基于重型鋼結(jié)構(gòu)柱桅桿法吊裝施工技術(shù)

丁原根,石 國(guó)

(1.浙江昆侖建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,浙江 杭州 310007；2.杭州中宙建工集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310013)

隨著鋼結(jié)構(gòu)制造、加工工藝越趨成熟以及施工技術(shù)的不斷進(jìn)步,鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在房屋建筑領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。楊璐等[1]介紹了通過(guò)對(duì)施工過(guò)程采用變形預(yù)調(diào),可提高安裝精度,確保結(jié)構(gòu)成形后的實(shí)際狀態(tài)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,使結(jié)構(gòu)受力更合理。鄒科華[2]介紹了通過(guò)對(duì)吊裝方案進(jìn)行比較,創(chuàng)新地提出了雙桅桿組合吊裝施工方案,并詳細(xì)介紹了施工流程和操作要點(diǎn),同時(shí)對(duì)吊裝過(guò)程進(jìn)行仿真模擬計(jì)算和施工監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果相吻合。胡庸等[3]介紹了在工程中用桅桿吊裝法安裝籃球館鋼桁架,為在小型場(chǎng)地高空吊裝的經(jīng)濟(jì)性、便捷性施工提供了有效經(jīng)驗(yàn)。李光等[4]采用了桅桿式起重機(jī)配以大噸位的滑輪組和慢速電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)作動(dòng)力來(lái)吊裝鋼柱和鋼桁架的施工方法,有效地解決了鋼構(gòu)件長(zhǎng)、質(zhì)量重、吊裝技術(shù)要求高、安裝難度大和受地下室頂板承載能力限制等一系列技術(shù)難題,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

某酒店工程位于杭州市余杭區(qū),工程為框架核心筒結(jié)構(gòu)?？偨ㄖ娣e119 632.2 m2，其中地下建筑面積35 611.8 m2，地上建筑面積84 020.4 m2；總建筑高度96.5 m。本工程由2層地下室、1層地下夾層、4層裙房及一幢26層酒店、一幢26層公寓式酒店組成,工程裙房宴會(huì)廳為層高 9.6 m,平面尺寸26.48 m×40.8 m的大跨度、大空間鋼結(jié)構(gòu)工程。由15根十字型勁性柱和 H型鋼主次鋼梁組成的柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)。勁性柱的主要規(guī)格有：700 mm×600 mm×380 mm×300 mm；600 mm×600 mm×300 mm×300 mm；700 mm×700 mm×380 mm×380 mm。圖1為鋼結(jié)構(gòu)宴會(huì)廳整體吊裝示意圖。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)宴會(huì)廳整體吊裝

2 重點(diǎn)難點(diǎn)之處及解決策略

在鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工中,垂直度與軸線之間的標(biāo)高偏離是衡量吊裝工程的水平之一,而測(cè)量是確保鋼結(jié)構(gòu)吊裝質(zhì)量是否有所保證以及工程施工過(guò)程的關(guān)鍵順序。作為高層建筑工程,精度的監(jiān)控相當(dāng)嚴(yán)格。本工程在測(cè)量難度高、精度要求高的情況下,采取“外控法”的總體測(cè)量策略,遵守“由整體到局部”的測(cè)量準(zhǔn)則,具體測(cè)量策略如下[5]：

1)依據(jù)浙江省一級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)與高程,對(duì)業(yè)主提供的基準(zhǔn)點(diǎn)施行復(fù)測(cè),確保準(zhǔn)確性。

2)依據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)后的基準(zhǔn)點(diǎn),運(yùn)用“外控法”在工地周邊布置2～4個(gè)主控制點(diǎn)(如總包布置控制點(diǎn)符合鋼結(jié)構(gòu)實(shí)施作業(yè),可與總包共享控制點(diǎn),起到相互檢查的作用)。

3)基于4個(gè)主控制點(diǎn),利用導(dǎo)線往返觀測(cè)的方法,確定首層平面控制網(wǎng)。

4)控制點(diǎn)的垂直引測(cè)：標(biāo)高按50 m 一整尺垂直向上量?。黄矫孑S線控制點(diǎn)每隔50 m 向上中轉(zhuǎn)傳遞一次；高程控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)本工程采用塔尺沿柱豎向引測(cè)法[1],見(jiàn)圖2。

5)施工過(guò)程中,引測(cè)鋪設(shè)的控制點(diǎn),結(jié)合前面相同的測(cè)量方式測(cè)算每層樓的屏幕控制網(wǎng)。

6)結(jié)合前面相同的辦法循序測(cè)量,在平面與立面上同時(shí)展開(kāi)形成空間整體循環(huán)測(cè)量。

圖2 柱豎向引測(cè)法

3 鋼柱吊裝施工技術(shù)

由于受起吊距離、構(gòu)件重量限制,現(xiàn)有施工塔吊無(wú)法進(jìn)行宴會(huì)廳主構(gòu)件吊裝作業(yè)。毗鄰宴會(huì)廳東南邊均為地下室,實(shí)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)：地下室外緣距迎賓路人行道距離為26.5 m,而地下室到宴會(huì)廳距離約34 m,受強(qiáng)度限制,采用汽車(chē)式起重機(jī)或履帶式起重機(jī)無(wú)法在地下室頂板展開(kāi)做業(yè)；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,在吊裝現(xiàn)場(chǎng)東面、南面也無(wú)法進(jìn)行吊裝作業(yè)。唯有建筑的北面尚可展開(kāi)構(gòu)件的二次吊運(yùn)工作。根據(jù)上述情況,鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工將從建筑正面進(jìn)行2遍起吊。

3.1 施工步驟

根據(jù)該鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的具體情況,施工方?jīng)Q定執(zhí)行下列吊裝工藝。第1步把構(gòu)件吊送建筑正面,采用50 t汽車(chē)式起重機(jī),把結(jié)構(gòu)件依次吊上已完工的裙樓3層以上鋼柱,4層樓上以鋼柱、次梁為主,依次在3層和4層之間用人力拖車(chē)把鋼結(jié)構(gòu)倒掛至宴會(huì)廳施工地點(diǎn)。鋼柱桅桿采用吊裝作業(yè),其中包含：鋼柱和桅桿的加固,鋼柱的搬移、起吊和就位等一系列措施。

3.2 吊裝步驟

吊架制作完畢后即可進(jìn)行吊裝作業(yè)。首先根據(jù)待吊構(gòu)件的部位選擇合適的位置將吊架進(jìn)行固定,原則上是在不影響構(gòu)件上行的前提下使吊架主立桿盡可能靠近構(gòu)件待安裝的部位；為方便吊架移動(dòng),吊架底板與混凝土支撐面不做錨栓連接處理,但底板與接觸的混凝土結(jié)構(gòu)面盡可能緊密貼合(可選擇鑿平逐步凸起的混凝土澆面、用楔形墊塊墊平低洼處)；將纜風(fēng)繩與吊架可靠連接,并將鋼絲攬風(fēng)繩的另一端與已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)梁與柱相交處可靠固定,用卡頭緊固。完成吊架安裝工作后,用卡具將待吊構(gòu)件與手拉葫蘆掛鉤可靠連接,緩緩拉動(dòng)葫蘆鏈條,使構(gòu)件在葫蘆的牽引下緩緩上升至超過(guò)預(yù)埋錨栓頂面20 mm左右,旋轉(zhuǎn)構(gòu)件使地板螺栓孔定位對(duì)準(zhǔn)錨栓,再緩緩松動(dòng)葫蘆,使鋼柱緩緩下降至支撐柱底的混凝土上,對(duì)照經(jīng)緯、水準(zhǔn)儀校正構(gòu)件的垂直度及水平度,一切數(shù)據(jù)都控制在允許誤差范圍內(nèi)后,緊固鋼柱的錨栓螺母,完成一個(gè)鋼柱的吊裝作業(yè)；用相同的方法完成鋼柱的吊裝。鋼柱的吊裝順序是從?軸交⑥軸的鋼柱開(kāi)始,向軸交①軸鋼柱逐步推進(jìn),鋼柱吊裝示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 鋼柱吊裝示意圖

3.3 鋼柱吊裝

鋼柱吊裝有十字型與H型。根據(jù)鋼構(gòu)件的重量和吊點(diǎn)情況,準(zhǔn)備足夠不同長(zhǎng)度與不同規(guī)格的鋼絲繩和卡環(huán)。同時(shí)配好爬梯與纜風(fēng)繩等一系列小型工具。安裝過(guò)程中首先對(duì)預(yù)埋件施行復(fù)測(cè),在基礎(chǔ)上進(jìn)行放線。鋼柱吊點(diǎn)鋪設(shè)在鋼柱上方,采用4個(gè)臨時(shí)對(duì)接耳板為吊點(diǎn)。吊裝之前,下節(jié)鋼柱頂面和本節(jié)鋼柱底面的泥土與浮銹要徹底剔除,保持上下鋼柱之間連接接觸頂緊。下節(jié)鋼柱的頂面標(biāo)高與軸線偏離與鋼柱扭曲值必須控制在規(guī)范規(guī)定當(dāng)中,另外上節(jié)鋼柱吊裝要考慮反向偏移回歸原位的處理,節(jié)節(jié)相互糾偏,規(guī)避發(fā)生累積誤差偏大。

鋼柱吊裝到指定位置,鋼柱的中心線須與下部段鋼柱的中心線重疊,四邊同時(shí)兼顧,活動(dòng)雙夾板平穩(wěn)插入下節(jié)柱對(duì)應(yīng)的安裝耳板上,穿好連接螺栓,連接好臨時(shí)連接夾板,并及時(shí)拉設(shè)纜風(fēng)繩對(duì)鋼柱進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)固。穩(wěn)固后,即可進(jìn)行初校,以便鋼柱及斜撐的安裝[6]。安裝前要對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行復(fù)測(cè),并進(jìn)行放線。依據(jù)鋼柱的底標(biāo)高調(diào)好螺桿上螺帽,然后鋼柱直接安裝到位。安裝過(guò)程中柱身上綁扎爬梯,便于施工人員上下施工。當(dāng)鋼柱吊到就位上方200 mm時(shí),應(yīng)停機(jī)穩(wěn)定,對(duì)準(zhǔn)螺栓孔和十字線后,緩慢下落,下落中應(yīng)避免磕碰地腳螺栓絲扣,當(dāng)柱腳剛與基礎(chǔ)接觸后應(yīng)停止下落,檢查鋼柱四邊中心線與基礎(chǔ)十字軸線對(duì)準(zhǔn)情況(四邊要兼顧)和柱腳下的鋼墊板位置、數(shù)量是否正確,如有不符應(yīng)立即調(diào)整(調(diào)整時(shí),需3人操作,1人移動(dòng)鋼柱、1人協(xié)助穩(wěn)固,另1人進(jìn)行檢測(cè)),經(jīng)調(diào)整鋼柱的就位偏差在3 mm以?xún)?nèi)后,再下落鋼柱,使之落實(shí),收緊4個(gè)方向的纜風(fēng)繩,擰緊地腳鎖緊螺母,如受環(huán)境條件限制,不能拉設(shè)纜風(fēng)繩時(shí),則可采用在相應(yīng)方向上以硬支撐的方式進(jìn)行固定和校正[6],見(jiàn)圖4。

圖4 鋼柱臨時(shí)固定、校正和調(diào)整

先在柱身標(biāo)定標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn),然后以水準(zhǔn)儀測(cè)定其差值,利用柱腳底板下調(diào)整螺母來(lái)調(diào)整鋼柱的標(biāo)高和垂直偏差?；蚣訙p柱腳底板下的斜墊片、墊塊來(lái)調(diào)整鋼柱的標(biāo)高。墊板與基礎(chǔ)面和柱底面的接觸應(yīng)平整、緊密。二次澆灌混凝土前,墊板間應(yīng)焊接固定。由于受螺桿長(zhǎng)度影響,螺帽無(wú)法調(diào)配,可在原先疊加墊板進(jìn)行墊平,四角配設(shè)墊板后,由專(zhuān)人進(jìn)行測(cè)量抄平,鋼柱直接安裝就位。每個(gè)墊板不宜過(guò)多。墊板和基礎(chǔ)以及底面的接觸應(yīng)平整與整齊,鋼柱和對(duì)應(yīng)的鋼梁吊裝結(jié)束后,及時(shí)調(diào)整校正,并告知土建單位對(duì)地腳進(jìn)行混凝土灌注,進(jìn)一步穩(wěn)固鋼柱,見(jiàn)圖5。鋼柱內(nèi)需澆灌混凝土?xí)r,土建單位應(yīng)及時(shí)介入。底層鋼柱安裝、焊接,經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后,即可澆灌細(xì)石混凝土,在灌漿施工中,邊灌入、邊攪動(dòng),以防產(chǎn)生氣泡。

圖5 鋼柱標(biāo)高的調(diào)整

4 鋼柱桅桿吊裝質(zhì)量控制措施

4.1 吊點(diǎn)固定不到位及不合理

鋼柱吊點(diǎn)加固后嚴(yán)格對(duì)吊點(diǎn)一一排查,確保工程吊點(diǎn)牢固,并檢查鋼柱接觸面是否存在摩擦跡象。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工得知,檢查吊裝過(guò)程中,未出現(xiàn)滑動(dòng)、脫吊、脫鉤等現(xiàn)象。針對(duì)吊點(diǎn)設(shè)置不合理的問(wèn)題,在吊點(diǎn)受力上計(jì)算,施工過(guò)程中,根據(jù)鋼柱吊裝受力模擬分析,確定吊點(diǎn)位置。在鋼柱起吊前做好吊點(diǎn)位置的檢查工作,保證吊點(diǎn)位置正確。施工過(guò)程中,應(yīng)對(duì)一般鋼柱吊點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,鋼柱的變形與受力狀況達(dá)到要求,也未發(fā)現(xiàn)鋼柱呈現(xiàn)失穩(wěn)以及搖晃過(guò)大的跡象。

4.2 桅桿設(shè)置存在偏差問(wèn)題

對(duì)桅桿的設(shè)置進(jìn)行控制,施工之前對(duì)桅桿安裝施行全過(guò)程勘察,定位好桅桿鋪設(shè)位置,使其接近鋼柱安裝部位。桅桿底部和樓層混凝土接口處用楔形墊塊墊平,采取經(jīng)緯儀校對(duì)桅桿垂直與鋪設(shè)纜風(fēng)繩結(jié)合結(jié)構(gòu)拉實(shí)加固。從實(shí)施過(guò)程中看,桅桿的設(shè)置符合鋼柱吊裝的要求,桅桿垂直度、平整度在控制范圍內(nèi),纜風(fēng)繩拉結(jié)固定牢固,未出現(xiàn)晃動(dòng)、傾斜的情況。 鋼柱定位精確,螺栓埋設(shè)固定、人工幫扶定位存在偏差,鋼柱地腳螺栓的埋設(shè)采用固定框輔助,它直接關(guān)系到整個(gè)鋼柱的安裝質(zhì)量。

4.3 預(yù)埋螺栓整體就位

鋪設(shè)好地腳螺栓預(yù)埋位置控制線(基軸線或中心線)與地平下的標(biāo)高線。地腳螺栓預(yù)設(shè)過(guò)程中,必須先對(duì)每對(duì)地腳螺栓群和預(yù)埋板加固,逐漸變成螺栓支架。利用三層樓板鋼筋綁扎,用螺栓支架固定就位與支撐加固,最后軸線和標(biāo)高相對(duì)符合。

預(yù)埋螺栓的制作精度要求:預(yù)埋螺栓中到中的間距不大于2 mm, 預(yù)埋螺栓頂端的相對(duì)高差不大于2 mm。施工過(guò)程中應(yīng)注意保管好預(yù)埋螺栓支架,避免樓板鋼筋綁扎之間產(chǎn)生刮撞,從而影響螺栓支架與螺栓產(chǎn)生偏移或變形,對(duì)預(yù)埋螺栓支架需做加固處理。填埋螺栓整體就位,必先找準(zhǔn)埋件上周邊4根固定角鋼的縱橫向中心線(事先測(cè)量并刻出符號(hào)),將其與測(cè)量好的基準(zhǔn)線符合；其次使用水準(zhǔn)儀測(cè)量埋件四角上螺栓頂面的標(biāo)高,發(fā)現(xiàn)高度不準(zhǔn)時(shí)埋件下邊4根固定角鋼的周邊角下用角鋼磨平。在施工現(xiàn)場(chǎng)樓板混凝土澆筑之前,要多次反復(fù)核對(duì)地腳螺栓位置和標(biāo)高,并且對(duì)螺紋涂抹黃油,打上油紙,外部套上套管。整個(gè)施工澆筑過(guò)程中,要對(duì)預(yù)埋螺栓支架進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)位移立馬調(diào)整。

當(dāng)鋼柱起吊到指定的具體位置上方200 mm時(shí),停止提高并安裝好鋼柱穩(wěn)定,核準(zhǔn)螺栓孔之間的十字線后,放慢速度,下落時(shí)注意觀察,防止磕碰地腳螺栓；對(duì)無(wú)法安裝螺栓孔者必要時(shí)適當(dāng)調(diào)整鋼柱位置,不得敲擊硬裝。當(dāng)柱腳和基礎(chǔ)對(duì)接后停止下落,查看鋼柱周邊中心線和基礎(chǔ)十字軸線對(duì)準(zhǔn)水平線與柱腳下的底部墊板位置,材料參數(shù)是否合理,發(fā)現(xiàn)不符合必須立馬調(diào)整(調(diào)整時(shí),需3人操作,1人移動(dòng)鋼柱、1人協(xié)助穩(wěn)固, 另1人利用經(jīng)緯儀沿鋼柱90° 方向進(jìn)行檢測(cè)), 經(jīng)過(guò)整理, 鋼柱的就位偏差在3 mm 內(nèi),再下落鋼柱,使之落實(shí)。使用柱腳底板下的螺母零件經(jīng)常調(diào)整鋼柱的標(biāo)高與垂直偏差,通過(guò)經(jīng)緯儀分別實(shí)行復(fù)核校對(duì)完工,加速擰緊地腳鎖緊螺母,4個(gè)不同方向的地腳螺栓擰緊方式要同一個(gè)方向。最后及時(shí)對(duì)地腳施工進(jìn)行二次灌漿,鋼柱從而進(jìn)一步穩(wěn)定,見(jiàn)圖6。

圖6 鋼柱柱腳二次灌漿示意圖

5 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合某酒店工程,對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程重點(diǎn)難點(diǎn)之處進(jìn)行了分析并提出了解決辦法。但在實(shí)際施工過(guò)程中由于施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制等因素造成鋼結(jié)構(gòu)的吊裝施工難度較大,質(zhì)量缺陷較多,成了鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量中的軟肋。為此，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝過(guò)程的質(zhì)量控制是鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。