淺談深圳市356米氣象觀測梯度塔超高塔桅結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

淺談深圳市356米氣象觀測梯度塔超高塔桅結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

Summary：隨著建筑業(yè)新技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的機(jī)械化施工裝備不斷出現(xiàn)，使得建筑施工逐漸模塊化，預(yù)制化，大型化，便捷化。但是新型的機(jī)械化施工裝備，由于自身性能，施工作業(yè)環(huán)境場地、設(shè)計方案、技術(shù)要求及施工成本等限制，所以應(yīng)用范圍還是有很大的局限性。如何進(jìn)行創(chuàng)新，滿足不斷更新的建筑施工要求，完成特殊作業(yè)條件的施工任務(wù)，是目前施工企業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)解決的問題。深圳市356米氣象觀測梯度塔在現(xiàn)場施工中正是基于這種指導(dǎo)思想，對超高塔桅結(jié)構(gòu)的施工方法，進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)和應(yīng)用，同時引入了新技術(shù)，使之應(yīng)用更加科學(xué)便捷可靠。深圳市356米氣象觀測梯度塔是目前亞洲第一高的鋼塔桅拉線塔，超出國內(nèi)現(xiàn)行塔桅驗收規(guī)范上限范圍，施工難度巨大。文章通過本人擔(dān)任該工程項目經(jīng)理過程中得到的成功經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，簡要分析了超高塔桅鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場施工技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn)。這一項目的成功建設(shè)經(jīng)驗將對我國的塔桅結(jié)構(gòu)工程建設(shè)起到重要的指導(dǎo)作用，在科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域也具有巨大的價值。Keys：塔桅結(jié)構(gòu)；超高空施工技術(shù)；要點(diǎn)與難點(diǎn)；自升式扒桿；雙扒桿超高空吊裝塔桅構(gòu)件特點(diǎn)及現(xiàn)場施工方案深圳356米氣象梯度塔底部采用固接方式，塔身為散件組裝，給施工安裝帶來很大好處，固接比鉸接更加安全可靠，散件要比整體結(jié)構(gòu)體積小，重量輕，對生產(chǎn)制作、防腐熱鍍鋅、長途運(yùn)輸、安裝均有很多優(yōu)點(diǎn)。是設(shè)計者理論與實踐的結(jié)晶。關(guān)于選定氣象梯度塔的施工安裝，我們對多種不同方案進(jìn)行過深入研討與論證。最終確定塔身30米高度以下采用汽車吊安裝，吊裝靈活、速度快，塔身30米高度以上采用兩套爬升式扒桿安裝，最大限度減少塔身安裝時偏心受力。安裝時爬升扒桿首先在地面組對好，再用汽車吊將兩套爬升扒桿分別吊掛在塔身安裝好的直線段兩側(cè)（對稱式），吊裝時分兩組作業(yè)面，以便加快施工進(jìn)度，每安裝完一層塔段，各爬升扒桿同時升高一次，至到塔身全部架完。然后拆除扒桿，再用塔身做為吊裝點(diǎn)，將外平臺由上往下安裝完，兩套爬升扒桿還可以連體使用，加大吊裝起重重量，吊裝鐵塔拉線和較重安裝件均可采用，這種吊裝形式是我單位對拉線式大塔常用的施工方法，它對人身安全、設(shè)備安全、確保施工質(zhì)量等均有豐富的操作經(jīng)驗。特別是在安裝過程中使塔身盡量受到對稱荷載，減少塔身偏心受力，爬升式扒桿更便于拆除，采用爬升式扒桿安裝有很多優(yōu)點(diǎn)。塔上散件安裝采用塔上組合胎具控制四柱上法蘭盤主柱軸線正確位置。再用測試四個法蘭盤頂面高差的水平工具，檢測出四個法蘭盤頂面高差大小。并調(diào)整到同一水平高度內(nèi)。工程施工特點(diǎn)及難點(diǎn)深圳氣象梯度塔項目，主要用于氣象及環(huán)境觀測，設(shè)計采用四方拉線塔結(jié)構(gòu)形式。該項目創(chuàng)造了多項第一。深圳氣象梯度塔是目前亞洲第一高的鋼桅桿拉線塔。塔高356米，超出國內(nèi)現(xiàn)行桅桿塔驗收規(guī)范上限范圍。國內(nèi)第一次在拉線塔上使用半平行鋼絲束拉索。在拉索上分別布置拉力檢測器及阻尼器，用于監(jiān)測拉索的受力變化及消除風(fēng)震、雨震對拉索帶來的不利影響。國內(nèi)第一次在拉線塔上采用固接的基礎(chǔ)連接方式。這種基礎(chǔ)連接方式能夠提高鐵塔安裝架設(shè)的安全性，同時對安裝精度提出了更高要求。2、本項目拉線塔具有用鋼量低，符合氣象等科研試驗要求的特點(diǎn)，但施工難度十分巨大，我國近30年內(nèi)沒有類似規(guī)模的拉線塔建設(shè)案例，項目建設(shè)邊試邊行。3、塔身底部截面5×5米，至15米標(biāo)桿處漸變?yōu)?.5×2.5米，直至塔頂。4、該塔設(shè)計采用5層拉線，在東西南北四個方向?qū)ΨQ各設(shè)置3個錨固點(diǎn)，共12個錨固點(diǎn)用以固定28根拉線，增加塔身剛度和穩(wěn)定性。5、拉索的張拉技術(shù)難度大。6、塔身主體構(gòu)件為Q345無縫鋼管與熱軋鋼板焊接制作，構(gòu)件節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，全部熱鍍鋅處理,焊接變形控制要求極高。采用的施工技術(shù)1、采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計。2、采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案的模擬3、全部構(gòu)件采用工廠化預(yù)制，進(jìn)行不少于2次廠內(nèi)預(yù)拼裝。4、高空散裝法安裝技術(shù)（工法）5、拉線張拉技術(shù)（企業(yè)工法）6、雙扒桿超高空吊裝技術(shù)（申報多項專利）施工技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)的控制BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬繪制BIM模型。利用模型對施工進(jìn)行模擬；利用模型繪制拉索分布情況；確定臨時拉線數(shù)量及位置；論證施工方案及過程控制節(jié)點(diǎn)。兩臺自升式扒桿以塔桅主結(jié)構(gòu)為固定點(diǎn)對稱布置，通過卷揚(yáng)機(jī)牽引，實現(xiàn)升桿，轉(zhuǎn)桿，起吊，爬升等動作，從而完成構(gòu)件的超高空散裝法施工。30米以上為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，全部采用自升式雙扒桿安裝。塔身垂直度測量采用兩臺經(jīng)緯儀觀測四根主柱的邊緣，其垂直偏差小于設(shè)計要求，測量時應(yīng)考慮天氣變化和測量時間。拉線張拉前檢查構(gòu)件之間以及支座連接是否就位，張拉過程中應(yīng)停止對張拉結(jié)構(gòu)進(jìn)行其他項目的施工?；緩埨瓡r采用斤不落張拉到位，然后安裝張拉架(自有技術(shù))，換用兩臺千斤頂進(jìn)行張拉，拉力表顯示的合力必須與設(shè)計拉力相同，做好記錄。每層拉線同時張拉，確保塔身穩(wěn)定性。張拉時要用經(jīng)緯儀隨時測量塔的垂直度，配合張拉。拉力達(dá)到設(shè)計張拉值時，停15分鐘后，拆除張拉設(shè)備質(zhì)量管理的關(guān)鍵點(diǎn)1、建立質(zhì)量管理小組，明確創(chuàng)優(yōu)的質(zhì)量管理目標(biāo)。2、組織各相關(guān)方技術(shù)交底；對施工方案進(jìn)行專家論證；施工中請行業(yè)專家現(xiàn)場指導(dǎo)，為順利施工提供了進(jìn)一步保障。3、項目施工質(zhì)量控制流程：圖紙會審、深化設(shè)計、技術(shù)交底、材料檢驗、數(shù)控切割、精密制孔、自動焊接、無損檢測、預(yù)拼裝、鍍鋅及涂裝質(zhì)量檢測、構(gòu)件編號、半成品保護(hù)、主體安裝、主體結(jié)構(gòu)垂直度監(jiān)測控制、拉線安裝張拉、整體調(diào)整。4、質(zhì)量管理工作的創(chuàng)新及亮點(diǎn)：BIM技術(shù)深化設(shè)計，細(xì)化到每個節(jié)點(diǎn)，數(shù)控自動化加工率95%以上，大大提高了加工精度，有效地保證了構(gòu)件制作質(zhì)量。工廠化預(yù)制及預(yù)拼裝，現(xiàn)場安裝無焊接，全部螺栓連接，節(jié)能高效。構(gòu)件標(biāo)識清晰，記錄準(zhǔn)確，為保管、運(yùn)輸和安裝工作提供方便了條件。利用工法《結(jié)合BIM技術(shù)的超高空鋼結(jié)構(gòu)的桅桿纜索式施工工法》完成超高空安裝工作，并對原有工法進(jìn)行改進(jìn)。對28根拉線進(jìn)行多次計算，加工精度到毫米，記錄標(biāo)識清晰。利用BIM技術(shù)，進(jìn)行安裝施工方案模擬，可視化技術(shù)安全交底，使所有參與施工的人員對施工全過程及關(guān)鍵點(diǎn)有更為具象的了解。采用已經(jīng)獲得省級優(yōu)秀工法的高空散裝技術(shù)完成現(xiàn)場安裝施工，對工法中所應(yīng)用的《自升式多功能扒桿》進(jìn)行技術(shù)革新。該高空散裝法特點(diǎn)：單次吊裝構(gòu)件重量輕，便于操控，安全性高，施工成本低。塔桅結(jié)構(gòu)工程的驗收與收獲由于深圳石巖氣象觀測梯度塔本身具有獨(dú)特的形象，超高的外形，與超出標(biāo)準(zhǔn)的管控與驗收程序，本工程獲得2017年鋼結(jié)構(gòu)金獎，為公司與業(yè)界填充了“桅桿結(jié)構(gòu)獲得金獎”的空白。另外本人進(jìn)廠二十年來一直從事塔桅結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)管理和施工管理。在深圳氣象觀測梯度塔的現(xiàn)場管理過程中，充分合理地研發(fā)應(yīng)用新技術(shù)使施工更加科學(xué)可靠，不僅能有效保證安全質(zhì)量，同