大型復(fù)雜鋼筋砼廠房屋面加建工程施工的重點難點分析

歐天祿

（華胤鋼結(jié)構(gòu)工程（中國）有限公司，上海 閔行區(qū) 215300）

前言

隨著國民經(jīng)濟的快速穩(wěn)步發(fā)展，沿海沿江開放城市土地資源的供需狀況開始出現(xiàn)了失衡，為突破困局，有些企業(yè)開始把目光投向了屋面加建工程上。在已建廠房屋面再加蓋廠房工程，需要解決一系列復(fù)雜的問題，如原廠房結(jié)構(gòu)的安全問題、原廠房室內(nèi)設(shè)備設(shè)施的安全問題、施工期間現(xiàn)場上下里外人員的人身財產(chǎn)保障問題等。建國以來，因屋面加建工程也出現(xiàn)過一系列的安全問題，時刻敲著警鐘。如80年代河南鄭州空軍醫(yī)院車庫加層建筑倒塌案例、黑龍江北安第一工具廠加層建筑倒塌案例、廣東坪石隧道工程局醫(yī)院車庫加層建筑倒塌案例、廣東汕頭皮革廠玩具車間加層建筑倒塌案例、江西新建縣望城崗陸軍學(xué)院食堂改建工程倒塌案例；90年代四川開縣塑料印刷廠綜合樓加層建筑倒塌案例、湖南長沙市培羅蒙制衣綜合樓倒塌案例等。多少人為此付出了生命的代價，是我們應(yīng)該引以為戒的。

1 工程概況及特點

仁寶電子廠房屋面加建工程位于江蘇省昆山出口加工區(qū)內(nèi)，加建部分為全鋼結(jié)構(gòu)廠房，建筑面積18600m2，單層（與原廠房屋面間設(shè)有500～5800mm高的架空層），層高11m左右。原鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房始建于2001年，次年投入使用，建筑占地面積25480m2，其中屋面面積25480m2，分為生產(chǎn)區(qū)和就餐區(qū)，生產(chǎn)區(qū)為單層，高度6.5m，就餐區(qū)為兩層，高度11.5m，如圖1、圖2所示。本工程加建期間，原廠房室內(nèi)并未停止生產(chǎn)，且為24h不間斷作業(yè)，一樓作業(yè)人員3班制，每班人員約在4000人以上。一樓共設(shè)4條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線設(shè)備價值約在2億元人民幣上下。除此之外，本工程施工場地相當(dāng)狹小、現(xiàn)場人員繁雜且多，必須在保證施工品質(zhì)的同時確保安全生產(chǎn)，所以為順利施工增添了不小難度。

圖1 原廠房屋面加建廠房示意圖

圖2 原有廠房與加建鋼結(jié)構(gòu)廠房剖面圖

2 施工難點分析

2.1 原結(jié)構(gòu)的加固處理

由于原廠房設(shè)計之初業(yè)主單位并未要求設(shè)計單位考慮將來屋面加建的可能，所以在進行本次加建鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計方案時對原廠房結(jié)構(gòu)進行了計算復(fù)核。經(jīng)過對原廠房結(jié)構(gòu)的反復(fù)驗算，驗證了本次加建鋼結(jié)構(gòu)廠房方案的可行性。對原廠房結(jié)構(gòu)進行復(fù)核時，設(shè)計單位還與專業(yè)檢測機構(gòu)一道，對現(xiàn)場工程實體進行檢測和取樣試驗，最終確認(rèn)需要對二樓就餐區(qū)部分鋼筋混凝土柱子進行加固處理。由于一樓生產(chǎn)區(qū)的柱子無須加固處理即能滿足屋面加建的要求，這恰巧為現(xiàn)場加固施工提供了有利條件，增加了企業(yè)對本工程屋面加建的信心。屋面加建施工前，業(yè)主方選擇了專業(yè)資質(zhì)的加固公司對需要加固的柱子進行了加固處理，加固所用的材料進行了取樣檢測，正式施工前還作了試件進行實驗確認(rèn)。柱子加固完成后由專業(yè)資質(zhì)單位進行了現(xiàn)場實地檢測，有效保證了加固的施工質(zhì)量。

2.2 加建廠房的測量定位

由于生產(chǎn)區(qū)24h處于生產(chǎn)狀態(tài)，如何將每根柱子軸線定位準(zhǔn)確測設(shè)到屋面，是本次加建工程測量成敗的關(guān)鍵。本次加建工程測量方面重點要解決兩大問題.

2.2.1 要解決將一樓的定位軸線準(zhǔn)確引測到屋面的問題

施工單位利用經(jīng)緯儀等儀器于原廠房四周將已有定位軸線引至屋面后，再根據(jù)一樓柱位布置情況在屋面測出每根柱子的具體位置。由于擔(dān)心原施工單位施工時柱子定位可能出現(xiàn)偏差，因此在屋面定位好每根柱子后測量人員還對一樓的柱間距進行了復(fù)測，以確保屋面各個柱位的準(zhǔn)確性。

2.2.2 要精準(zhǔn)測出屋面每根柱子頂部標(biāo)高的問題

由于原廠房屋面面積很大，原廠房屋面排水形式為結(jié)構(gòu)找坡，因此混凝土柱子頂面標(biāo)高是處于不同水平的，本工程一樓柱頂高度最大相差在2.88m，因此需要精準(zhǔn)測出屋面每排每根混凝土柱頂?shù)臉?biāo)高，不然會給屋面鋼柱鋼梁的吊裝帶來難以克服的困難。

2.3 混凝土廠房屋頂化學(xué)植筋

利用測量手段找出屋頂每根混凝土柱子的具體位置后，就需要根據(jù)設(shè)計要求進行化學(xué)植筋施工，本工程的化學(xué)植筋因工程量大，施工方委托了專業(yè)加固公司?；瘜W(xué)植筋時需要在柱頂鉆孔且需避開柱頂鋼筋即不能破壞鋼筋，鉆孔需要一次成功，不能因鉆孔至一定深度發(fā)現(xiàn)偏位或可能破壞鋼筋而再改變孔位，如此返復(fù)必將破壞原混凝土柱頂?shù)捻艔姸?，因此需要?yán)格控制、嚴(yán)謹(jǐn)施工。為防止上述問題的發(fā)生，化學(xué)植筋后的螺栓布置就可能不是理想狀態(tài)。為解決這一問題，施工方采取了靈活的辦法，即鋼柱底板制造時暫不開螺栓的孔位，待現(xiàn)場實際化學(xué)植筋完成后，再確認(rèn)偏移量，最后再用磁力鉆開出鋼柱底板上的螺栓孔，如圖3所示。

圖3 修正后的鋼柱底板螺栓孔加工圖

2.4 解決施工中震動的問題

加建過程中的震動可能來自以下方面，化學(xué)植筋時鉆孔帶來的震動；鋼構(gòu)件屋面水平運輸時與屋面接觸而摩擦產(chǎn)生的震動；鋼構(gòu)吊裝時產(chǎn)生的沖擊震動。震動帶來的不利因素，會給一樓生產(chǎn)人員帶來恐懼心理，進而影響操作人員生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量，故需要最大限度地減少震動。本工程施工時采取了以下4種手段來降低震動，化學(xué)植筋時一邊鉆孔一邊向孔周邊注水，以減少噪聲和震動、同時及時更換新鉆頭，加快施工速度；鉆孔時分區(qū)進行、每區(qū)塊作業(yè)人員不宜設(shè)置過多，以減少可能的共震情況；屋面鋼構(gòu)件水平運輸過程中，采取輕取輕放的原則，同時避開鋼構(gòu)件直接與屋面接觸，鋼構(gòu)水平運輸采用滑軌形式；鋼構(gòu)吊裝時結(jié)合扒桿吊、三角架、手拉葫蘆等傳統(tǒng)方法進行，減少對屋面沖擊帶來的震動。

3 加建廠房鋼構(gòu)材料倒運和吊裝

3.1 鋼構(gòu)件在屋面水平運輸

經(jīng)過多方案的比選論證，本工程加建鋼構(gòu)件屋面水平運輸方案最終選用了滑軌形式，如圖4所示。由于本工程單支鋼構(gòu)件的最大重量不超過1t，所以為滑軌運輸?shù)姆桨竸?chuàng)造了條件。為減少運輸過程中對原建筑的震動，設(shè)計將鋼構(gòu)件安放滑軌的上方，所以鋼構(gòu)件不會直接與屋面混凝土板接觸，這樣鋼構(gòu)運輸過程中的震動及重量即被滑軌下面的支撐件吸收與分散了。實際使用的情況表明，效果相當(dāng)不錯，采用滑軌的運輸方法可達到省力、快速，且移動方便。

圖4 鋼構(gòu)件屋面的水平運輸方式

3.2 鋼構(gòu)件的垂直吊裝

因屋面材料不能堆積在一起，故運輸?shù)轿坏匿摌?gòu)件就必須及時吊裝就位。方案要求每日進場的構(gòu)件應(yīng)能及時運送到屋面，同時在當(dāng)日就要吊裝就位，不能堆積于屋面或現(xiàn)場的任何區(qū)域，所以組織工作顯得尤為重要。屋面鋼構(gòu)件吊裝按先鋼柱、依次夾層平臺鋼梁、屋面鋼梁的順序流水展開，所以要求現(xiàn)場工程師制定好每一環(huán)節(jié)的材料進場運輸計劃，絕不能把一種型號的材料進場后再進其他型號材料，如此將會造成現(xiàn)場材料堆積，屋面吊裝工作無法進行，圖5所示為當(dāng)時屋面鋼構(gòu)件吊裝的情景。

圖5 鋼構(gòu)件屋面吊裝情景

4 現(xiàn)場安全控制

加建工程成敗的關(guān)建還在于是否將安全事故控制在最低限度內(nèi)，本工程因作業(yè)面狹窄，一樓生產(chǎn)車間24h不停止生產(chǎn)，因此安全生產(chǎn)的任務(wù)是相當(dāng)重的。鑒于本工程的特殊性，業(yè)主單位與施工單位在簽訂合同時即先行編列了安全方面的應(yīng)急預(yù)案，提供給予相關(guān)單位審批。

施工前將已建廠房的四面都搭設(shè)了腳手架，并滿掛安全網(wǎng)，同時主要通道、進一樓生產(chǎn)車間出入口、員工上下班通道等地段，全部搭設(shè)門字型安全通道，鋼構(gòu)只能從不多的幾處吊運至屋面，并在此作業(yè)半徑范圍內(nèi)設(shè)置警示標(biāo)志，并加派兩名安全員從每天上班時間開始，站崗至下班時止，嚴(yán)格非作業(yè)人員進入此區(qū)域，有效保證了鋼構(gòu)吊運的正常進行。

屋面鋼構(gòu)吊裝作業(yè)前，由業(yè)主方和施工方組織了一班成員對一樓吊頂內(nèi)看不見的地方進行了拉網(wǎng)式排查，對發(fā)現(xiàn)的諸多問題進行了一一整改，為后期屋面吊裝作業(yè)提供了有力保障。鋼構(gòu)吊裝過程中還在一樓設(shè)置專職安全班組，由業(yè)主方，施工方各派了4名安全人員，8h跟蹤巡視監(jiān)察，以防重大重故的發(fā)生。

5 執(zhí)行效果

加建工程在仁寶電子得到了很好應(yīng)用，3個月的主體吊裝及圍護施工中沒有發(fā)生一起重大安全事故，施工完成后在近幾年的使用過程中也未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題（本工程2007年8月正式投入使用），從后期跟蹤監(jiān)測的沉降觀測相關(guān)資料得出，沉降的數(shù)據(jù)均在設(shè)計控制范圍內(nèi)，表明本工程質(zhì)量及安全完全達到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語

仁寶電子一期廠房屋面加建鋼結(jié)構(gòu)工程的順利完成，主要得益于各方的精心策劃、認(rèn)真施工和高度重視。在不占用任何建設(shè)用地的情況下，加建工程為業(yè)主爭得了18000m2的使用空間，解決了產(chǎn)能擴建的困擾，同時還為業(yè)主解決了原混凝土廠房屋面因施工不良而出現(xiàn)長期漏水又無法徹底修補的難題。本次加建工程，節(jié)約了建設(shè)用地、節(jié)省了材料、減少了資金投入、提高了施工速度，同時施工噪聲小、對環(huán)境的污染小、體現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。整個施工過程未發(fā)生一起重大安全事故，獲得了良好的評價，為今后類似工程的施工打下堅實的基礎(chǔ)。