古寺改擴(kuò)建工程中特殊部件安裝關(guān)鍵技術(shù)

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

江南名剎靜安寺自1997年起依宋式建筑營(yíng)造法式并結(jié)合現(xiàn)代建筑形式實(shí)施改擴(kuò)建。改建后的靜安寺全寺為4進(jìn)共10 個(gè)單體，采取一次規(guī)劃、分三期實(shí)施。

作為宗教建筑，上海靜安寺的改擴(kuò)建過程中遇到眾多大型佛像、特殊部件吊裝，受自身形體和質(zhì)量特點(diǎn)以及特殊的營(yíng)建方式和特殊的作業(yè)環(huán)境影響，這些佛像和部件的安裝難度較大，必須采取特殊的施工方法來(lái)完成，其中尤以金剛座塔、大型佛像和阿育王柱的安裝為最。

2 寺廟核心建筑——寶塔內(nèi)大型佛像及頂部金剛寶座塔安裝[1-9]

2.1 塔內(nèi)大型佛像的吊裝與寶塔主體結(jié)構(gòu)同步施工

新建寶塔位于寺院的西北角，兩側(cè)距離已有5 層建筑不足10 m，另兩側(cè)為城市主干道，人、車流繁忙。寶塔為樓閣式，地下1 層、地上10 層，每層建筑面積70 m2，建筑高度68 m（圖1）。

寶塔的1～8層供奉佛教信物，其中4～8層為大型佛像，每尊質(zhì)量約4～5 t。

因佛像體型碩大，幾何尺寸均已超出建筑門洞大小，若在寶塔建成后將無(wú)法從門洞吊裝進(jìn)入，因此決定采取事先就位的工藝，即隨寶塔建造，在形成結(jié)構(gòu)前將佛像先行吊裝就位。

由于寶塔開工較晚，但在進(jìn)度方面卻有著明確的節(jié)點(diǎn)要求，主體結(jié)構(gòu)進(jìn)度要求保持6～7 d/層。因此無(wú)法按照建1 層就位1 座佛像的常規(guī)方法進(jìn)行。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)總平面布置

經(jīng)過反復(fù)研究，我們?cè)O(shè)計(jì)了1 套“寶塔佛像二次就位”工藝，并設(shè)計(jì)了專用的臨時(shí)承重鋼架用以在寶塔結(jié)構(gòu)承重前的佛像首次就位，待寶塔結(jié)構(gòu)形成并具備承載能力后再進(jìn)行二次就位，將佛像的荷載由先前的臨時(shí)承重鋼架轉(zhuǎn)換到由寶塔結(jié)構(gòu)承受。

通過引入臨時(shí)承重鋼支架限定佛像荷載的傳遞途徑與方式，使佛像擱置不受樓層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)展的制約，實(shí)現(xiàn)了佛像安裝與主體結(jié)構(gòu)同步穿插施工。

2.1.1 支架設(shè)計(jì)

支架既是佛像的臨時(shí)支承架，也是佛像就位的起重架，同時(shí)又是佛像的保護(hù)骨架。

通過“MTS鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系列軟件 MTSTool v2.0.1.20”計(jì)算、選型，確定采用125 mm×12 mm的角鋼和160 mm×63 mm×6.5 mm×10 mm的槽鋼通過螺栓聯(lián)接組成臨時(shí)支架。

2.1.2 支架制作安裝

臨時(shí)支架由工廠制作構(gòu)配件、現(xiàn)場(chǎng)散件組裝而成。支架與底板預(yù)埋件焊接固定，從寶塔基礎(chǔ)分段安裝至寶塔8層。

支架單元（按樓層分段劃分）在每層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后組裝，安裝高度高出上層樓面30～50 cm以供與上層支架連接。支架單元安裝順序：柱→柱間水平主鋼梁→次鋼梁→柱間立面支撐→水平承重平臺(tái)系統(tǒng)（擱置平臺(tái)）。安裝時(shí)重點(diǎn)控制立柱的垂直度。支架單元安裝完成后按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求驗(yàn)收（圖2）。

圖2 支架示意與安裝施工實(shí)景

2.1.3 佛像就位與支架拆除

由于鋼支架按臨時(shí)擱置4 尊佛像進(jìn)行過荷載設(shè)計(jì)，故在第5尊佛像（第8層）吊裝前，須將最下層（第4層）的佛像脫離支架，以手動(dòng)葫蘆將佛像平移就位至樓層結(jié)構(gòu)上（利用支架橫梁設(shè)置吊點(diǎn)）。佛像正式就位的前提是樓層結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%。待所有佛像正式就位后拆除支架桿件。

2.2 金剛寶座塔高空安裝

金剛寶座塔位于寶塔的頂部，自下而上由蓮花座、塔基、大小五塔3 部分組成，其中：蓮花座位于寶塔的35.6～39.2m標(biāo)高處，由蓮花瓣和腰線組成，通過斜向鋼架與主體結(jié)構(gòu)連接。蓮花座上底邊長(zhǎng)12.8 m，下底邊長(zhǎng)9.8 m，高4.1 m。總建筑面積366 m2，總質(zhì)量19.5 t。

塔基位于寶塔的39.2 m標(biāo)高以上部位，長(zhǎng)、寬均為10.3 m，高5 m。由須彌座、拱門花板、檐層（共5 層）組成。通過型鋼支架與寶塔主體結(jié)構(gòu)連接。

圖3 金剛寶座塔平、立面示意

大小五塔位于寶塔的最頂部，以一大四小對(duì)稱布置。其中：大塔4 m×4 m×19.2 m，質(zhì)量25.7 t，安裝高度64 m，居中設(shè)置；小塔1.52 m×1.52 m×9.9 m，質(zhì)量5.42 t/座，安裝高度52 m，角點(diǎn)布置。五塔骨架為不銹鋼（由若干榀桁架拼接而成），外掛銅鑄佛像（總計(jì)868 尊佛像），頂層為塔剎。安裝完成后的總高度68 m。

2.2.1 實(shí)施難點(diǎn)

（a）金剛寶座塔的組裝工序多、安裝精度高、工藝復(fù)雜。

（b）金剛寶座塔安裝屬臨街高空作業(yè)。寶塔臨近的愚園路、華山路交通繁忙，路側(cè)行道樹、高壓線、電車扳樁線林立。金剛寶座塔安裝高度為35.6～68 m標(biāo)高，而樓層操作面僅60 m2。

（c）整個(gè)施工場(chǎng)地僅有大門處約130 m2區(qū)域。寶塔東側(cè)7 m處雖安裝有1 臺(tái)ST6015塔式起重機(jī)，但塔吊無(wú)法附墻，吊裝高度有限。

2.2.2 方案確定

對(duì)蓮花瓣、塔身鋼架合理分段，充分挖掘和利用既有的起重設(shè)備并結(jié)合大型汽車吊，因地制宜完成金剛寶座塔的高空安裝；同時(shí)通過設(shè)置高空隔離平臺(tái)、組合式拉結(jié)腳手等輔助措施，解決了高空狹小場(chǎng)地的登高操作問題，確保了施工作業(yè)和環(huán)境安全。

2.2.3 蓮花座安裝

金剛寶座下有12 片蓮花瓣，其中8片10 m×1.8 m、4 片9 m×0.4 m，質(zhì)量分別是3.6 t和1 t。施工時(shí)，將蓮花瓣劃分成若干單元板塊，后按“下部蓮花瓣→腰線→上部蓮花瓣”安裝順序，利用塔吊結(jié)合人工方式將板塊安裝就位。

2.2.4 塔基安裝

塔基龍骨支架、銅鑄掛件等利用現(xiàn)場(chǎng)塔吊完成。

安裝順序：測(cè)量定位→安裝主支撐龍骨→安裝須彌座、拱門花板龍骨→安裝塔基須彌座銅體→安裝拱門花板→安裝第一層至第五層檐層→安裝女兒墻外咒牌（燈光安裝同步施工）。

圖4 蓮花座吊裝示意

2.2.5 大小五塔塔身、塔剎安裝

優(yōu)先利用現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備，考慮到大塔塔剎安裝由于現(xiàn)場(chǎng)塔吊高度不夠無(wú)法吊裝，土法吊裝風(fēng)險(xiǎn)又太大等因素，采取折中方案：4 座小塔及大塔塔剎以下部分由現(xiàn)場(chǎng)ST6015塔吊配合安裝就位，大塔塔剎部分采用2 400 kN汽車吊吊裝。

安裝控制點(diǎn)：

（a）安裝前，對(duì)檐層的垂直度、扭曲度進(jìn)行檢查；

（b）吊裝前，確定安裝基準(zhǔn)線作為各層的定位中軸線。各檐層的實(shí)際中心線與對(duì)接層的中心線位置偏差不大于5 mm；

（c）安裝到塔剎層時(shí)，先將內(nèi)部鋼架與頂層檐層連接牢固，檢測(cè)內(nèi)部各層焊接質(zhì)量；

（d）塔剎與頂層瓦面的脊瓦滿焊連接，內(nèi)部骨架延伸至頂端，焊接完畢人員及設(shè)備從基礎(chǔ)預(yù)留孔內(nèi)撤離；

（e）燈光安裝同步實(shí)施；

（f）部件安裝完畢表面焊接部位打磨噴漆后補(bǔ)金；

2.2.6 操作腳手及安全防護(hù)

由于寶塔緊鄰寺外道路，金剛寶座塔的安裝又在約50 m的高空進(jìn)行，為防止高處墜落，在常規(guī)落地腳手無(wú)法搭設(shè)的情況下，我們?cè)趯毸?9.2 m標(biāo)高處設(shè)置了硬隔離懸挑平臺(tái)，兼作上部腳手的承重鋼平臺(tái)。懸挑平臺(tái)以20 b槽鋼作為懸挑梁，通過Φ20 mm的U形扣與樓層平臺(tái)固定。同時(shí)，由于寶塔焊接工作較多，為滿足防火要求，在懸挑平臺(tái)夾板面再增加了一層薄鐵皮。

金剛寶座塔的腳手搭設(shè)高度約15 m，架體高度較高且在近40 m的高空向上搭設(shè)，架體受風(fēng)載較大，頂部除部分已安裝的金剛寶座塔塔身外，無(wú)可靠拉結(jié)，故除利用塔身鋼構(gòu)件設(shè)置腳手拉結(jié)外（塔身懸臂，相互間設(shè)臨時(shí)系桿以增大剛度），我們將圍繞塔身的內(nèi)外腳手連通，以增強(qiáng)架體的整體穩(wěn)定性。

3 大雄寶殿銀佛安裝

大雄寶殿為二期建筑，位于寺院的中部。地下1層、地上2層（其地下室、1層為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，2層為木結(jié)構(gòu)）。

銀佛（如來(lái)佛）位于大雄寶殿的2層，就位前，大雄寶殿的主體建筑（包括外立面）已經(jīng)建造完成。

3.1 實(shí)施難度

銀佛體形碩大、質(zhì)量重：銀佛由佛像和底座2 部分組成，總高度8.8 m（其中銀佛高6.6 m、寬5.1 m）?？傎|(zhì)量15 t。

銀佛就位須跨越山門，但就位期間包括大雄寶殿（底層）在內(nèi)的一期、二期建筑均已對(duì)外開放。

3.2 銀佛安裝

根據(jù)運(yùn)輸條件結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，銀佛由山門進(jìn)入。由于佛像巨大，無(wú)法從山門門洞進(jìn)出，故利用1 300 kN汽車吊先將銀佛從山門屋頂請(qǐng)進(jìn)寺院內(nèi)部。1 300 kN汽車吊的吊裝工作安排在晚間進(jìn)行以緩解附近交通壓力，同時(shí)減輕對(duì)寺廟正常活動(dòng)的影響。

在2 層樓面設(shè)置臨時(shí)鋼平臺(tái)，利用小型汽車吊將銀佛吊至鋼平臺(tái)，以拖拉平移方式將銀佛請(qǐng)進(jìn)大雄寶殿室內(nèi)。平臺(tái)長(zhǎng)22 m，寬4.5 m。鋼平臺(tái)支座的接觸面適當(dāng)加大并盡可能設(shè)置于下部能承重的鋼筋混凝土構(gòu)件上。

由于供奉銀佛的大雄寶殿為木結(jié)構(gòu)，無(wú)法利用結(jié)構(gòu)直接設(shè)置吊點(diǎn)，小型汽車吊也無(wú)法進(jìn)入室內(nèi)，只能借助一些非常規(guī)起重裝置。

我們?cè)谑覂?nèi)架設(shè)4 套桅桿實(shí)現(xiàn)佛像（包括底座）的就位，即利用2層的鋼筋混凝土樓面結(jié)構(gòu)（為厚1.2 m預(yù)應(yīng)力厚板結(jié)構(gòu)）設(shè)置桅桿的底座、纜風(fēng)、滑輪組件及卷?yè)P(yáng)機(jī)等，同時(shí)落實(shí)對(duì)大雄寶殿地坪等的保護(hù)措施。

4 阿育王柱吊裝

阿育王柱（正法久住梵幢）位于靜安寺正門東側(cè)，由樁承臺(tái)基礎(chǔ)、石柱、銅獅、平臺(tái)4 部分組成，總質(zhì)量逾180 t。

4.1 實(shí)施難度

（a）阿育王柱造型墩實(shí)、莊嚴(yán)，石柱體型大、自重重、柱體保護(hù)要求高，由產(chǎn)自河北易縣的整根花崗巖雕刻而成，長(zhǎng)18 m（錨入杯形基礎(chǔ)2 m），石柱底部12.03 m，Φ2.1 m，上部逐漸變徑為Φ1.8 m，本體質(zhì)量達(dá)160 t，重心高度距石柱頂部9.52 m（計(jì)算值）?；◢弾r強(qiáng)度雖高，一旦受力不當(dāng)極易斷裂。此外，柱體已刻有文字，不能對(duì)其表面有所摩擦和傷害。

（b）石柱吊裝環(huán)境特殊：阿育王柱柱體就位基礎(chǔ)位于繁華的南京西路路邊，南京西路路面下有軌道交通通過，地面市政線網(wǎng)多。

4.2 吊裝方案的確定

經(jīng)反復(fù)研究，確定以大型汽車吊單機(jī)吊裝和雙機(jī)抬吊并尾部遞送的吊裝方法完成石柱的卸車和吊裝豎立。由1 臺(tái)5 000 kN吊車（LTM1500）作主吊，1臺(tái)1 100 kN吊車（ATF-100）擔(dān)負(fù)石柱在吊裝初始的抬尾遞送等有關(guān)配合工作。

4.3 方案實(shí)施控制點(diǎn)

（a）運(yùn)輸：由大件運(yùn)輸公司按指定路線、進(jìn)車方向，在夜間23：00后負(fù)責(zé)將石柱運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)。其間以防止石柱斷裂為控制重點(diǎn)。此外，為配合現(xiàn)場(chǎng)吊裝，對(duì)裝車的要求：石柱底部開槽與地面平行；石柱頭部裝車于拖車頭部；從柱體底部往上1.8～3.2 m之間和10.3～11.7 m之間不能設(shè)鞍座支墊，便于吊裝捆綁。

（b）試吊：LTM1500 吊機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)先行載荷試驗(yàn)，在100%額定載荷下檢查吊車的各項(xiàng)指標(biāo)確保萬(wàn)無(wú)一失。

（c）吊點(diǎn)設(shè)置：主吊點(diǎn)設(shè)置在距柱頂7 m處，輔吊點(diǎn)（抬尾吊點(diǎn)）設(shè)置在距柱底面2.5 m處，柱體兩側(cè)呈對(duì)稱布置。吊點(diǎn)的連接方式為捆綁法。在石柱捆扎部位加墊厚50 mm海綿和厚10 mm的橡膠板，并在其外包裹30 根80 mm×60 mm×900 mm硬質(zhì)木方作為鋼絲繩捆扎點(diǎn)的保護(hù)層（木方用鋼帶鋼釘串聯(lián)形成）。

圖5 阿育王柱直立吊裝示意

（d）吊索選用：主吊索選用Φ52 mm、6×37+FC鋼絲繩，使用長(zhǎng)度36 m，數(shù)量4 根，均為壓扣型吊索。主吊索豎立時(shí)還須設(shè)置一套定位鋼絲繩，選用Φ28 mm、6×37+FC鋼絲繩，長(zhǎng)度24 m，數(shù)量4 根，嵌入石柱底部槽口。所用鋼絲繩的使用安全系數(shù)均要求大于6（倍）。

（e）垂直度控制：石柱能否順利進(jìn)入杯口是吊裝的關(guān)鍵，石柱直立后如不垂直地面，則采用輔助的1 100 kN汽車吊進(jìn)行微調(diào)。吊裝完畢采用2 臺(tái)經(jīng)緯儀呈90o檢測(cè)垂直度，待調(diào)整到規(guī)范要求后再卸主吊繩扣。

（f）地基處理：5 000 kN汽車吊停放位置位于地鐵通道區(qū)域的上方，按地鐵方要求，地面承載力需控制在80 kN/m2內(nèi)，5 000 kN汽車吊配重135 t，額定吊重190.2 t，每個(gè)支腿下荷重均超過此要求，故在現(xiàn)場(chǎng)采取加鋼路基箱和厚鋼板增加承壓面積以滿足地面承載力要求，經(jīng)計(jì)算，足夠安全。

整個(gè)吊裝工作在凌晨4：00前結(jié)束并完成清場(chǎng)，凌晨5：00恢復(fù)電車觸網(wǎng)線路。道路開放。

5 結(jié)語(yǔ)

歷經(jīng)十余載的靜安古寺改擴(kuò)建工程目前已基本建成，金光燦燦的靜安古寺佇立在鬧市中心成為上海一景。圍繞大型佛像、構(gòu)件在復(fù)雜工況、特殊環(huán)境條件下安裝所積累的經(jīng)驗(yàn)與產(chǎn)品保護(hù)辦法可為同類型建筑施工作業(yè)提供借鑒。