放線，使用EC550塔吊按順時(shí)針順序逐個(gè)吊裝門架就位，門架就位后通過門架連桿及φ32 mm鋼管與相鄰門架首尾相連形成整體，確?；ｄ撈脚_(tái)在吊裝就位過程中各著力點(diǎn)受力均勻，安裝工作安全可靠。

4 鋼桁架整體吊裝

4.1 吊點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)有限元模型分析，在所有節(jié)點(diǎn)變量空間內(nèi)進(jìn)行組合計(jì)算，通過計(jì)算得到的內(nèi)力結(jié)果計(jì)算桁架的應(yīng)變能，對(duì)不同的應(yīng)變能結(jié)果進(jìn)行排序，得到最小的應(yīng)變能。此狀態(tài)下吊裝將使鋼平臺(tái)的各桿件應(yīng)力及節(jié)點(diǎn)位移都處于一個(gè)較合理的狀態(tài)，吊點(diǎn)約束組合就可以認(rèn)為是最佳吊點(diǎn)組合。

此時(shí)，鋼平臺(tái)桿件最大應(yīng)力比為0.9＜1.0；最大位移為70 mm＜L/300=75.3 mm。鋼平臺(tái)整體剛度和穩(wěn)定性滿足吊裝條件。

最終確定的吊裝方案為每榀主梁上設(shè)置2處吊點(diǎn)，距離中心點(diǎn)分別為8.5 m和11.3 m；每榀次梁上設(shè)置1處吊點(diǎn)，距離中心點(diǎn)15.5 m，共24處吊點(diǎn)（圖3）。

圖3 吊點(diǎn)平面布置示意

4.2 吊耳

鋼桁架吊裝采用特殊設(shè)計(jì)的軸式吊耳，吊索與銷軸接觸傳力，銷軸通過墊板將力傳遞至桁架上弦桿及豎腹桿。該形式的吊耳可以避免焊接連接對(duì)桁架造成的結(jié)構(gòu)性損傷，由于耳板不受力，摩擦造成損傷斷裂的風(fēng)險(xiǎn)也能得到規(guī)避，且方便安拆。吊耳采用螺桿拴在鋼桁架的上弦和斜撐節(jié)點(diǎn)處。

4.3 吊裝索具設(shè)計(jì)

根據(jù)模型分析結(jié)果，配備相應(yīng)的吊裝索具（表1），并核算吊索應(yīng)力，確保吊裝安全。

表1 吊裝索具

按照先主梁后次梁的順序連接吊耳與吊索，次梁處使用倒鏈作為可調(diào)節(jié)吊索。由于吊點(diǎn)和吊索過多，故上方通過八邊形吊框與履帶吊吊鉤連接，保證受力分配均勻。

4.4 吊裝安裝

首先在平臺(tái)中心位置安裝激光靶，同時(shí)在吸熱塔內(nèi)部地面對(duì)應(yīng)中心位置安裝激光垂準(zhǔn)儀，然后吊裝鋼桁架平臺(tái)至吸熱塔上方并調(diào)整平臺(tái)中心位置，直至激光打在標(biāo)靶中心，確定中心位置一致后，方可緩慢落吊（圖4）。

圖4 激光正中標(biāo)靶

落吊過程中使用纜風(fēng)繩牽引控制平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)直至輻射梁與門架位置一一對(duì)應(yīng)，然后使平臺(tái)緩慢就位，同時(shí)保證每個(gè)門架均穿過每榀輻射梁的2片鋼桁架間的空隙。由于施工安裝誤差的影響，需要微調(diào)門架頂端中線位置，輔助平臺(tái)落定（圖5）。

圖5 平臺(tái)下落安裝示意

由于本工程滑模鋼平臺(tái)采用多索吊裝，在吊裝的過程中，如果全部使用固定長(zhǎng)度的吊索，吊索受力會(huì)不均勻。另外，根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求，在平臺(tái)就位時(shí)，必須保證滑模鋼平臺(tái)4個(gè)角點(diǎn)與吸熱塔結(jié)構(gòu)4個(gè)吊點(diǎn)法向重疊，將采用先粗略就位、后倒鏈微調(diào)法進(jìn)行二次精確就位?？梢允褂玫规溊瓌?dòng)平臺(tái)四角進(jìn)行上下升降，使門架與桁架的固定連接可多次調(diào)整校正。通過倒鏈將門架頂端與兩側(cè)牛腿支撐連接，調(diào)整兩側(cè)倒鏈長(zhǎng)度直至門架位置與鋼桁架間隙契合。倒鏈安裝如圖6所示。

圖6 倒鏈安裝示意

2片鋼桁架間隙寬度僅85 mm，門架腿寬80 mm，安裝精度要求極高。為了提高安裝容錯(cuò)率并降低吊裝難度，在門架腿頂端插入梯形導(dǎo)向裝置。梯形導(dǎo)向裝置下部寬度與門架兩腿同寬，均為80 mm，頂部寬度僅30 mm，目的為方便輻射梁與門架穿插（圖7）。

圖7 導(dǎo)向裝置作用原理示意

落吊就位時(shí)，首先放松次梁上的吊索倒鏈，使平臺(tái)四角略低于主梁，先與門架接觸。按照先次梁、后主梁的順序完成鋼桁架平臺(tái)與門架的連接。

5 結(jié)語

以國(guó)外某光熱光伏發(fā)電項(xiàng)目150 t鋼平臺(tái)于51 m高空整體吊裝安裝施工為例，介紹了一種針對(duì)高空大型鋼平臺(tái)整體吊裝安裝的施工方法。與分段吊裝安裝相比，具有工期效益顯著、施工過程簡(jiǎn)便、施工成本較低等優(yōu)勢(shì)，對(duì)今后類似工程施工具有借鑒意義。