導(dǎo)語：升船機(jī)施工安全控制技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著我國水利水電工程的大規(guī)模建設(shè)，解決高壩快速通航問題顯得尤為迫切。升船機(jī)在過壩時具有不耗水、過閘時間短等優(yōu)點(diǎn)，是通航建筑的重要組成部分。升船機(jī)為超高層薄壁混凝土建筑物，現(xiàn)場施工點(diǎn)多、范圍廣、高差巨大而且存在交叉作業(yè)，給現(xiàn)場安全管理帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，在模板施工、金結(jié)施工、頂部梁系施工、高空作業(yè)平臺施工等安全方面體現(xiàn)尤為明顯，施工安全控制難度遠(yuǎn)超一般的水利水電工程。本文以三峽升船機(jī)工程為研究對象，圍繞塔柱模板、金結(jié)設(shè)備安裝操作平臺、頂部混凝土梁系支撐系統(tǒng)、交叉作業(yè)等安全風(fēng)險較為突出的方面，進(jìn)行了一系列系統(tǒng)性的研究和技術(shù)應(yīng)用，通過技術(shù)措施與安全管理措施并重的方式成功解決了上述問題。

1三峽升船機(jī)施工要求及技術(shù)措施

三峽升船機(jī)為齒輪齒條垂直爬升式升船機(jī)，通航規(guī)模為3000t級船隊(duì)，建筑總高168.15m，塔柱墻體一般厚度為1m，屬于超高層薄壁混凝土建筑物。升船機(jī)為混凝土建筑與金結(jié)設(shè)備的完美結(jié)合，為了滿足升船機(jī)運(yùn)行要求，對混凝土及金結(jié)安裝精度要求極高：混凝土精度控制要求±5mm，金結(jié)安裝精度控制要求不大于0.2mm，頂部橫梁及平臺板均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)跨度及重量極大，且處于高懸空部位。同時，由于齒輪齒條爬升式升船機(jī)對于施工程序的特殊要求，金結(jié)施工需跟進(jìn)土建施工進(jìn)行，以保證金屬結(jié)構(gòu)的受力要求，從而形成多重立體交叉作業(yè)的情況。三峽升船機(jī)三維圖見圖1。針對以上要求，本文對三峽升船機(jī)施工安全控制問題展開研究，采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)塔柱群液壓自升式模板安全施工技術(shù)、多功能高空作業(yè)平臺安全施工技術(shù)、大跨度高位現(xiàn)澆混凝土貝雷架安全施工技術(shù)、升船機(jī)立體交叉作業(yè)風(fēng)險控制技術(shù)等，通過應(yīng)用這些技術(shù)措施，降低升船機(jī)施工安全風(fēng)險。

2復(fù)雜結(jié)構(gòu)塔柱群液壓自升式模板安全施工技術(shù)

2.1模板選型三峽升船機(jī)塔柱類似房屋建筑的框架結(jié)構(gòu)，既有剪力墻、筒體，還布置有樓梯及各種板梁、門窗洞等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混凝土精度控制要求達(dá)到±5mm以內(nèi)，建筑總高度168.15m?；炷辆纫蟾?、且存在巨大高差，模板選型需兼顧安全與精度要求，同時還需滿足快速提升、施工人員、施工材料、機(jī)械設(shè)備大面積鋪開的要求。在模板選型階段對滑模、懸臂模板和自升式懸臂模板三種方案進(jìn)行了比選：1)滑模方案存在頂升系統(tǒng)同步性要求較高、支承桿易失穩(wěn)等問題；2)懸臂模板方案存在依賴起吊設(shè)備、上升速度慢等問題；3)自升式懸臂模板結(jié)合了懸臂模板與自爬升模板的優(yōu)勢，雖然模板投入費(fèi)用較高，但更加安全可靠，可實(shí)現(xiàn)自爬升，不占用起吊手段，大大降低了爬升過程中的安全隱患，適合對混凝土精度及施工進(jìn)度控制要求較高的大型工程。模板為塔柱施工的主要依托工具，絕大部分的人員、材料、設(shè)備均在模板上展開工作，正確選擇模板從源頭上降低了各施工工序的安全風(fēng)險。2.2模板及平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)模板采用芬蘭板+木圍令的形式，之后采用橫向及縱向的槽鋼圍令連接在爬架上，模板結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、安全，芬蘭板的混凝土成型效果好。鑒于升船機(jī)獨(dú)特的薄壁結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)對穿螺桿對模板形成對拉，以承受混凝土澆筑時的壓力，使得混凝土的壓力僅靠對拉便予以解決，大大降低了結(jié)構(gòu)受力安全隱患；平臺的自爬升機(jī)構(gòu)安全可靠，無需借助大型起吊設(shè)備及大量操作工人，大大降低了安全事故的發(fā)生概率[1]。平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)為五層平臺，能夠滿足鋼筋綁扎、混凝土澆筑、模板安裝及調(diào)整、自爬升裝置操作、混凝土修補(bǔ)等要求。模板及平臺系統(tǒng)見圖2。

3多功能高空作業(yè)平臺安全施工技術(shù)

3.1操作平臺選型。三峽升船機(jī)為齒輪、齒條爬升式垂直升船機(jī)，齒條、螺母柱、平衡重、縱導(dǎo)向?qū)к壍冉鸾Y(jié)設(shè)備均為主體結(jié)構(gòu)澆筑完成后跟進(jìn)施工，施工部位多，安裝高差大，均需土建、機(jī)電、金結(jié)、測量各專業(yè)配合施工，工藝、工序關(guān)系復(fù)雜。塔柱筒體與二期埋件安裝、二期混凝土、機(jī)電設(shè)備安裝、PAGEL灌漿施工形成多重立體交叉作業(yè)工況。操作平臺需同時滿足不同工序的作業(yè)空間、載荷、迫近距離要求，且需要快速完成各工序的作業(yè)轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的滿堂排架方案搭設(shè)工程量龐大，易發(fā)生垮塌，吊掛排架方案對排架自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求、懸掛系統(tǒng)的受力要求較高，安全風(fēng)險極大。為此，針對升船機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定制了多功能高空作業(yè)平臺，摒棄了傳統(tǒng)的高風(fēng)險施工方案，大幅降低了安全管控的難度。3.2提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)。縱導(dǎo)向?qū)к壥┕げ课粸橥耆_敞式結(jié)構(gòu)、且無任何其它結(jié)構(gòu)干擾，無交叉作業(yè)問題，采取自爬升式系統(tǒng)。平衡重所處的平衡重井為封閉式結(jié)構(gòu)，適合布置電動葫蘆軌道梁，且軌道梁不占空間，不影響設(shè)備吊裝及其他施工，因此，采取電動葫蘆提升式系統(tǒng)。齒條、螺母柱所處部位為開敞式的凹槽結(jié)構(gòu)，不適合布置電動葫蘆軌道梁，采取卷揚(yáng)機(jī)提升式系統(tǒng)[2]。3.3操作平臺設(shè)計(jì)。齒條、螺母柱分別為升船機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)及安全鎖裝置，對稱布置于升船機(jī)四個塔柱的中部，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，施工操作平臺設(shè)計(jì)成L型，平臺高6.5m，共3層，下掛電動吊籃，用以滿足多個工作面同時工作的要求。設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)平臺，布置5臺卷揚(yáng)機(jī)用于平臺提升，施工升降平臺就位后，頂部采用4個3t的手拉葫蘆固定，并設(shè)置4根吊掛連墻桿作為保險裝置。為滿足施工人員交通以及螺母柱二期埋件工裝加固需要，在齒條、螺母柱部位的升降平臺之間布置交通爬梯。齒條、螺母柱施工操作平臺布置見圖3。平衡重為升船機(jī)的平衡系統(tǒng)，布置于升船機(jī)的16個平衡重井內(nèi)，操作平臺平面尺寸設(shè)計(jì)為2.1m×3.75m，高16m，共8層，可滿足一節(jié)軌道的安裝和一節(jié)軌道的二期混凝土施工同時進(jìn)行的要求。由于施工高差過大，電動葫蘆軌道梁分兩次布置在塔柱的中部高程和頂部高程，平臺工作時采用多個硬支撐及手拉葫蘆固定在墻面預(yù)先埋設(shè)的吊點(diǎn)上?？v導(dǎo)向升降平臺為自爬升式升降平臺，操作平臺平面尺寸設(shè)計(jì)為6.0m×4.45m，高6.98m，共3層，依靠附墻式爬架及自升系統(tǒng)進(jìn)行爬升，平臺工作時需進(jìn)入鎖定狀態(tài)，保證平臺具有相當(dāng)?shù)某休d力，縱導(dǎo)向升降平臺布置見圖4、圖5。

4大跨度高位現(xiàn)澆混凝土貝雷架安全施工技術(shù)

4.1支撐方案。三峽升船機(jī)在塔柱頂部布置有中控平臺、觀光平臺和數(shù)根橫梁等現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，將塔柱連接形成整體結(jié)構(gòu)，塔柱梁系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁高度2.75m，最大跨度25.8m，最大寬度2m，最重橫梁重達(dá)354.75t，且處于離地146m的高空，施工支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，橫梁結(jié)構(gòu)見圖6。圖6橫梁結(jié)構(gòu)經(jīng)過比選，預(yù)制梁整體吊裝方案無法解決起吊重量限制的問題，整體式鋼桁架梁方案無法解決起吊重量和技術(shù)要求的問題，實(shí)施困難。最終采用“貝雷架+排架”的支撐方式施工，由于貝雷架可分散拼裝，解決了建塔起吊重量不夠的問題，施工完成后，貝雷架可由廠家回收再利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。由于貝雷架跨度大、自重大、承重要求高等特點(diǎn)，面臨支座設(shè)計(jì)、起吊、自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等諸多問題。4.2薄壁墻體大荷載貝雷架鋼結(jié)構(gòu)支座。升船機(jī)為薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，墻體厚度均在1m左右，貝雷架單邊最大支座反力達(dá)4830kN，且需設(shè)置在薄壁砼上，支座設(shè)計(jì)難度大，支座安全直接關(guān)系到整個支撐體系的安全。根據(jù)支座的受力要求及升船機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研發(fā)了薄壁墻體大荷載貝雷架鋼結(jié)構(gòu)支座，見圖7，鋼結(jié)構(gòu)支座通過高強(qiáng)度螺栓與埋件連接，安裝時對高強(qiáng)度螺栓施加一定的預(yù)緊力，通過支座與埋件結(jié)合面的靜摩擦力承受支座荷載，大大提高了支座的承載力[3]。4.3貝雷架支撐體系設(shè)計(jì)。貝雷架跨度為25.8m，所支承的橫梁最重達(dá)354.75t，跨度大、承重大，且還需考慮起吊重量的限制，以及貝雷架自身的撓度及側(cè)彎問題；同時，搭設(shè)在貝雷架上的排架還需考慮貝雷架的彎曲變形因素。這些因素造成整個貝雷架支撐體系面臨極大的安全風(fēng)險。考慮到橫梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、承載情況以及現(xiàn)場起吊手段，有針對性地提出了三排為單個單元組合形式以及“連接板+連接框”連接型式。貝雷架增設(shè)A型加強(qiáng)弦桿、水平連接框、斜桿外，在貝雷架上部設(shè)橫向連桿，保證了支撐系統(tǒng)聯(lián)合整體穩(wěn)定。根據(jù)排架受力特點(diǎn)，研發(fā)了“澆筑大跨度混凝土梁用組合式貝雷架承重排架”，每根排架鋼管均有專用的排架底座，防止鋼管受貝雷架彎曲變形影響而移位或傾倒，在集中受力部位將鋼管局部加密，布置多層水平剪刀撐，加強(qiáng)排架的側(cè)向穩(wěn)定。4.4貝雷架空中拼接技術(shù)。因貝雷架長度過大，重量較重，升船機(jī)現(xiàn)場起吊手段和起吊能力均不能滿足整體直接吊裝要求。需將2～3片貝雷架梁連接為一組作為一個起吊單元，采用兩臺建塔進(jìn)行雙機(jī)抬吊，將貝雷架吊裝到位，然后在空中連接形成整體，見圖8。經(jīng)計(jì)算，每組貝雷架吊裝單元重量均在建塔起吊能力范圍內(nèi)，抬吊重量按兩建塔起吊能力的75%控制。在塔柱墻體貝雷架支撐體系下部設(shè)置了可移動的高空安全操作、隔離平臺，解決了貝雷架梁高空安裝過程中長度過長、自身變形大等難題，實(shí)現(xiàn)了貝雷架的空中連廊。

5升船機(jī)立體交叉作業(yè)風(fēng)險控制技術(shù)

5.1升船機(jī)施工安全問題分析。升船機(jī)工程施工過程中存在著許多安全隱患，土建、金結(jié)設(shè)備安裝、測量等工作同步開展，存在著多重立體垂直交叉施工，易發(fā)生高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害等事故，大型設(shè)備的起吊、安裝、運(yùn)行與拆卸的過程會加大危害事件發(fā)生概率和加劇危害事件后果的嚴(yán)重程度。在這樣的施工環(huán)境下，如何保障人身安全問題，如何保證精密、復(fù)雜的升船機(jī)運(yùn)行設(shè)備在安裝過程中不遭受物體打擊，如何確保多種大型施工設(shè)備互不干擾地運(yùn)行，如何進(jìn)行有針對性、實(shí)效性的安全防控，都是亟需研究解決的問題。5.2立體交叉作業(yè)風(fēng)險控制。安全組織結(jié)構(gòu)在安全管理中起著重要的作用，是危險源控制措施得以實(shí)施的有效組織支撐。在分析三峽升船機(jī)立體交叉作業(yè)施工組織結(jié)構(gòu)過程中，作業(yè)人員是主導(dǎo)因素，如何在立體交叉作業(yè)情況下建立合理的施工組織結(jié)構(gòu)，對控制立體交叉作業(yè)危險源起著至關(guān)重要的作用。為了保證立體交叉作業(yè)能按照施工組織設(shè)計(jì)要求完成，制定組織結(jié)構(gòu)模式時，應(yīng)考慮項(xiàng)目部的職能部門對立體交叉作業(yè)施工項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量、安全及現(xiàn)場管理等進(jìn)行必要的檢查。水力發(fā)電三峽升船機(jī)施工安全控制技術(shù)研究與應(yīng)用三峽升船機(jī)工程組織結(jié)構(gòu)的構(gòu)建思路是組織結(jié)構(gòu)中設(shè)置“一縱一橫”兩大管理層面，見圖9，其中，“一縱”是指以項(xiàng)目相關(guān)各方、各施工單位、施工作業(yè)班組構(gòu)成的生產(chǎn)執(zhí)行軸；“一橫”是指以項(xiàng)目經(jīng)理、施工負(fù)責(zé)人、施工班組長構(gòu)成的決策層，以及管理層、執(zhí)行層構(gòu)成的監(jiān)督管理軸。建立了立體交叉作業(yè)協(xié)調(diào)管理機(jī)制：1)決策層根據(jù)三峽升船機(jī)的施工進(jìn)度、施工要求、各個施工段的施工方案進(jìn)行施工作業(yè)上層溝通，制定整體的交叉作業(yè)施工方案和信息溝通表，總體協(xié)調(diào)；2)管理層根據(jù)決策層制定的整體立體交叉作業(yè)施工方案與本單位施工內(nèi)容相結(jié)合，與各個施工單位進(jìn)行作業(yè)信息溝通，形成立體交叉作業(yè)協(xié)調(diào)管理信息流；3)執(zhí)行層制定的每天施工的具體施工內(nèi)容，融洽各個作業(yè)班組之間的交叉施工內(nèi)容[4]。同時還采取了各類防護(hù)措施，在高空作業(yè)平臺底部、塔柱頂部平臺及橫梁部位等存在物體打擊風(fēng)險的高危部位采取搭設(shè)全封閉平臺防護(hù)的措施；在底部存在交叉作業(yè)風(fēng)險的部位設(shè)置安全警戒線、安全哨；在船廂底板交通通道部位設(shè)置防護(hù)棚。通過以上立體交叉作業(yè)協(xié)調(diào)管理機(jī)制和防護(hù)措施，有效避免了安全事故的發(fā)生。

6結(jié)語

本文系統(tǒng)分析、總結(jié)了特大型升船機(jī)在施圖9三峽升船機(jī)立體交叉作業(yè)組織結(jié)構(gòu)工過程中的主要安全控制技術(shù)問題，從模板、操作平臺、頂部梁系支撐系統(tǒng)、交叉作業(yè)等安全風(fēng)險較為突出的方面進(jìn)行了研究，并成功應(yīng)用于三峽升船機(jī)工程，施工過程中未發(fā)生任何安全事故，升船機(jī)建設(shè)做到了安全、優(yōu)質(zhì)、高效，達(dá)到了各項(xiàng)高標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求，有效降低了大型升船機(jī)施工過程中的安全風(fēng)險，提高了施工效率。本文的研究思路和成果能夠?yàn)榻窈蟮拇笮蜕瑱C(jī)施工提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴志清．三峽升船機(jī)液壓自升式模板施工技術(shù)[J]．中國工程科學(xué)，2013，15(9)：22-26．

[2]馬少甫．多功能高空操作平臺施工研究與應(yīng)用[J]．施工技術(shù)，2018，47(2)：84-87．

[3]朱俊杰，李士華．三峽升船機(jī)塔柱橫梁支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．中國工程科學(xué)，2013，15(9)：64-69．

[4]王建平，聶本武，張豐宇，等．水利水電工程立體交叉作業(yè)安全管理執(zhí)行傳遞機(jī)制設(shè)計(jì)[J]．中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，24(6)：116-122．

作者:馬少甫 單位:1.中國葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司 2.中國能建工程研究院水電施工設(shè)計(jì)研究所