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摘要:某環(huán)保能源項(xiàng)目主要采用格構(gòu)柱及網(wǎng)架體系。由于施工場(chǎng)地狹小,超長(zhǎng)超寬格構(gòu)柱及屋面網(wǎng)架的制作、運(yùn)輸、安裝對(duì)工程的實(shí)施造成較大困難。因此,采用超長(zhǎng)超寬格構(gòu)柱采用2~4分段制作運(yùn)輸,現(xiàn)場(chǎng)采用大噸位吊機(jī)吊裝對(duì)接的安裝方案,垃圾池網(wǎng)架由于施工場(chǎng)地限制,利用吊車滑移的安裝技術(shù),其余屋面采用大吊機(jī)分塊吊裝的方式。同時(shí)利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工管理。結(jié)果表明,在工期緊、質(zhì)量要求高及復(fù)雜場(chǎng)地環(huán)境下,該方案采用的相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)確保了項(xiàng)目的順利實(shí)施。
關(guān)鍵詞:格構(gòu)柱;網(wǎng)架;滑移施工技術(shù);BIM技術(shù)
引言
環(huán)保能源項(xiàng)目建設(shè)是近年來(lái)國(guó)家大力發(fā)展的一項(xiàng)改善環(huán)境及節(jié)能新舉措。項(xiàng)目主要由卸料平臺(tái)、垃圾池、焚燒間、凈化間和控制室構(gòu)成。由于工藝要求,一般建筑高度高、跨度大,結(jié)構(gòu)體系采用混凝土框架、鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱及網(wǎng)架或者桁架等形式[1][2]。此類項(xiàng)目格構(gòu)柱超長(zhǎng)超寬,網(wǎng)架安裝條件復(fù)雜,給項(xiàng)目安裝造成了較大困難,因此本文結(jié)合某環(huán)保能源鋼結(jié)構(gòu)工程施工重難點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討。
1工程概況
某環(huán)保能源項(xiàng)目占地面積約15hm²(232余畝),采用國(guó)內(nèi)一流機(jī)械爐排爐工藝,設(shè)計(jì)能力為日處理生活垃圾4200噸,配置6臺(tái)700噸/天的焚燒爐,年發(fā)電量4億kW•h,項(xiàng)目總建筑面積為154945m2,總計(jì)分兩個(gè)區(qū),以主控室為軸分為一區(qū)和二區(qū),每個(gè)區(qū)主要功能為卸料間、垃圾間、焚燒間以及煙氣凈化間4個(gè)功能區(qū),其中卸料間及垃圾池區(qū)域主要為單層鋼筋混凝土框架+屋面網(wǎng)架,焚燒間和煙氣凈化間主體為單層格構(gòu)鋼柱+屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu),主控機(jī)房為5層混凝土結(jié)構(gòu)。卸料大廳垃圾車輛通過(guò)坡道進(jìn)入8m層的卸料平臺(tái),建筑高度為22.21m;屋面結(jié)構(gòu)為螺栓球網(wǎng)架,上弦支承到混凝土柱頂,結(jié)構(gòu)跨度30.6m。垃圾池單層建筑高度為42.02m,采用混凝土框架柱,軌頂32m設(shè)置有三臺(tái)的20t抓斗吊;屋面為焊接球網(wǎng)架,上弦支承柱頂高度41.6m;結(jié)構(gòu)跨度35.45m。焚燒間建筑高度為50.82m,主鋼架由11根格構(gòu)主鋼柱和2根抗風(fēng)柱及水平聯(lián)系析架組成;屋面為螺栓球網(wǎng)架,局部焊接球,下弦較支座支撐到非對(duì)稱的11根鋼柱頂;柱頂標(biāo)高45.9m,網(wǎng)架平面尺寸94m×43.6m,網(wǎng)架自身最大高度3.5m。煙氣凈化間單層建筑高度為47.18m,鋼架由10根格構(gòu)柱和8根抗風(fēng)柱及水平析架組成,屋面為螺栓球網(wǎng)架,局部焊接球,平面尺寸77.05m×57.5m,跨度49.65m,下弦支座柱頂標(biāo)高42.5m,并在網(wǎng)架下弦設(shè)置有通常1臺(tái)3t懸掛吊。格構(gòu)柱主要由500×18/14四肢,腹桿中168×8,140×8及HN250×125×6×9,柱肩梁t=14mm,t=20mm鋼板組合而成。網(wǎng)架鋼管材質(zhì)為Q235B,桿件規(guī)格由6O×3.5、114×4.0、159×6.0、159×8.0、180×14等;螺栓球材質(zhì)45號(hào)鋼,規(guī)格從BS100~BS240;焊接球材質(zhì)Q235B,規(guī)格中280×8、350×12、450×14、500×22等。
2工程實(shí)施重難點(diǎn)分析
2.1施工場(chǎng)地狹小,施工組織困難
一、二區(qū)焚燒廠房對(duì)稱布置,中間區(qū)域被汽機(jī)廠房、煙囪及主控廠房混凝土框架隔斷;加上卸料大廳、垃圾池、焚燒間以及煙氣凈化間4個(gè)功能區(qū)連續(xù)布置,長(zhǎng)軸位置方向沒有施工場(chǎng)地,只有短軸端跨方向有兩條施工通道,其造成中間區(qū)域垃圾池、焚燒間和煙氣凈化間按常規(guī)方法施工屋蓋網(wǎng)架困難極大。
2.2交叉工序多,拼裝場(chǎng)地有限,安裝不連續(xù)
由于焚燒間和煙氣凈化間格構(gòu)鋼柱需隨鍋爐鋼架進(jìn)度吊裝,屋面網(wǎng)架需按照下部三臺(tái)鍋爐和設(shè)備順序安裝完成后方可實(shí)施;加上卸料大廳、垃圾池屋面網(wǎng)架也需混凝土框架到頂后才能安裝,故造成現(xiàn)場(chǎng)土建、鍋爐、設(shè)備等多工序交叉作業(yè)。同時(shí)由于焚燒廠房外圈的滲濾液處理池、辦公輔房的同步施工,焚燒廠房四周拼裝場(chǎng)地有限,造成屋面網(wǎng)架拼裝無(wú)場(chǎng)地,分片吊裝不連續(xù)的現(xiàn)狀。
2.3高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大,安裝精度要求高
由于屋面網(wǎng)架跨度大,最大跨度為49.65m;單根格構(gòu)柱長(zhǎng)45.9m,主肢寬度為4.0m,最大單重約80t;格構(gòu)柱超長(zhǎng)、超寬,且重量大,格構(gòu)柱的制作采用成套的工藝和技術(shù),確保構(gòu)件加工精度和質(zhì)量。
3施工關(guān)鍵技術(shù)
由重難點(diǎn)分析可知,本工程重點(diǎn)在于格構(gòu)柱制作、運(yùn)輸方案及現(xiàn)場(chǎng)的安裝方案及屋面網(wǎng)架的安裝方案確定以及相關(guān)技術(shù)質(zhì)量控制。格構(gòu)柱采用250t履帶吊進(jìn)行四節(jié)柱安裝,并采用順時(shí)針與逆時(shí)針交替安裝,降低安裝誤差,并結(jié)合柱間系桿提高格構(gòu)柱安裝穩(wěn)定性。鋼柱對(duì)接均為全熔透焊縫;現(xiàn)場(chǎng)高空對(duì)接,搭設(shè)防風(fēng)棚,多層多道對(duì)稱焊接,確保焊接質(zhì)量。屋面垃圾池網(wǎng)架由于空間狹小采用利用吊車進(jìn)行滑移的方式,其余采用大吊機(jī)分塊安裝。
3.1超長(zhǎng)超寬格構(gòu)柱制作
工程單根格構(gòu)柱長(zhǎng)45.9m,主肢寬度為4.0m,最大單重約80t;格構(gòu)柱超長(zhǎng)、超寬,且重量大,格構(gòu)柱的制作采用成套的工藝和技術(shù),確保構(gòu)件加工精度和質(zhì)量。格構(gòu)柱加工分為肩梁段、標(biāo)準(zhǔn)段及柱腳段分段制作,對(duì)于牛腿、肩梁處需要開槽焊,嚴(yán)格控制焊縫間隙和坡口尺寸,確保鋼柱的牛腿、肩梁等集中傳力位置全熔透焊縫質(zhì)量。鋼柱四肢圓管和斜腹桿加工工藝是關(guān)鍵,通過(guò)焊接工藝控制直線度和變形;格構(gòu)柱整體組拼采用定制工裝工法,鋼柱設(shè)置吊耳,拼裝胎架考慮翻身工藝,確保格構(gòu)柱組拼過(guò)程中焊縫能夠全方位焊接。
3.2單層超高廠房鋼柱安裝
工程單層鋼柱頂標(biāo)高45.9m,鋼柱分成4段,選用大型施工機(jī)械250t履帶吊分層分段吊裝;每層鋼柱配套安裝及抗風(fēng)桁架走道連梁,確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。安裝過(guò)程中嚴(yán)格測(cè)控鋼柱分段和整體垂直精度,確保焊接質(zhì)量和控制焊接收縮變形。鋼柱對(duì)接設(shè)置吊耳和連接耳板,吊裝設(shè)置需要考慮起吊工藝和重心,方便高空對(duì)接安裝;鋼柱對(duì)接焊制定合理的焊接工藝及工序控制變形,采用對(duì)稱多層多道焊接工藝,嚴(yán)格控制焊接電流和速度;焊接時(shí)要求搭設(shè)操作平臺(tái)及防風(fēng)篷來(lái)保證焊接操作的安全性。
3.3屋面網(wǎng)架利用行車滑移技術(shù)
垃圾池屋頂網(wǎng)架平面尺寸100m×35m,上弦支撐,柱頂標(biāo)高41.5~42.7m單坡屋面,焊接球節(jié)點(diǎn),網(wǎng)架總重約150t。網(wǎng)架下方為垃圾池,支座高,無(wú)法進(jìn)吊車也不便于搭設(shè)腳手架高空散拼平臺(tái),故拼裝、吊裝難度大。采用在行車安裝完成后,在行車上搭設(shè)網(wǎng)架支撐架,充分利用行車能夠自由移動(dòng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),每側(cè)采用1個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)作為牽引設(shè)備,采用汽車吊地面拼裝,利用履帶吊將單片網(wǎng)架吊裝至支撐架,滑移至安裝位置。該片網(wǎng)架滑移就位后,拼裝下一片網(wǎng)架,拼裝完成后,采用相同方法,將網(wǎng)架滑移就位。并對(duì)各施工階段進(jìn)行模擬分析,找出薄弱環(huán)節(jié)并進(jìn)行加固處理。該技術(shù)解決起重機(jī)械無(wú)法吊裝到位的困難,上部鋼結(jié)構(gòu)和其余工種可同步施工,利用吊車作為平臺(tái)大大降低了措施費(fèi)并提高了網(wǎng)架安裝質(zhì)量。
3.4深化設(shè)計(jì)建模及BIM技術(shù)的應(yīng)用
項(xiàng)目主要以我司自主開發(fā)的精筑BIM+智慧項(xiàng)目全生命周期管理平臺(tái)為基礎(chǔ),其融合物聯(lián)網(wǎng),云計(jì)算及GIS等技術(shù),實(shí)現(xiàn)工程全生命周期協(xié)同化資料管理,可視化實(shí)施進(jìn)度管理,智能化項(xiàng)目預(yù)警,移動(dòng)化信息互聯(lián),構(gòu)件質(zhì)量可追溯性等,利用信息化手段改造傳統(tǒng)施工管理模式,提供實(shí)時(shí)、高效率、高精度的信息化管理,有效降低項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本。
3.4.1碰撞檢查以×steel軟件為BIM系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ),在施工深化階段實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)圖紙無(wú)法高效率解決的“錯(cuò)/漏/碰/缺”問(wèn)題,及時(shí)地進(jìn)行更正,并利用BIM技術(shù)中的碰撞檢測(cè)可以三維/直觀顯示問(wèn)題,并根據(jù)構(gòu)件ID碼精準(zhǔn)定位和顯示,提高制作和施工質(zhì)量[3]。
3.4.2可視化交底BIM技術(shù)是建筑行業(yè)從二維平面到三維立體的革命,展示在人眼前的是一個(gè)“真實(shí)”建筑,所見即所得,可以看到未來(lái)建造完成后的真實(shí)狀態(tài)。本項(xiàng)目在技術(shù)交底過(guò)程中增加了可視化交底,業(yè)主和施工方可以看到竣工后的建筑效果,從整體到單體,從單體到細(xì)節(jié),都能夠真實(shí)的呈現(xiàn),方便彼此之間的交流溝通,減少彼此的誤解和不明確問(wèn)題。對(duì)于業(yè)主方,可以更細(xì)致地了解設(shè)計(jì)模型是否符合業(yè)主要求。圖8三維交底模型
3.4.3漫游體驗(yàn)利用BIM技術(shù)建立虛擬人物了解整個(gè)建筑空間及發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)是否符合人體工學(xué),同時(shí)可以更好地掌握施工關(guān)鍵工序及檢驗(yàn)施工方案是否合理。當(dāng)然本項(xiàng)目主要是在施工階段應(yīng)用BIM技術(shù),實(shí)際客戶可以從前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段等均可采用BIM技術(shù)從而有效提高各個(gè)環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量。
4結(jié)語(yǔ)
環(huán)保能源項(xiàng)目由于具有鮮明的行業(yè)特征,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)一般采用格構(gòu)柱及網(wǎng)架體系或者桁架結(jié)構(gòu)系統(tǒng),同時(shí)內(nèi)部復(fù)雜的處理工藝及相關(guān)設(shè)備,給設(shè)計(jì)和施工都帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目采用的超長(zhǎng)超寬格構(gòu)柱制作、運(yùn)輸及安裝技術(shù)及利用吊車作為滑移平臺(tái)的安裝技術(shù)及BIM技術(shù)的給項(xiàng)目的高質(zhì)量的實(shí)施提供前提保證,也為類似項(xiàng)目的制作、安裝提供了一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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作者:謝貽軍 童林浪 黃立夏 唐旭 單位:長(zhǎng)江精工鋼結(jié)構(gòu)(集團(tuán))股份有限公司
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