浅谈深圳市356米气象观测梯度塔超高塔桅结构的施工技术

浅谈深圳市356米气象观测梯度塔超高塔桅结构的施工技术

Summary：随着建筑业新技术的不断发展，新型的机械化施工装备不断出现，使得建筑施工逐渐模块化，预制化，大型化，便捷化。但是新型的机械化施工装备，由于自身性能，施工作业环境场地、设计方案、技术要求及施工成本等限制，所以应用范围还是有很大的局限性。如何进行创新，满足不断更新的建筑施工要求，完成特殊作业条件的施工任务，是目前施工企业应该重点解决的问题。深圳市356米气象观测梯度塔在现场施工中正是基于这种指导思想，对超高塔桅结构的施工方法，进行创新研发和应用，同时引入了新技术，使之应用更加科学便捷可靠。深圳市356米气象观测梯度塔是目前亚洲第一高的钢塔桅拉线塔，超出国内现行塔桅验收规范上限范围，施工难度巨大。文章通过本人担任该工程项目经理过程中得到的成功经验进行总结，简要分析了超高塔桅钢结构的现场施工技术要点与难点。这一项目的成功建设经验将对我国的塔桅结构工程建设起到重要的指导作用，在科学应用领域也具有巨大的价值。Keys：塔桅结构；超高空施工技术；要点与难点；自升式扒杆；双扒杆超高空吊装塔桅构件特点及现场施工方案深圳356米气象梯度塔底部采用固接方式，塔身为散件组装，给施工安装带来很大好处，固接比铰接更加安全可靠，散件要比整体结构体积小，重量轻，对生产制作、防腐热镀锌、长途运输、安装均有很多优点。是设计者理论与实践的结晶。关于选定气象梯度塔的施工安装，我们对多种不同方案进行过深入研讨与论证。最终确定塔身30米高度以下采用汽车吊安装，吊装灵活、速度快，塔身30米高度以上采用两套爬升式扒杆安装，最大限度减少塔身安装时偏心受力。安装时爬升扒杆首先在地面组对好，再用汽车吊将两套爬升扒杆分别吊挂在塔身安装好的直线段两侧（对称式），吊装时分两组作业面，以便加快施工进度，每安装完一层塔段，各爬升扒杆同时升高一次，至到塔身全部架完。然后拆除扒杆，再用塔身做为吊装点，将外平台由上往下安装完，两套爬升扒杆还可以连体使用，加大吊装起重重量，吊装铁塔拉线和较重安装件均可采用，这种吊装形式是我单位对拉线式大塔常用的施工方法，它对人身安全、设备安全、确保施工质量等均有丰富的操作经验。特别是在安装过程中使塔身尽量受到对称荷载，减少塔身偏心受力，爬升式扒杆更便于拆除，采用爬升式扒杆安装有很多优点。塔上散件安装采用塔上组合胎具控制四柱上法兰盘主柱轴线正确位置。再用测试四个法兰盘顶面高差的水平工具，检测出四个法兰盘顶面高差大小。并调整到同一水平高度内。工程施工特点及难点深圳气象梯度塔项目，主要用于气象及环境观测，设计采用四方拉线塔结构形式。该项目创造了多项第一。深圳气象梯度塔是目前亚洲第一高的钢桅杆拉线塔。塔高356米，超出国内现行桅杆塔验收规范上限范围。国内第一次在拉线塔上使用半平行钢丝束拉索。在拉索上分别布置拉力检测器及阻尼器，用于监测拉索的受力变化及消除风震、雨震对拉索带来的不利影响。国内第一次在拉线塔上采用固接的基础连接方式。这种基础连接方式能够提高铁塔安装架设的安全性，同时对安装精度提出了更高要求。2、本项目拉线塔具有用钢量低，符合气象等科研试验要求的特点，但施工难度十分巨大，我国近30年内没有类似规模的拉线塔建设案例，项目建设边试边行。3、塔身底部截面5×5米，至15米标杆处渐变为2.5×2.5米，直至塔顶。4、该塔设计采用5层拉线，在东西南北四个方向对称各设置3个锚固点，共12个锚固点用以固定28根拉线，增加塔身刚度和稳定性。5、拉索的张拉技术难度大。6、塔身主体构件为Q345无缝钢管与热轧钢板焊接制作，构件节点复杂，全部热镀锌处理,焊接变形控制要求极高。采用的施工技术1、采用BIM技术进行深化设计。2、采用BIM技术进行施工方案的模拟3、全部构件采用工厂化预制，进行不少于2次厂内预拼装。4、高空散装法安装技术（工法）5、拉线张拉技术（企业工法）6、双扒杆超高空吊装技术（申报多项专利）施工技术关键点的控制BIM技术进行施工模拟绘制BIM模型。利用模型对施工进行模拟；利用模型绘制拉索分布情况；确定临时拉线数量及位置；论证施工方案及过程控制节点。两台自升式扒杆以塔桅主结构为固定点对称布置，通过卷扬机牵引，实现升杆，转杆，起吊，爬升等动作，从而完成构件的超高空散装法施工。30米以上为标准节，全部采用自升式双扒杆安装。塔身垂直度测量采用两台经纬仪观测四根主柱的边缘，其垂直偏差小于设计要求，测量时应考虑天气变化和测量时间。拉线张拉前检查构件之间以及支座连接是否就位，张拉过程中应停止对张拉结构进行其他项目的施工。基本张拉时采用斤不落张拉到位，然后安装张拉架(自有技术)，换用两台千斤顶进行张拉，拉力表显示的合力必须与设计拉力相同，做好记录。每层拉线同时张拉，确保塔身稳定性。张拉时要用经纬仪随时测量塔的垂直度，配合张拉。拉力达到设计张拉值时，停15分钟后，拆除张拉设备质量管理的关键点1、建立质量管理小组，明确创优的质量管理目标。2、组织各相关方技术交底；对施工方案进行专家论证；施工中请行业专家现场指导，为顺利施工提供了进一步保障。3、项目施工质量控制流程：图纸会审、深化设计、技术交底、材料检验、数控切割、精密制孔、自动焊接、无损检测、预拼装、镀锌及涂装质量检测、构件编号、半成品保护、主体安装、主体结构垂直度监测控制、拉线安装张拉、整体调整。4、质量管理工作的创新及亮点：BIM技术深化设计，细化到每个节点，数控自动化加工率95%以上，大大提高了加工精度，有效地保证了构件制作质量。工厂化预制及预拼装，现场安装无焊接，全部螺栓连接，节能高效。构件标识清晰，记录准确，为保管、运输和安装工作提供方便了条件。利用工法《结合BIM技术的超高空钢结构的桅杆缆索式施工工法》完成超高空安装工作，并对原有工法进行改进。对28根拉线进行多次计算，加工精度到毫米，记录标识清晰。利用BIM技术，进行安装施工方案模拟，可视化技术安全交底，使所有参与施工的人员对施工全过程及关键点有更为具象的了解。采用已经获得省级优秀工法的高空散装技术完成现场安装施工，对工法中所应用的《自升式多功能扒杆》进行技术革新。该高空散装法特点：单次吊装构件重量轻，便于操控，安全性高，施工成本低。塔桅结构工程的验收与收获由于深圳石岩气象观测梯度塔本身具有独特的形象，超高的外形，与超出标准的管控与验收程序，本工程获得2017年钢结构金奖，为公司与业界填充了“桅杆结构获得金奖”的空白。另外本人进厂二十年来一直从事塔桅结构的生产管理和施工管理。在深圳气象观测梯度塔的现场管理过程中，充分合理地研发应用新技术使施工更加科学可靠，不仅能有效保证安全质量，同