淺談深圳市356米氣象觀測(cè)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(cè)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(chǎng)地、設(shè)計(jì)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(wèn)題。深圳市356米氣象觀測(cè)梯度塔在現(xiàn)場(chǎng)施工中正是基于這種指導(dǎo)思想，對(duì)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(shí)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(cè)梯度塔是目前亞洲第一高的鋼塔桅拉線塔，超出國(guó)內(nèi)現(xiàn)行塔桅驗(yàn)收規(guī)范上限范圍，施工難度巨大。文章通過(guò)本人擔(dān)任該工程項(xiàng)目經(jīng)理過(guò)程中得到的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，簡(jiǎn)要分析了超高塔桅鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn)。這一項(xiàng)目的成功建設(shè)經(jīng)驗(yàn)將對(duì)我國(guó)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(jià)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(chǎng)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(lái)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(duì)生產(chǎn)制作、防腐熱鍍鋅、長(zhǎng)途運(yùn)輸、安裝均有很多優(yōu)點(diǎn)。是設(shè)計(jì)者理論與實(shí)踐的結(jié)晶。關(guān)于選定氣象梯度塔的施工安裝，我們對(duì)多種不同方案進(jìn)行過(guò)深入研討與論證。最終確定塔身30米高度以下采用汽車(chē)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(shí)偏心受力。安裝時(shí)爬升扒桿首先在地面組對(duì)好，再用汽車(chē)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(duì)稱式），吊裝時(shí)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(shí)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(tái)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(duì)拉線式大塔常用的施工方法，它對(duì)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(yàn)。特別是在安裝過(guò)程中使塔身盡量受到對(duì)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(pán)主柱軸線正確位置。再用測(cè)試四個(gè)法蘭盤(pán)頂面高差的水平工具，檢測(cè)出四個(gè)法蘭盤(pán)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(xiàng)目，主要用于氣象及環(huán)境觀測(cè)，設(shè)計(jì)采用四方拉線塔結(jié)構(gòu)形式。該項(xiàng)目創(chuàng)造了多項(xiàng)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(guó)內(nèi)現(xiàn)行桅桿塔驗(yàn)收規(guī)范上限范圍。國(guó)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(cè)器及阻尼器，用于監(jiān)測(cè)拉索的受力變化及消除風(fēng)震、雨震對(duì)拉索帶來(lái)的不利影響。國(guó)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(shí)對(duì)安裝精度提出了更高要求。2、本項(xiàng)目拉線塔具有用鋼量低，符合氣象等科研試驗(yàn)要求的特點(diǎn)，但施工難度十分巨大，我國(guó)近30年內(nèi)沒(méi)有類(lèi)似規(guī)模的拉線塔建設(shè)案例，項(xiàng)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(jì)采用5層拉線，在東西南北四個(gè)方向?qū)ΨQ各設(shè)置3個(gè)錨固點(diǎn)，共12個(gè)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(wú)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(jì)。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(bào)多項(xiàng)專(zhuān)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(duì)施工進(jìn)行模擬；利用模型繪制拉索分布情況；確定臨時(shí)拉線數(shù)量及位置；論證施工方案及過(guò)程控制節(jié)點(diǎn)。兩臺(tái)自升式扒桿以塔桅主結(jié)構(gòu)為固定點(diǎn)對(duì)稱布置，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，實(shí)現(xiàn)升桿，轉(zhuǎn)桿，起吊，爬升等動(dòng)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(cè)量采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀觀測(cè)四根主柱的邊緣，其垂直偏差小于設(shè)計(jì)要求，測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮天氣變化和測(cè)量時(shí)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(guò)程中應(yīng)停止對(duì)張拉結(jié)構(gòu)進(jìn)行其他項(xiàng)目的施工?；緩埨瓡r(shí)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(tái)千斤頂進(jìn)行張拉，拉力表顯示的合力必須與設(shè)計(jì)拉力相同，做好記錄。每層拉線同時(shí)張拉，確保塔身穩(wěn)定性。張拉時(shí)要用經(jīng)緯儀隨時(shí)測(cè)量塔的垂直度，配合張拉。拉力達(dá)到設(shè)計(jì)張拉值時(shí)，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(duì)施工方案進(jìn)行專(zhuān)家論證；施工中請(qǐng)行業(yè)專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，為順利施工提供了進(jìn)一步保障。3、項(xiàng)目施工質(zhì)量控制流程：圖紙會(huì)審、深化設(shè)計(jì)、技術(shù)交底、材料檢驗(yàn)、數(shù)控切割、精密制孔、自動(dòng)焊接、無(wú)損檢測(cè)、預(yù)拼裝、鍍鋅及涂裝質(zhì)量檢測(cè)、構(gòu)件編號(hào)、半成品保護(hù)、主體安裝、主體結(jié)構(gòu)垂直度監(jiān)測(cè)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(jì)，細(xì)化到每個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)控自動(dòng)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(chǎng)安裝無(wú)焊接，全部螺栓連接，節(jié)能高效。構(gòu)件標(biāo)識(shí)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(duì)原有工法進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)28根拉線進(jìn)行多次計(jì)算，加工精度到毫米，記錄標(biāo)識(shí)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(duì)施工全過(guò)程及關(guān)鍵點(diǎn)有更為具象的了解。采用已經(jīng)獲得省級(jí)優(yōu)秀工法的高空散裝技術(shù)完成現(xiàn)場(chǎng)安裝施工，對(duì)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)：?jiǎn)未蔚跹b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(yàn)收與收獲由于深圳石巖氣象觀測(cè)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(yàn)收程序，本工程獲得2017年鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)，為公司與業(yè)界填充了“桅桿結(jié)構(gòu)獲得金獎(jiǎng)”的空白。另外本人進(jìn)廠二十年來(lái)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(cè)梯度塔的現(xiàn)場(chǎng)管理過(guò)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