浅谈拔杆提升技术在焊接球网壳施工中的应用

【摘 要】 本文结合具体工程经验，阐述拔杆系统在焊接球网壳结构中的应用，重点说明提升过程中的操作要点，为相关工程技术人员提供参考。

【关键词】 焊接球 拱形网壳 累积提升 同步

1 工程概况

1.1 本工程结构型式

双层网壳落地拱结构，两端设山墙，墙上预留皮带廊洞口及通道口。

（1）网架形式：焊接球节点正放四角锥网架，网格尺寸为4m×4m，网架矢高为3.0m；

（2）网架尺寸：跨度94m，纵向长度128m，拱高34.095m，覆盖面积12032m2；

（3）支承形式：上下弦对边多点支承，支座与埋件焊接，为刚性连接。

1.2 本工程特点及难点

（1）本工程跨度较大，结构用钢量较大，焊接量大，施工工期短，综合技术难度较大。

（2）解决办法及措施：本工程拟采用分单元地面拼装、累积提升、高空对接法进行安装。最大限度地减少高空作业量，确保网架焊接质量，缩短工期，取得最大安全效益与经济效益。

2 方案确定

2.1 本工程采用的方案及特点

（1）本工程拟采用分单元地面拼装、累积提升、高空对接法进行安装。最大限度地减少高空作业量，确保网架焊接质量，缩短工期，取得最大安全效益与经济效益。

（2）传统安装方法是先搭设脚手架操作平台，由支座向跨中安装，最后合拢于跨中。本方法充分利用拱形网壳的结构稳定性特点（包含局部结构稳定性），由拱形网壳结构顶部开始起拼、焊接，采用拔杆系统提升并依次向两侧延伸安装，中部拱顶逐次抬高，直至达到设计标高，支座就位，完成单元网壳安装。其特点如下：（a）网壳拼装、焊接大部分在地面进行，无须搭设大型脚手架，能够确保安装质量；（b）减少高空作业量，有效降低安全风险；（c）网壳提升采用拔杆系统，对整个场地要求相对较低；（d）结构安装工期大幅缩短；（e）降低工程成本，经济效益显著。

2.2 本工程主要提升方法简介

（1）根据网架结构特点、外形尺寸、现场场地情况及拔杆系统提升技术要求，本工程计划将两个干煤棚网架沿纵向各划分为两个单元，（1）---（16）轴线、（17）---（33）轴线，共4个单元进行提升安装，单元尺寸分别为94m×60m两个、94m×64m两个。

（2）每个单元重量不超过300吨，经验算宜采用8根Φ820×14拔杆（靠近拱中心线四根拔杆高度为38.5米，靠近两侧基础轴线的四根拔杆高度为28.5米），分单元提升安装。

（3）首先在网架拱中心两侧约20米各设置2根主拔杆，在拱中心约38.5米位置各设立2根主拔杆，共计8根主拔杆。

（4）起步网架（网架中部弧度平滑段）在砖垛基础胎膜拼装焊接完成后，先用辅助拔杆提升，拼装提升到两侧高度38.5米主拔杆位置时改用主拔杆进行提升，边拼装边提升到高度28.5米主拔杆，改用8根Φ820×14主拔杆同时提升。

（5）直至全部拼装完成，在提升至就位标高后进行支座就位，然后卸载拆除拔杆，进行下一个单元的吊装。

（6）提升动力采用5吨慢速卷扬机通过走两组6门滑轮组实现。

3 施工操作要点

3.1 操作要点

3.1.1 确定提升方案

（1）单元划分（2#干煤棚网架为例）：沿纵向划分1轴---16轴，17轴---33轴两个单元，平面尺寸为94m×64m、94m×60m，最大单元提升重量约300t，即包括部分主次檩条及维修马道件重量；（2）起步网架平面尺寸为22.782m×64m、22.782m×60m，测放网架下弦球纵横轴线，设置砖垛基础胎膜，拼装、焊接起步网架（基准网架），然后采用4组Φ420×10辅助拔杆提升拼装；（3）主提升设备采用8组Φ820×14拔杆，提升动力采用5吨慢速卷扬机走滑轮组，随着网架不断拼装延伸，重量不断增大，拔杆数量对称增加调整，满足提升重量要求。

3.1.2 施工现场准备

（1）网壳投影面以下为主要拼装场地，所以要求无影响施工的障碍物；（2）地面要平整压实，有条件的情况下垫铺砂子并硬化地面（采用机械压实），便于施工和小雨天气抢工期；（3）根据施工方案对现场进行测量放线，包括基础预埋件的标高、轴线位置定位，确定拼装起始位置；（4）对拔杆位置、缆风绳锚固点、卷扬机锚固点进行特殊处理，满足其承载力要求。

3.1.3 提升系统确定

（1）吊装设备制作与组合：拔杆拼装，拔杆拼装前应对吊点位置再次检测。依据吊点设置，先检查地基承载能力并固定安装拔杆专用底盘（如不满足要求，根据现场地质情况采取适当措施加强处理。拟在扒杆立足位置挖长2米，宽2米，深1米的基坑，用三七灰土换填，分层夯实进行处理）。然后将扒杆从地面开始进行对接组装。安装时检查各连接处的焊接质量，并需保证上下拔杆中心对齐，焊接完成后，根据焊缝长度加设4-6块钢板，以增强焊缝强度。焊接处必须由专职焊工按工艺施焊。

吊具组合。拔杆组合完成后，将滑轮组固定在拔杆上并穿入牵引绳。并将缆风绳按联系角度连接卡固。全部就绪后用缆风绳固定垂直，并将拔杆的缆风绳互相联系张紧。缆风绳根据现场情况具体确定设置位置，按照验算确定的吊点位置卡固角度绳，并保证各吊点均衡受力。

（2）卷扬机安装：卷扬机的固定：卷扬机牢固安装于专设地锚上，根据现场地质情况采取适当处理措施，拟开挖地锚长度4米、宽1.4米、深1.2米用混凝土浇筑，设置埋件，埋件顶部用160槽钢焊接找平。一组地锚安装两台卷扬机，共四组。安装时要保证卷扬机卷筒的中心对准拔杆底部的导向滑轮，避免吊装时速度不同，卷扬机底盘要求平整，不允许倾斜，主绳通过的道路要求畅通无阻，如有障碍必须拆除。

3.1.4 网架单元拼装提升

网架组装：组装前依据设计图纸和土建轴线精确放线，确定网架球节点投影位置，并确定提升支架的安装位置。组装前砌筑网架组装砖垛平台，每个砖垛平台平面尺寸为370mmx370mm，高度根据网架弧度设定，砖垛用水泥砂浆找平。砖垛平台也可用钢管或其它材料代用，但必须有足够强度与稳定性。

精确放线，砖垛平台砌筑完成后，要根据设计图纸的几何尺寸和土建提供的轴线精确放线，确定网架节点投影位置，同时用水平仪进行找平，以确保位置的正确。

3.1.5 整体结构就位固定

根据现场场地实际情况、网架几何尺寸及基础与网架的相对位置，考虑网架杆件与基础干涉，网架就位前采取以下措施：（1）网架提升到基础附近时由于杆件和基础干涉，网架单元距离地面有一定高度，采取刚性支撑在单元四角及两侧中间部位设置支撑点。由于本工程地处海边，大风天气较多，在网架单元提升及焊接固定时，在单元四角及两侧部位均匀对称设置倒链进行固定，增加单元的稳定性。（2）网架单元全部拼装完成后按照设计位置固定好支座，通过调整周围的倒链调整网架单元与支座位置的相对尺寸，通过调整中部四组主拔杆及外侧四组主拔杆提升力调整网架单元跨度尺寸，使得两侧网架支座球同时就位。

3.2 操作注意事项

3.2.1 吊索的绑扎

（1）吊索绑扎在下弦球节点上，分4点绑扎，吊点反力经过设计验算满足要求，提升吊点位置及数量见文中所述。

（2）吊具检查：在各受力吊索具初步受力状态下，对所有的吊具，卡具及吊点位置进行全面复查，确保吊装顺利进行。

（3）试吊：各节点、吊具安装就绪，吊装过程障碍物全部清除后，进行网架试吊。在整体网架提升离开支承点200mm高时，测量各吊点标高，调整到一致，锚固各活动点并卡牢。检查各吊具受力后的工作状态，在确保各受力点万无一失后方可正式起吊。

（4）正式起吊：由吊装总指挥发出正式起吊信号，同步控制台操作人员启动控制开关，提升开始。各个吊点运行要同步，提升速度45mm/分钟。相邻吊点间的高差不得大于100mm。提升至预定高度后，将牵引绳与扒杆底部固定。就位封边构件安装完后，先将卷扬机主绳收紧，打开拔杆底部锁卡，同步徐徐下降，同时倒链配合，使网架准确就位。完成后即可依次拆除吊装设备。

3.2.2 网壳提升及卸载时的同步性要求

（1）网壳在整体提升过程中要保证各个提升点均匀受力，要求各提升点速度均匀、同步；（2）提升前进行技术及安全交底，对提升注意事项讲解到位，使各相关人员明晰提升时的沟通方式及代表意义；（3）人员设置总指挥，观察员，各提升组组长。由总指挥下达提升命令，观察员负责对拔杆工作状态、网架提升状态密切监测，及时向总指挥报告；（4）网架结构的提升，同步控制是关键环节。在提升过程中，网架的偏移和倾斜对拔杆的受力状态都有不同程度的影响，还会影响网架结构自身的受力状况，使构件应力产生重新分布，对结构吊装和结构自身都极为不利。因此，必须保证在吊装过程中同步提升，相邻吊点间的高差不得大于100mm。控制方法：在结构下部四角设置标尺，采用水平仪随时监控同步性，随时调整过大的偏差，每提升1m控制性的调整一次各拔杆的提升高度。

4 结语

在本工程实例中，经过施工前进行周密计算和严格的施工方案，采取拔杆系统分单元提升的方法是成功的，不仅能够保证网壳安装的施工质量、安全和进度，而且经济效益显著，因此采用拔杆系统分单元提升焊接球网壳的安装方法具有一定的综合效益和社会效益。