淺談深圳市356米氣象觀測梯度塔超高塔桅結構的施工技術

Summary：隨著建筑業新技術的不斷發展，新型的機械化施工裝備不斷出現，使得建筑施工逐漸模塊化，預制化，大型化，便捷化。但是新型的機械化施工裝備，由于自身性能，施工作業環境場地、設計方案、技術要求及施工成本等限制，所以應用范圍還是有很大的局限性。如何進行創新，滿足不斷更新的建筑施工要求，完成特殊作業條件的施工任務，是目前施工企業應該重點解決的問題。深圳市356米氣象觀測梯度塔在現場施工中正是基于這種指導思想，對超高塔桅結構的施工方法，進行創新研發和應用，同時引入了新技術，使之應用更加科學便捷可靠。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，超出國內現行塔桅驗收規范上限范圍，施工難度巨大。文章通過本人擔任該工程項目經理過程中得到的成功經驗進行總結，簡要分析了超高塔桅鋼結構的現場施工技術要點與難點。這一項目的成功建設經驗將對我國的塔桅結構工程建設起到重要的指導作用，在科學應用領域也具有巨大的價值。Keys：塔桅結構；超高空施工技術；要點與難點；自升式扒桿；雙扒桿超高空吊裝塔桅構件特點及現場施工方案深圳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，散件要比整體結構體積小，重量輕，對生產制作、防腐熱鍍鋅、長途運輸、安裝均有很多優點。是設計者理論與實踐的結晶。關于選定氣象梯度塔的施工安裝，我們對多種不同方案進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（對稱式），吊裝時分兩組作業面，以便加快施工進度，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，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、設備安全、確保施工質量等均有豐富的操作經驗。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點。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。并調整到同一水平高度內。工程施工特點及難點深圳氣象梯度塔項目，主要用于氣象及環境觀測，設計采用四方拉線塔結構形式。該項目創造了多項第一。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，超出國內現行桅桿塔驗收規范上限范圍。國內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，用于監測拉索的受力變化及消除風震、雨震對拉索帶來的不利影響。國內第一次在拉線塔上采用固接的基礎連接方式。這種基礎連接方式能夠提高鐵塔安裝架設的安全性，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，但施工難度十分巨大，我國近30年內沒有類似規模的拉線塔建設案例，項目建設邊試邊行。3、塔身底部截面5×5米，至15米標桿處漸變為2.5×2.5米，直至塔頂。4、該塔設計采用5層拉線，在東西南北四個方向對稱各設置3個錨固點，共12個錨固點用以固定28根拉線，增加塔身剛度和穩定性。5、拉索的張拉技術難度大。6、塔身主體構件為Q345無縫鋼管與熱軋鋼板焊接制作，構件節點復雜，全部熱鍍鋅處理,焊接變形控制要求極高。采用的施工技術1、采用BIM技術進行深化設計。2、采用BIM技術進行施工方案的模擬3、全部構件采用工廠化預制，進行不少于2次廠內預拼裝。4、高空散裝法安裝技術（工法）5、拉線張拉技術（企業工法）6、雙扒桿超高空吊裝技術（申報多項專利）施工技術關鍵點的控制BIM技術進行施工模擬繪制BIM模型。利用模型對施工進行模擬；利用模型繪制拉索分布情況；確定臨時拉線數量及位置；論證施工方案及過程控制節點。兩臺自升式扒桿以塔桅主結構為固定點對稱布置，通過卷揚機牽引，實現升桿，轉桿，起吊，爬升等動作，從而完成構件的超高空散裝法施工。30米以上為標準節，全部采用自升式雙扒桿安裝。塔身垂直度測量采用兩臺經緯儀觀測四根主柱的邊緣，其垂直偏差小于設計要求，測量時應考慮天氣變化和測量時間。拉線張拉前檢查構件之間以及支座連接是否就位，張拉過程中應停止對張拉結構進行其他項目的施工。基本張拉時采用斤不落張拉到位，然后安裝張拉架(自有技術)，換用兩臺千斤頂進行張拉，拉力表顯示的合力必須與設計拉力相同，做好記錄。每層拉線同時張拉，確保塔身穩定性。張拉時要用經緯儀隨時測量塔的垂直度，配合張拉。拉力達到設計張拉值時，停15分鐘后，拆除張拉設備質量管理的關鍵點1、建立質量管理小組，明確創優的質量管理目標。2、組織各相關方技術交底；對施工方案進行專家論證；施工中請行業專家現場指導，為順利施工提供了進一步保障。3、項目施工質量控制流程：圖紙會審、深化設計、技術交底、材料檢驗、數控切割、精密制孔、自動焊接、無損檢測、預拼裝、鍍鋅及涂裝質量檢測、構件編號、半成品保護、主體安裝、主體結構垂直度監測控制、拉線安裝張拉、整體調整。4、質量管理工作的創新及亮點：BIM技術深化設計，細化到每個節點，數控自動化加工率95%以上，大大提高了加工精度，有效地保證了構件制作質量。工廠化預制及預拼裝，現場安裝無焊接，全部螺栓連接，節能高效。構件標識清晰，記錄準確，為保管、運輸和安裝工作提供方便了條件。利用工法《結合BIM技術的超高空鋼結構的桅桿纜索式施工工法》完成超高空安裝工作，并對原有工法進行改進。對28根拉線進行多次計算，加工精度到毫米，記錄標識清晰。利用BIM技術，進行安裝施工方案模擬，可視化技術安全交底，使所有參與施工的人員對施工全過程及關鍵點有更為具象的了解。采用已經獲得省級優秀工法的高空散裝技術完成現場安裝施工，對工法中所應用的《自升式多功能扒桿》進行技術革新。該高空散裝法特點：單次吊裝構件重量輕，便于操控，安全性高，施工成本低。塔桅結構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特的形象，超高的外形，與超出標準的管控與驗收程序，本工程獲得2017年鋼結構金獎，為公司與業界填充了“桅桿結構獲得金獎”的空白。另外本人進廠二十年來一直從事塔桅結構的生產管理和施工管理。在深圳氣象觀測梯度塔的現場管理過程中，充分合理地研發應用新技術使施工更加科學可靠，不僅能有效保證安全質量，同