Возведение сооружений связи

В зависимости от геометрических форм башенно-мачтовых сооружения связи различают две основные схемы монтажа самоподъемными кранами – при монтаже сооружений с параллельными поясами (решетчатых и трубчатых) применяют «ползучие» краны, перемещающиеся с наружной стороны сооружений, и при монтаже сооружений пирамидальной формы – подвесные, устанавливаемые внутри сооружения и подвешиваемые к его смонтированным поясам. Сначала наземными кранами устанавливают конструкции нижней части сооружения, затем к смонтированным конструкциям крепят монтажный самоподъемный кран («ползучий» или подвесной). С его помощью поднимают и устанавливают в проектное положение секции или отдельные элементы. После этого кран переставляют на вновь смонтированные конструкции и поднимают очередные секции или элементы.

Рассмотрим характерные примеры монтажа башенно-мачтовых сооружений самоподъемными кранами.

Монтаж трубчатой телевизионной мачты высотой 353м. Однотрубчатые мачты высотой до 353м изготавливаются из листовой стали переменной толщины в виде отдельных цилиндрических секций длиной 4,5–6 и диаметром 1,6–2,5м, соединенных между собой электросваркой. Рассматриваемая мачта раскреплена четырьмя ярусами расчалок. До отметки 309м ствол выполнен из сварной трубы диаметром 2,5м, на которую опирается призматическая антенна.

Мачту монтировали способом наращивания ползучим самоподъемным краном ПКТ-8, разработанным проектным институтом Промстальконструкция. К телевизионной мачте его крепили в трех точках двумя откидными опорными балками, расположенными в нижней части ствола, двумя аналогичными балками вверху обоймы и откидной опорной диафрагмой. Балки опираются на столики, приваренные к каждой секции. При работе крана вертикальные усилия воспринимаются нижними опорными балками, а горизонтальные – обоймой. Для закрепления крана перед его перестановкой на верхней части ствола предусмотрена вторая откидная диафрагма. Диафрагмы крепятся к кронштейнам, приваренным к секции монтируемой опоры.

Сбегающие нитки грузового и стрелового полиспастов проходят внутри ствола крана вниз на лебедки через отводные ролики, расположенные в верхней и нижней частях стрелы, и отводные блоки, размещенные у основания телевизионной опоры. Трос для вращения крана проходит через ролики, закрепленные на площадке двух консольных балок, приваренных к мачте под поворотным кругом и через отводные блоки у основания сооружаемой опоры. Для перестановки крана имеется также дополнительный полиспаст, который одним концом закреплен к низу обоймы, другим – к опорной части ствола крана.

Трубчатые секции опоры монтировали в следующей последовательности: очередную секцию при помощи крана ПКТ-8 поднимали в проектное положение, выверяли и приваривали; контролировали сварочные швы и, при необходимости, вырубали дефектные участки; кран передвигали вверх на новую стоянку и закрепляли; краном переставляли металлические кольцевые подмости для монтажа и сварки очередной секции.

Металлические подмости для монтажа и сварки секций выполнили двухъярусными с расстоянием между ярусами 4м. Каждый ярус состоял из двух незамкнутых полуколец, шарнирно соединенных между собой с одной стороны.

Подмости установили на 1м ниже стыка секции и закрепили к проушинам тягами из круглой стали, приваренными к стволу мачты. Между подмостями и стволом предусмотрели зазор 200мм, предназначенный для прохода салазок, скользящих по поверхности ствола при перестановке подмостей. Оба яруса связали между собой двумя лестницами. С нижнего яруса к лацменным узлам закрепили постоянные оттяжки и временные расчалки. К передвижным подмостям прикрепили две лестницы, предназначенные для обслуживания крана при его перестановке. Подмости на следующую стяжку передвигали краном ПКТ-8 с помощью траверсы и специальных стропов.

Реи первого и второго ярусов также монтировали краном. При этом стрелу совместили с плоскостью монтируемой реи на минимальном вылете, а обойму установили в наивысшее положение, что уменьшило свободную длину ствола крана. Основной участок рей первого яруса длиной 40м, устанавливаемый между стволом мачты и оттяжкой третьего яруса, подняли краном вертикально и завели в шарниры, закрепленные к стволу опоры. После этого рею повернули вокруг шарнира и опустили ниже проектного положения для того, чтобы стало возможным завести ее в середину двойной оттяжки и затем поднять в проектное положение. При повороте реи вниз специальной расчалкой ее оттянули в сторону от оттяжек и после того как она опустилась ниже оттяжки, расчалку опускали и рея возвращалась в плоскость оттяжки. Особую сложность представлял монтаж концевых участков рей первого и второго ярусов, которые стропили специальными стропами – для первого яруса длиной 126,5, для второго – 48,5м.

Монтаж радиомачты высотой 257м. Ствол мачты – трехгранная решетчатая призма со стороной треугольника в плане 1,35м, пояса – из труб, монтажные соединения – на фланцах, монтажные элементы – пространственные секции длиной по 7,5м. Мачта закреплена постоянными оттяжками в четырех ярусах.

В качестве основного монтажного механизма применен «ползучий» кран ПКР-2,5, который в процессе работы крепили к поясам мачты в трех уровнях двумя опорными ригелями обоймы и нижним опорным ригелем ствола (рис. 9.14).

После монтажа секций ствол крана крепили откидными захватами за верхнюю часть смонтированных конструкций. Обойму поднимали грузовым полиспастом по стволу в верхнее положение и крепили к смонтированным конструкциям. С помощью полиспаста ствол крана выжимали до уровня очередной стоянки.

Стройгенпланом предусматривалось сооружение семи временных якорей: три якоря на усилие 3т для раскрепления расчалки опорной секции мачты, три якоря на усилие 75кН для крепления временных расчалок в период монтажа и один на усилие 50кН для крепления электролебедок грузового полиспаста, подъема крана и натяжения временных расчалок.

Монтаж мачт начался с подъема двух нижних секций автокраном и закрепления их расчалками в вертикальное положение к якорям. На смонтированные конструкции установили «ползучий» кран, и дальнейший подъем секций и расчалок (постоянных и временных) выполняли «ползучим» краном до отметки 257м. Постоянные оттяжки после установки их на лацменные секции натягивали на 90% проектного усилия, временные расчалки устанавливали с таким расчетом, чтобы максимальная длина свободной консоли не превышала высоты трех смонтированных секций. После монтажа очередного яруса постоянных оттяжек снимали все нижние временные расчалки, кроме расчалки опорной секции.

Рис. 9.14. Схема монтажа секций и перемещения крана ПКР-2,5

а, б, в – подъем соответственно секций мачты, обоймы, ствола крана

Монтаж цельносварной телевизионной башни высотой 19 м. Башня представляет собой четырехгранную решетчатую конструкцию в виде пирамиды с основанием 20×20м на нулевой отметке. Пояса башни изготовлены из листовой стали, сваренной вкрест, и частично из уголков крестового сечения. Монтажные соединения поясов сварные.

В первую очередь была смонтирована опорная часть башни с отметки – 4,6 до +22,5м двумя укрупненными блоками массой по 33т с помощью монтажной мачты высотой 57м грузоподъемностью 100т. Высота мачты позволяла смонтировать конструкции башни до отметки 48м и установить подвесной самоподъемный кран, состоящий из следующих узлов: ствола с обоймой, поворотного оголовка, стрелы, системы подвесок и расчалок, грузового и стрелового полиспастов и др. На нижнем конце ствола – обслуживающие площадки и отводные блоки грузового и стрелового полиспастов.

С отметки 48,5 до 129м конструкции монтировали подвесным краном отдельными элементами массой до 4т, с отметки 129 до 150м –укрупненными плоскими секциями, установив в проектное положение две грани, промежутки между ними заполняли отдельными элементами. Призматические секции с отметки 155 до 176м монтировали также подвесным краном. Для этого перед подъемом снимали одну грань секции и краном поднимали трехгранную П -образную секцию, стреловым полиспастом подтягивали ее к себе, опуская затем в проектное положение.

При перестановке подвесного крана на очередную верхнюю стоянку соблюдался следующий порядок: от поясов башни отсоединяли все подвески и расчалки обоймы, грузовым полиспастом крана поднимали обойму по стволу крана в верхнее крайнее положение, подвешивали ее к ранее смонтированному ярусу башни, отсоединяли все подвески и расчалки ствола крана от конструкции башни, полиспастом подъема крана перемещали ствол крана в верхнее положение, подвешивали к смонтированным поясам башни и закрепляли его расчалками. Необходимую длину подвесок и расчалок фиксировали клиновыми зажимами.

Монтажные элементы соединяли сначала на монтажных болтах, после выверки стыковые накладки заваривали.

Определенный интерес представляет собой монтаж телевизионной башни высотой 315м в Санкт–Петербурге (рис. 9.15, а).

Рис. 9.15. Схемы монтажа телевизионных башен методом наращивания

а - Санк-Петербургской; б – Тбилисской; в – схемы монтажа конструкций телебашни

Конструкции башни монтировали методом наращивания:

- портал башни – башенным краном;

- ствол башни, состоящий из тяжеловесных трубчатых элементов,– переставным краном высотой 124м, опертым на специальные балки, закрепленные на конструкциях шахты лифтов;

- ствол шахты лифтов и антенной части из предварительно укрупненных цельносварных пространственных блоков совместно с радиотехническим оборудованием и коммуникациями – тем же переставным краном.

Телевизионная башня высотой 277м оригинальной формы была возведена в центре Тбилиси на вершине горы Мтацминда, возвышающейся над основной частью города на 350...400м. До отметки 155м башня выполнена в виде трехгранной пирамиды, образованной вертикальным трубчатым стволом диаметром 4м и двумя наклонными подкосами, связанными между собой распорками и раскосами (рис. 9.15, б). Выше расположена консольная часть башни – антенна из труб диаметрами 3,0; 2,6; 1,72; 0,72м. Все конструкции башни выполнены из труб с заводскими и монтажными сварными соединениями. Монтаж конструкций вертикального ствола и антенны осуществлен крупными блоками наращиванием с использованием реконструированного самоподъемного крана СПК-25.

Телевизионная башня высотой 311м в_Ереване, как и в Тбилиси, построена в трудных условиях площадки, находящейся на склоне горы. Вертикальный трубчатый ствол и антенну монтировали специально спроектированным и изготовленным самоподъемным краном СПКТ-15, приспособленным к условиям монтажа данной башни, конструкции пирамидальной части башни – двумя также специально спроектированными переставными стреловыми кранами ПСК-15 грузоподъемностью 15т с вылетом стрелы до 16,5м. Конструкции пирамидальной центральной части башни во время монтажа напрягали натяжением в 500кН раскосов в каждой панели башни гидродомкратами.

Башня_радиотелевизионной передающей станции высотой 375м в Ташкенте представляет собой стальной цилиндрический решетчатый ствол постоянного сечения, переходящий на отметке 220м в антенну высотой 155м, раскрепленный внизу тремя конусообразными подкосами. Ствол в плане – правильный двенадцатигранник, вписанный в окружность диаметром 11м, по высоте состоит из ярусов высотой 10,8м.

На основании технико-экономического сравнения вариантов монтажа, выполненного на стадии технического проекта, к дальнейшей разработке был предложен вариант монтажа ствола башни и антенны методом наращивания самоподъемным краном, расположенным снаружи ствола, а монтаж опорных подкосов – методом горизонтальной сборки на путях надвижки с последующим перемещением их к стволу башни и подъемом в проектное положение.

После рассмотрения технического проекта было принято решение осуществлять монтаж ствола башни методом наращивания специальным приставным краном с использованием оголовка башенного крана БК-406А.

Монтаж телебашни выполняли в четыре этапа: монтаж ствола до отметки 101,6м; установка в проектное положение трех опорных подкосов; монтаж ствола между отметками 101,6...221,8м; монтаж конструкций антенны (рис. 9.15, в).

Первый ярус основания ствола башни монтировали гусеничным краном СКГ-63/100, затем вышележащие конструкции ствола – приставным краном ПК-25. Монтаж осуществляли в следующей технологической последовательности:

- устанавливали поочередно четыре секции шахты лифтов диаметром 8 м (секции предварительно укрупняли до 15 т на складе металлоконструкций из отправочных элементов);

- монтировали элементы ствола (плоские фермы), закрепляли их на болтах к нижерасположенному ярусу, а по высоте – к смонтированной шахте лифтов;

- производили геодезическую выверку смонтированных элементов;

- окончательно закрепляли элементы ствола между собой и к шахте лифтов.

Одновременно с монтажом ствола до отметки 101,6м выполняли сборку опорных подкосов. Их собирали краном СКГ-63/100 из предварительно укрупненных на стенде секций максимальной массы – 42т; подкосы в полносборном виде имели длину 92м, массу – 50т. Поднимали подкосы в проектное положение с использованием в качестве опорной конструкции, воспринимающей монтажные нагрузки, ствол башни, смонтированный до отметки 101,6м, на верхнюю плоскость которого была установлена кольцевая диафрагма и специальное подъемное устройство с двумя прикрепленными полиспастами подъема. После отрыва полиспастом головной части подкоса нижнюю часть его подтягивали к башне полиспастом с усилием подтягивания 35...40т с закрепленным с одной стороны к накатной тележке опорной части подкоса, с другой – к фундаменту. Перед приближением нижней части подкоса к фундаменту одновременно подъемным и тормозным полиспастами опорный подкос был оторван от земли и ослаблением тормозного полиспаста грузоподъемностью 120т установлен на фундамент, закреплен к башне на временных упорах. Подобным способом возвели второй и третий подкосы. Далее производили монтаж конструкций ствола в отметках 101,6...221,8м, технических зданий и антенны. Технология монтажа конструкций этой части башни была аналогичной монтажу нижерасположенной части и отличалась лишь тем, что диаметр шахты лифтов в этой части уменьшился с 8 до 4м.

Технические здания монтировали укрупненными пространственным и плоскостными блоками параллельно с монтажом ствола. Максимальная масса блока здания составила 18т.

Конструкции антенны диаметром 40м монтировали приставным краном ПК-25, максимальная масса укрупненных секций составила 20т. Затем краном ПК-25 на верхнюю часть смонтированной антенны устанавливали поочередно два самоподъемных крана с ориентацией их стрел в сторону приставного крана. Монтаж антенны в отметках 253,0..375.0м осуществляли системой двух самоподъемных кранов методом наращивания. По окончании монтажа антенны полиспастами поочередно демонтировали самоподъемные краны и установили на ней недостающие кольцевые площадки.

Построенная в Риге телевизионная башня высотой 368м является сложным инженерным сооружением, воплотившим передовые тенденции современных ограждающих конструкций, применение прогрессивных марок сталей, полная готовность заводских отправочных элементов, крупноблочный монтаж, контроль напряженно-деформированного состояния конструкций в процессе монтажа неразрушающими методами. Облик и конструктивные формы башни решены с учетом градостроительных задач, возникших при проектировании архитектурной доминанты города, требований технологии изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций башни.

Башня запроектирована в нижней части в виде треноги, вписанной в окружность радиусом 43,7м, образованной четырехгранными наклонными призматическими сплошностенчатыми опорами.

Монтаж металлоконструкций башни произведен в несколько этапов, каждый из которых характеризуется выполнением определенных технологических операций.

На первом этапе осуществлен монтаж трех опорных частей до отметки 89,1м, объединенных тремя обвязочными фермами общей массой 1600т (рис. 9.16, а). Опорные части башни до их раскрепления выдерживали давление ветра при скорости 30м/с, что подтвердило возможность их монтажа наращиванием с образованием наклонной консоли, защемленной в фундаменте, без промежуточного раскрепления. В целях подавления возможных колебаний опор от ветра при монтаже в плоскости наименьшей жесткости их раскрепляли двумя расчалками. Опоры монтировали башенным краном БК‑1425В, способным поднимать грузы массой до 60т на высоту 116м при вылете стрелы до 20м. Опорные части монтировали предварительно укрупненными блоками максимальной массой 45т с размерами у основания 3,8×10м и высотой 6м.

Рис. 9.16. Схема монтажа Рижской телевизионной башни методом подращивания

1 – башенный кран БК-1425в; 2 – специальный кран; 3 – монтажный портал

Раздвижка наклонных опор на проектный размер с целью снятия напряжений, возникших в них от собственного веса при консольном их опирании, во время монтажа была выполнена синхронно шестью горизонтально расположенными гидродомкратами грузоподъемностью по 100т.

Контроль напряжений осуществляли ультразвуковым методом, разработанным в институте электросварки им. Патона Е.О. на всех основных этапах монтажа, геометрия положения опор – геодезическими методами.

На втором этапе монтировали антенную часть массой 300т и часть центрального каркаса массой 60т (рис. 9.16, б). Для этого по центру башни на специальный фундамент установили монтажный портал, представляющий собой трехгранную решетчатую конструкцию высотой 15м со стороной грани 10м, оборудованный тремя полиспастам грузоподъемностью 280т каждый и подъемной траверсой.

С помощью этого портала монтировали антенну и центральный каркас методом подращивания. На траверсе установили верхнюю часть антенны высотой 20м. К монтажной диафрагме на отметке 88,3м подвесили два полиспаста грузоподъемностью по 100т с последующим закреплением их к верхней части антенны. Смонтированную часть антенны поднимали на высоту очередной секции, в проем монтажного портала вводили секцию, которая тремя домкратами подводилась под антенну. После выверки и сварки стыкуемых секций антенны приступили к очередному циклу подъема и подращивания. В процессе подращивания антенна висела на полиспастах портала. Перед подходом верха антенны к диафрагме на отметке 88,3м на нее установили монтажный кран для монтажа опорных частей башни на отметках

89,1...217,7м.

При подстыковке снизу секции антенны (в дальнейшем центральный каркас) опирали на портал в трех местах опорными планками толщиной 50мм, имеющими строганую опорную поверхность.

На третьем этапе монтаж башни вели с отметки 89,1 до 162,1 специальным краном, установленным на антенне, методом наращивания блоками массой до 35т. На этой стадии были установлены обвязочные балки на отметках 152,14 и 161,26м; в их плоскости были смонтированы монтажные диафрагмы с горизонтальными упорами, антенну зафиксировали на отметке 161,26м для очередного выдвижения с последующим подращиванием секциями шахты центрального каркаса до полной проектной длины.

На четвертом этапе продолжали монтаж с отметки 162м (рис. 9.16,в). Высота башни по окончании работ на 4-м этапе составила 279,65м. Общая масса металлоконструкций, смонтированных на третьем этапе – 740т, на четвертом – 160т.

Пятый этап монтажа характеризуется тем, что одновременно вели два технологических процесса монтажа: башни с отметки 167,7м до 217,7м и перекрытия в отметках 143...92,86м. Перекрытия представляют собой плоскую треугольного очертания в плане панель, окаймленную по внешнему контуру двутавровыми балками, имеющими в центре проем круглого очертания, тоже обрамленный стальными балками. На эту конструкцию укладывали в радиальном направлении второстепенные балки и сборные железобетонные плиты. После перестановки монтажной оснастки, демонтажа части временных устройств и окончания поэлементной сборки перекрытие (95 % готовности) поднимали полиспастами в проектное положение.

Общая масса смонтированных стальных конструкций перекрытий составила 150т, ствола башни – 400т.

На шестом этапе была произведена самая ответственная и сложная операция – выдвижение антенны и центрального каркаса общей массой 550т в проектное положение (рис. 9.16, г,). Высота подъема составила 90м.

При выдвижении горизонтальные реакции воспринимались сначала на отметках 92,86 и 160,74м, а затем и на отметке 217,7м. По ходу выдвижения устраивали технологические перерывы, связанные с необходимостью установки кольцевых наружных площадок. Затем выполнили подъем блока радиальных ферм с нижней обшивкой общей массой 100т, закрепляемого к конструкциям башни на отметке 81,1м. Разрезав стык антенны с центральным каркасом, последний опустили и установили на блок радиальных ферм.

На заключительном, седьмом этапе монтировали конструкции обшивки. Их предварительно укрупняли на горизонтальном стенде в панели с максимальными размерами длиной 27м, высотой – 12м при массе 20т. Поднимали панели двухниточными полиспастами, прикрепленными к площадке на антенной части (отметка 221,0м). Монтаж вели одновременно с трех сторон башни. Всего смонтировано 500т обшивки.