體育館巨拱結(jié)構(gòu)高空傾斜偏轉(zhuǎn)提升施工工法圖

大型體育場(chǎng)館巨拱結(jié)構(gòu)高空傾斜偏轉(zhuǎn)提升施工工法1前言XXXX市XX全民健身活動(dòng)中心體育場(chǎng)造型新穎、氣勢(shì)宏大，其主要受力構(gòu)件巨拱頂面標(biāo)高為129ｍ，跨度330ｍ，總重量2600噸，拱與垂直面角度呈6.1°。本工程首次將橋梁工程中的索拱結(jié)構(gòu)巧妙地應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中，且拱與地面垂線傾斜6.1°，受力體系極其復(fù)雜，施工難度極大。由于受運(yùn)輸和整體吊裝因素限制，只能采取工廠加工現(xiàn)場(chǎng)拼裝。若采用常規(guī)的分件高空散裝方案，需在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)大量的高空腳手架，高空組裝，焊接難度大，而且存在較大的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。大量腳手架的搭設(shè)占用場(chǎng)地、占用工期，對(duì)吊裝及其他工種的穿插施工造成很大影響。借鑒國(guó)內(nèi)大型鋼結(jié)構(gòu)的成功經(jīng)驗(yàn)，采用“超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”吊裝主拱結(jié)構(gòu)。將主拱分為5個(gè)單元，其中2個(gè)邊單元采用支撐架使用吊車(chē)進(jìn)行吊裝高空焊接。中間三個(gè)單元采用地面焊接拼裝，組拼完成后用液壓同步提升進(jìn)行吊裝提升（長(zhǎng)度180ｍ，重1600噸）。將其提升到設(shè)計(jì)高度后進(jìn)行傾斜偏轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)要求的6.1°，再與兩個(gè)邊單元進(jìn)行空中拼接合攏，及預(yù)留后裝桿件的安裝。此種方法將有效的降低安裝施工難度，節(jié)約了成本，且質(zhì)量、安全和工期均能有效保證。此方案經(jīng)過(guò)組織多次專(zhuān)家論證，實(shí)施后效果良好，通過(guò)認(rèn)真總結(jié)，形成本工法，為今后類(lèi)似工程施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。2工法特點(diǎn)2.1巨拱結(jié)構(gòu)在地面分單元整體拼裝有利于專(zhuān)業(yè)交叉施工，對(duì)土建專(zhuān)業(yè)影響較小。2.2巨拱結(jié)構(gòu)主要的拼裝、焊接及油漆等工作在地面進(jìn)行施工，效率高，施工質(zhì)量易于保證，減收了交叉作業(yè)及空中作業(yè)的危險(xiǎn)性。2.3可最大限度地減少高空吊裝工作量，縮短安裝施工周期。構(gòu)件加工運(yùn)輸方便靈活，組裝快捷，易于保證質(zhì)量。2.4采用“超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”吊裝鋼結(jié)構(gòu)，技術(shù)成熟，有大量類(lèi)似工程成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，吊裝過(guò)程的安全性有充分的保障。2.5液壓同步提升設(shè)備體積小、重量輕，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，倒運(yùn)和安裝方便、可滿足重量大的構(gòu)件提升要求。2.6采用爬升式提升塔架，可減少吊車(chē)作業(yè)時(shí)間，巨拱結(jié)構(gòu)安裝完成后，拆卸不受場(chǎng)地影響，液壓同步提升動(dòng)載荷極小的優(yōu)點(diǎn)，使得臨時(shí)設(shè)施用量降至最小，大大的降低了施工成本。2.7構(gòu)件在地面拼裝，使用提升塔架吊裝，節(jié)約了腳手架的塔拆及租賃費(fèi)用，節(jié)約了占用場(chǎng)地、縮短了工期。。3適用范圍適用于公共建筑預(yù)應(yīng)力承重拉索的鋼結(jié)構(gòu)，如體育場(chǎng)、圖書(shū)館、會(huì)展中心等各種鋼結(jié)構(gòu)的屋蓋，尤其適用大跨度、大空間、施工難度大、較復(fù)雜的公共建筑。4工藝原理利用有限的空間，有限的場(chǎng)地，較少的設(shè)備。地面組裝與空中拼接相結(jié)合，同步提升和不同步的旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，控制偏轉(zhuǎn)角度，達(dá)到整體提升后的高度偏轉(zhuǎn)角度符合6.1°的設(shè)計(jì)要求。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)場(chǎng)地平整→放線定位焊胎架→組裝焊接、檢測(cè)→涂裝安裝提升塔架→巨拱提升、調(diào)整角度達(dá)到設(shè)計(jì)6.1°的偏轉(zhuǎn)要求→整體提升達(dá)設(shè)計(jì)高度→主對(duì)接合攏段支撐→焊接合攏段→驗(yàn)收涂裝。吊裝流程詳見(jiàn)圖5-1～5-10。圖5-1XXXXXX體育場(chǎng)全景圖圖5-2XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程圖圖5-3XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程一圖5-4XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程二圖5-5XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程三圖5-6XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程四圖5-7XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程五圖5-8XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程六圖5-9XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程七圖5-10XXXXXX體育場(chǎng)巨拱提升流程八5.1場(chǎng)地平整根據(jù)需拼接巨拱的長(zhǎng)度，中間支水平儀，將場(chǎng)地水平標(biāo)高抄測(cè)到四周的水平樁上，人工鋪鏟平整、夯實(shí)，在地面上鋪設(shè)20ｍｍ厚度鋼板（沿胎架長(zhǎng)度方向）。5.2放線定位焊胎架根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的x,y投影點(diǎn)投放到鋼板平臺(tái)上，測(cè)量局拱標(biāo)高及各交叉點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)。形成田字型控制網(wǎng)，然后豎胎架模板及斜撐。胎架高度最低處應(yīng)能滿足全位置焊接所需的高度，胎架塔設(shè)后不得有明顯的晃動(dòng)狀。拼裝前，對(duì)胎架的總長(zhǎng)度、寬度、高度等進(jìn)行全方位測(cè)量校正，然后對(duì)桁架桿件的擱置位置建立控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)各點(diǎn)的空間位置進(jìn)行測(cè)量放線，設(shè)置好桿件放置的限位塊，胎架在完成一次拼裝后，必須對(duì)尺寸進(jìn)行一次檢測(cè)復(fù)核，符合要求后進(jìn)行下次拼裝。焊接完成24小時(shí)后對(duì)焊接部位進(jìn)行檢測(cè)，全部驗(yàn)收合格后打磨刷漆。5.3安裝提升塔架根據(jù)工程需要安裝自爬式提升塔架2組，每組為一個(gè)提升單元，每組塔架上布置兩臺(tái)20噸吊車(chē)（每副塔架一個(gè)）。該塔架安裝采用自爬式安裝，可實(shí)現(xiàn)自升自降。安裝步驟：1.安裝塔架低節(jié)→2.安裝塔架環(huán)梁→3.安裝塔架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)→4.安裝套架→5.安裝頂升油缸→6.安裝塔架頂節(jié)→7.安裝托梁→8.安裝提升大梁→9.安裝門(mén)座→10安裝回轉(zhuǎn)節(jié)→11.塔架組裝完成并驗(yàn)收→12.確認(rèn)上下環(huán)梁銷(xiāo)軸固定→13.對(duì)頂升油缸等設(shè)備進(jìn)行檢查→14.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)起吊至適合高度→15.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)掛至引進(jìn)梁→16.牽引小車(chē)拖拉標(biāo)準(zhǔn)節(jié)→17.拔出上環(huán)梁銷(xiāo)軸頂1.5ｍ→18.環(huán)梁銷(xiāo)軸固定下環(huán)梁銷(xiāo)軸拔出收縮1.5ｍ→19.重復(fù)上述兩個(gè)過(guò)程直至頂升6ｍ→20.再頂升300ｍｍ→21.用小車(chē)拖拉標(biāo)準(zhǔn)節(jié)就位→22.收縮300ｍｍ，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接。重復(fù)上述過(guò)程安裝完畢再頂升到第六節(jié)（60ｍ）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)，頂部安裝硬支撐及臨時(shí)纜風(fēng)繩，拉設(shè)永久纜風(fēng)繩，油缸吊裝。液壓提升承重系統(tǒng)主要有液壓提升器、提升地錨和專(zhuān)用鋼絞線組成，巨拱提升局域鋼結(jié)構(gòu)提升總重量為1600噸，配備8臺(tái)TJJ-3500型（額定提升能力為380噸）的液壓提升器，配備4臺(tái)液壓泵站，單臺(tái)TJJ-3500型液壓提升器每臺(tái)內(nèi)穿24根鋼絞線，提升施工前應(yīng)對(duì)提升系統(tǒng)包括承力結(jié)構(gòu)、提升吊點(diǎn)、被提升鋼結(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)檢查。5.4巨拱吊裝將巨拱鋼結(jié)構(gòu)分為5個(gè)單元，其中兩個(gè)邊單元采用支撐架使用吊車(chē)進(jìn)行吊裝，中間三個(gè)單元采用液壓同步提升進(jìn)行吊裝。為減少支撐胎架高度，將第三單元在地胎架上進(jìn)行拼裝，將第二及第四單元在兩測(cè)胎架上分別組裝，首先將第三單元提升到16.6ｍ，將第二單元及第四單元與第三單元進(jìn)行連接，然后將三個(gè)單元進(jìn)行整體提升，將其提升至82.27ｍ預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再與第一單元和第五單元進(jìn)行對(duì)接及預(yù)留后裝桿件的安裝。巨拱提升采用計(jì)算機(jī)同步提升控制，為確保巨拱結(jié)構(gòu)提升過(guò)程的安全，根據(jù)巨拱結(jié)構(gòu)的特性，采用“吊點(diǎn)油壓均衡，結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級(jí)卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。提升運(yùn)行通道上無(wú)影響結(jié)構(gòu)提升的障礙物，若存在障礙物應(yīng)在試提升前全部清除。提升過(guò)程中應(yīng)密切觀測(cè)結(jié)構(gòu)及提升系統(tǒng)的情況是否正常，若出現(xiàn)異常應(yīng)立即停止作業(yè)，按應(yīng)急方案處理正常后，才能繼續(xù)施工。鋼結(jié)構(gòu)整體提升到位后，提升設(shè)備卸載應(yīng)采用分級(jí)卸載方式，分級(jí)卸載應(yīng)有必要的時(shí)間間隔。鋼結(jié)構(gòu)提升及卸載過(guò)程宜采用應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段加以觀測(cè)。調(diào)整角度由于鋼拱與垂直面呈6.1°，因此在提升過(guò)程中，隨著提升重量的逐漸增加，必須/不斷調(diào)整提升鋼絞線，使鋼拱保持提升狀態(tài)下與垂直呈6.1°的狀態(tài)。在提升第三單元時(shí)，4個(gè)吊點(diǎn)的提升器分級(jí)加載，并調(diào)整4個(gè)吊點(diǎn)的提升油壓，使得鋼拱整體提升脫離底部拼裝胎架，此時(shí)測(cè)量鋼拱與垂直角度，如果鋼拱的垂直偏角不為6.1°，則調(diào)整四個(gè)吊點(diǎn)使得鋼拱與垂直面呈6.1°；調(diào)整后4個(gè)吊點(diǎn)的提升器同步提升；在整體提升中間三單元時(shí)，此時(shí)，各個(gè)提升吊點(diǎn)的反力有所變化，應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算，設(shè)定油壓，啟動(dòng)提升器，逐級(jí)增加油壓，使得鋼拱提離地面，此時(shí)測(cè)量鋼拱與垂直面角度，如果鋼拱的垂直偏角不為6.1°，則調(diào)整四個(gè)吊點(diǎn)直至鋼拱與垂直呈6.1°。6材料與設(shè)備6.1主要材料巨拱原材料為Ф1200㎜、Ф299㎜、Ф402㎜的鋼管，進(jìn)場(chǎng)鋼管材料需滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，材質(zhì)證明與復(fù)驗(yàn)報(bào)告齊全。現(xiàn)場(chǎng)所用焊材需滿足GB/T5117《碳鋼焊條》、GB/T5118《低合金鋼焊條》、GB/T14579《熔化焊用焊絲》、GB/T8110《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。6.2主要設(shè)備巨拱的吊裝過(guò)程中需要的材料與設(shè)備見(jiàn)下表6.2所示：巨拱吊裝主要材料與設(shè)備表表6.2表號(hào)材料或機(jī)械設(shè)備名名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量用途1鋼管Ф1200㎜數(shù)噸巨拱原材料2鋼管Ф299㎜數(shù)噸巨拱原材料3鋼管Ф402㎜數(shù)噸巨拱原材料4龍門(mén)門(mén)架A額定起重量280001副提升門(mén)架5龍門(mén)門(mén)架B額定起重量280001副提升門(mén)架6150t履帶吊吊QUY1501臺(tái)安裝大梁7500t履帶吊吊QUY5001臺(tái)管口對(duì)接8提升油缸380t8臺(tái)提升巨拱9纜風(fēng)張拉油缸100t12只門(mén)架12道纜10液壓動(dòng)力泵站60型4臺(tái)調(diào)節(jié)油缸油壓11計(jì)算機(jī)控制系1套控制提升油缸12鋼絞線Φ1842t巨拱提升13主梁抗風(fēng)系統(tǒng)100t/套套4套主梁抗風(fēng)14卷?yè)P(yáng)機(jī)10t4臺(tái)主梁抗風(fēng)15千斤頂50t4套管口調(diào)節(jié)16經(jīng)緯儀4臺(tái)巨拱、塔架坐標(biāo)、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角等測(cè)量17水準(zhǔn)儀2臺(tái)高差、高程、沉降降等測(cè)量7質(zhì)量控制7.1主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)索拱結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收國(guó)家暫無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，我公司結(jié)合GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、GB50204-2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》和JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》、等國(guó)家相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求制定了《XXXXXX體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》。7.2鋼結(jié)構(gòu)分包單位資質(zhì)及無(wú)損檢測(cè)自檢必須具備相關(guān)資質(zhì)；7.3鋼結(jié)構(gòu)分包單位人員必須具備相關(guān)的資格證書(shū)；7.4焊接、測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)設(shè)備計(jì)算部門(mén)證書(shū)及維修記錄等資料必須齊全；7.5現(xiàn)場(chǎng)焊工必須經(jīng)考試合格取得合格證書(shū)。7.6明確各級(jí)人員的質(zhì)量職責(zé)、工作程序。7.7對(duì)參與巨拱拼裝、安裝、吊裝施工等所有人員進(jìn)行質(zhì)量技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格者才能上崗，不合格者禁止上崗。7.8對(duì)所有鋼結(jié)構(gòu)的焊縫經(jīng)外觀檢查合格后，還須按JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行檢查。8.安全措施8.1巨拱吊裝施工的安全措施應(yīng)符合JGJ80-91《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程》、JGJ46-2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電驗(yàn)收規(guī)范》、JGJ59-99《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。8.2鋼絞線安裝時(shí)，高空應(yīng)鋪設(shè)安裝、操作臨時(shí)平臺(tái)，地面應(yīng)劃定安全區(qū)，應(yīng)避免重物墜落，造成人員傷亡；下降前應(yīng)進(jìn)行全面清場(chǎng)，在下降過(guò)程中，應(yīng)指定專(zhuān)人觀察地錨、上下吊耳、提升器、鋼絞線等的工作情況。8.3大拱液壓同步提升過(guò)程中，注意觀察設(shè)備系統(tǒng)的壓力、荷載變化情況等，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人必須合理安排人員，密切注意所有液壓頂?shù)淖兓闆r，并認(rèn)真做好記錄工作。8.4提升過(guò)程中應(yīng)密注意液壓提升器、液壓泵源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)等的工作狀態(tài)。8.5各工種人員必須持證上崗，嚴(yán)格遵守本工種安全操作規(guī)程。同時(shí)高空作業(yè)人員還須經(jīng)醫(yī)生檢查合格，才能進(jìn)行高空作業(yè)，高空作業(yè)人員必須帶好安全帶，安全帶應(yīng)高掛低用。8.6起重吊裝巨拱時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。8.7制定火災(zāi)和高處墜落事故應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，并進(jìn)行演練。9.環(huán)保措施9.1大型體育場(chǎng)館在工程施工過(guò)程中，嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方政府有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，并加強(qiáng)對(duì)施工中燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、廢棄物的控制和治理。9.2施工現(xiàn)場(chǎng)采取封閉作業(yè)。9.3施工前加強(qiáng)對(duì)職工的環(huán)保教育，組織職工學(xué)習(xí)相關(guān)環(huán)保法律、法規(guī)，增加環(huán)保意識(shí)強(qiáng)化環(huán)保管理。制定相關(guān)環(huán)保措施和獎(jiǎng)懲制度，并進(jìn)行定期和不定期的環(huán)保監(jiān)督。9.4制定切實(shí)可行的措施，防止施工用燃油、水的“滴、漏、撒”。9.5嚴(yán)格控制施工中的噪聲、粉塵、廢氣體、光輻射等的污染，確保周邊居民群眾的正常生活不受影響。10效益分析10.1工效高，管理操作更安全方便。巨拱分5個(gè)單元，分別在地面拼裝，使用提升塔架吊裝，可最大限度地減少高空吊裝工作量。而且節(jié)約了腳手架的塔拆及租憑費(fèi)用，減少工程預(yù)算。工效提高了30%；每個(gè)巨拱單元可節(jié)約機(jī)械費(fèi)用35萬(wàn)元；材料費(fèi)用節(jié)約130萬(wàn)元。10.2巨拱結(jié)構(gòu)的拼裝、焊接及油漆等工作在地面進(jìn)行，大幅度提高了工作效率，縮短施工周期，降低施工成本，此部分節(jié)約施工成本38萬(wàn)元。10.3投入臨時(shí)設(shè)施和人員量大大減少。巨拱采用爬升式提升塔架，可減少吊車(chē)作業(yè)時(shí)間，待巨拱結(jié)構(gòu)安裝完成后，拆卸不受場(chǎng)地影響，使得臨時(shí)設(shè)施用量和施工作業(yè)人員用量降至最少，極大的降低了施工作業(yè)成本。此部分節(jié)約施工成本30萬(wàn)元。10.4施工速度快，工序銜接緊湊，工期短，質(zhì)量更易于保證。與傳統(tǒng)的大型拱結(jié)構(gòu)高空拼裝施工方案相比，工期縮短15％，施工預(yù)算降低12％，且環(huán)保、節(jié)能，節(jié)約了大量的時(shí)間、人力和物力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。10.5安全系數(shù)更高。由于采用了地面進(jìn)行巨拱鋼結(jié)構(gòu)拼裝、焊接及油漆等作業(yè)，避免了大量的高空作業(yè)，大大降低了施工人員的施工難度和施工風(fēng)險(xiǎn)，避免了危險(xiǎn)危害因素的發(fā)生，確保了施工人員的施工安全和施工質(zhì)量。10.6地面作業(yè)焊接質(zhì)量高，施工質(zhì)量更易于保證。由于采用了地面進(jìn)行巨拱鋼結(jié)構(gòu)拼裝、焊接及油漆等作業(yè)，使得焊接質(zhì)量更高，確保了焊縫內(nèi)部質(zhì)量與外部的成型美觀，焊縫一次合格率可達(dá)99%以上。11.應(yīng)用實(shí)例實(shí)例1、XXXX市XX全民健身活動(dòng)中心體育場(chǎng)造型新穎、氣勢(shì)宏大，總建筑面積100451㎡，設(shè)有觀眾席35107座，地上三層，體育場(chǎng)設(shè)有開(kāi)合屋蓋，可以滿足全天候使用要求，是我國(guó)規(guī)模最大的開(kāi)閉頂體育建筑。建筑方案結(jié)合內(nèi)蒙古草原“弓”造型，巧妙地采用鋼管拱橋的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)鋼索將屋蓋大部分重力荷載傳給巨拱，使大跨度屋蓋桁架高度大大降低，水平荷載則由下部剛度較大的混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)承擔(dān)。鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量1.2萬(wàn)噸，設(shè)有46