馬來(lái)西亞登嘉樓開(kāi)啟橋高聳異形變截面塔樓施工技術(shù)

陳 萬(wàn) 吳 昊

中國(guó)華西企業(yè)有限公司 廣東 深圳 518034

1 工程概況

馬來(lái)西亞登嘉樓開(kāi)啟橋位于馬來(lái)西亞瓜拉登嘉樓市中心，是連接瓜拉登嘉樓南北岸的交通樞紐和地標(biāo)性景觀建筑。本項(xiàng)目共4座塔樓，結(jié)構(gòu)高度74.77 m，分別坐落在2個(gè)76 m×28 m×4 m水中主墩承臺(tái)的東西兩側(cè)（圖1）。塔樓上部由長(zhǎng)35 m跨高空鋼結(jié)構(gòu)連廊連接，連廊正下方為橋面。與連廊對(duì)應(yīng)一側(cè)有觀光懸挑平臺(tái)；塔頂有鋼結(jié)構(gòu)塔尖和鋼桅桿，鋼桅桿高32 m；塔樓下部結(jié)構(gòu)與開(kāi)啟橋的設(shè)備間和控制室相連[1-3]。

塔樓為鋼筋混凝土筒體，墻厚5 0 0 m m，局部800 mm，采用變截面，筒體底部為梯形，頂部為長(zhǎng)方形。內(nèi)部鋼筋混凝土旋轉(zhuǎn)樓梯設(shè)計(jì)作為筒體的加強(qiáng)構(gòu)件，電梯井附著于塔樓外墻。塔樓外墻裝飾采用花崗巖石材干掛，連廊和觀光臺(tái)采用玻璃幕墻和鋁塑板，塔樓頂部為通風(fēng)百葉窗，塔尖為銅板幕墻，塔樓筒體兩側(cè)設(shè)計(jì)有采光玻璃窗（圖2）。

圖1 主墩及塔樓平面

2 工程重、難點(diǎn)分析

2.1 周邊環(huán)境

塔樓位于河道入?？谖恢?，項(xiàng)目位于河道中央。前期施工時(shí)，鋼便橋作為臨時(shí)通道，后期橋面作為施工通道。塔樓附屬建筑和構(gòu)造多，塔尖鋼桅桿高度較高，對(duì)塔吊的布置和搭拆難度大。

2.2 塔樓截面及結(jié)構(gòu)復(fù)雜

塔樓采用異形變截面，底部為（5 m＋8 m）×7 m梯形，頂部為8.1 m×3.7 m長(zhǎng)方形；墻厚500 mm，連廊高度范圍內(nèi)墻體厚度800 mm；內(nèi)部為鋼筋混凝土旋轉(zhuǎn)樓梯，梯段踏步數(shù)量變化多，休息平臺(tái)凈高高度不統(tǒng)一；橋面到連廊之間的高度范圍內(nèi)，塔樓筒體以外增加了電梯井結(jié)構(gòu)；橋面以下地下室結(jié)構(gòu)與塔樓剪力墻相連。

2.3 預(yù)埋螺栓多

連廊鋼結(jié)構(gòu)跨度大，采用空腹桁架結(jié)構(gòu)，與塔樓連接節(jié)點(diǎn)多，通過(guò)大量群組穿墻預(yù)埋螺栓與塔樓相連，塔樓標(biāo)高和軸線的控制質(zhì)量直接影響到后期連廊的安裝。觀光臺(tái)和橋面控制室鋼結(jié)構(gòu)也在墻身上設(shè)計(jì)有大量預(yù)埋螺栓，影響模板的施工。

2.4 施工平臺(tái)設(shè)置難度大

塔樓外圍為封閉的鋼筋混凝土筒體，筒體本身無(wú)有效的結(jié)構(gòu)屋面作為卸料平臺(tái)，筒體內(nèi)外通道只有7個(gè)窗洞口，特別是在裝飾裝修階段，材料的運(yùn)輸成為難題。

2.5 塔樓下部工作多

塔樓下方是橋面和開(kāi)啟機(jī)械部分的施工，塔樓和橋面的工作均在關(guān)鍵線路上，同時(shí)施工會(huì)產(chǎn)生垂直交叉作業(yè)，安全隱患大。

3 方案技術(shù)分析與策劃

3.1 剪力墻施工

塔樓為變截面，且結(jié)構(gòu)連接多、預(yù)埋螺栓多，不利于爬?；蚧Ｊ┕ぃ虼四０弩w系采用木模。塔樓樓梯休息平臺(tái)變化多，凈高不統(tǒng)一，施工時(shí)先進(jìn)行剪力墻施工，休息平臺(tái)預(yù)留鋼筋，樓梯踏步和休息平臺(tái)二次澆筑。為保證墻身混凝土澆筑質(zhì)量，混凝土一次澆筑高度4.6 m。

3.2 外墻腳手架設(shè)計(jì)

本塔樓外墻腳手架的設(shè)計(jì)和分段不同于普通建筑物或高聳構(gòu)筑物。本項(xiàng)目塔樓需要充分考慮塔身結(jié)構(gòu)、附著物結(jié)構(gòu)及裝飾、裝修等工作的施工工序，否則難以充分發(fā)揮外墻腳手架的作用，或?qū)е率┕o(wú)法正常進(jìn)行。

1）腳手架分4段設(shè)計(jì)，第1段采用落地式腳手架，第2～4段采用懸挑式腳手架，懸挑腳手架的型鋼支撐通過(guò)預(yù)埋螺栓與塔樓剪力墻連接，并用鋼絲繩卸荷。

2）在腳手架分段高度范圍內(nèi)，為保證離墻最小距離滿足模板安裝和外墻石材安裝要求，垂直搭設(shè)的腳手架會(huì)有一部分離墻距離過(guò)大，需要對(duì)此進(jìn)行專門設(shè)計(jì)：斜面坡度較小的兩側(cè)，加長(zhǎng)小橫桿，向內(nèi)增加操作面寬度；斜面坡度較大的一側(cè)，采用多排腳手架設(shè)計(jì)，靠?jī)?nèi)側(cè)的立桿與塔樓斜坡一致，保證腳手架平臺(tái)離墻距離滿足施工要求。

3）觀光平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)及其外裝飾超出塔樓腳手架范圍，除了搭設(shè)該部分塔樓腳手架外，還需要進(jìn)行觀光平臺(tái)外裝飾腳手架二次搭設(shè)。為了滿足觀光平臺(tái)外裝飾施工及其上部腳手架拆除需要，第4段腳手架須設(shè)置在連廊和觀光臺(tái)屋面以上（圖3）。

3.3 塔尖腳手架設(shè)計(jì)

圖2 塔樓立面

圖3 腳手架與塔吊布置立面

塔尖外形為錐體，如搭設(shè)普通雙排腳手架，會(huì)因上部結(jié)構(gòu)和外裝飾距離外架太遠(yuǎn)，而造成無(wú)法進(jìn)行上部施工。塔尖腳手架下段立桿以第4段懸挑腳手架型鋼支撐作為基礎(chǔ)，上段立桿搭設(shè)在塔尖鋼結(jié)構(gòu)橫連上，腳手架隨著塔尖往上收縮，形成錐形的封閉性腳手架。塔尖以下鋼桅桿同塔尖鋼結(jié)構(gòu)一起分段安裝，塔尖以上鋼桅桿采用整段一次性吊裝，因此塔尖腳手架只需要拆除塔尖頂1.5 m高度。

3.4 塔吊布置

1）每個(gè)主墩布置1臺(tái)SCT6024塔吊，臂長(zhǎng)60 m，可覆蓋2座塔樓的全部區(qū)域。塔樓截面較小，塔吊離塔樓太遠(yuǎn)將不利于塔吊附墻的布置；離塔樓太近時(shí)，則塔樓大量的外挑構(gòu)件將影響塔吊的降節(jié)和拆除，且塔吊吊鉤無(wú)法覆蓋太近的施工區(qū)域。因此，在定位前，根據(jù)塔吊頂升套架平臺(tái)和駕駛室的外框尺寸，進(jìn)行塔吊拆除過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，確保塔樓各段腳手架、觀光臺(tái)的外裝飾等外挑構(gòu)件不會(huì)在塔吊拆除過(guò)程中產(chǎn)生碰撞。

2）塔吊設(shè)置2道附墻，第1道設(shè)置在塔樓＋45.00 m標(biāo)高處，第2道設(shè)置在塔樓＋74.20 m標(biāo)高處。根據(jù)塔吊性能參數(shù)，最大自由高度44.55 m，滿足施工要求。

3.5 卸料平臺(tái)設(shè)計(jì)

內(nèi)裝修的材料主要為混凝土砌體材料和油漆膩?zhàn)?，外裝飾材料主要為干掛花崗巖及其連接件等零星材料。轉(zhuǎn)運(yùn)材料的平臺(tái)，連廊以上可利用連廊和觀光臺(tái)屋面，橋面以下部分可利用承臺(tái)和橋面，橋面到連廊以下部分須設(shè)置卸料平臺(tái)。卸料平臺(tái)與窗洞口連接，實(shí)現(xiàn)塔樓內(nèi)部和外部材料的傳遞。

4 施工要點(diǎn)

4.1 剪力墻施工

4.1.1 塔樓測(cè)量及軸線投射

對(duì)塔樓的施工作業(yè)層進(jìn)行劃分，并計(jì)算每層標(biāo)高的內(nèi)外墻截面尺寸。軸線測(cè)量?jī)x器采用激光經(jīng)緯儀，塔樓四周布設(shè)軸網(wǎng)控制點(diǎn)（圖4），每次軸線測(cè)量和復(fù)核時(shí)，經(jīng)緯儀均架設(shè)在固定的軸線控制點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)塔樓底部的后視點(diǎn)后，在已拆模的剪力墻上進(jìn)行軸線投射，在剪力墻上彈出控制線，同時(shí)引測(cè)內(nèi)部控制線，并與外部控制線復(fù)核。模板安裝的復(fù)核也采用激光經(jīng)緯儀投射，因塔樓2個(gè)側(cè)面的斜面在縱橫軸線方向的斜面坡度是變化的，因此兩側(cè)的斜面在復(fù)核結(jié)構(gòu)和模板尺寸時(shí)，須按照該墻體軸線到結(jié)構(gòu)邊的截面斜長(zhǎng)來(lái)計(jì)算。

標(biāo)高控制點(diǎn)設(shè)置在垂直面的剪力墻上，采用長(zhǎng)50 m鋼尺，剪力墻拆模后引測(cè)在每一層的剪力墻上，并對(duì)每一層內(nèi)外標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。

4.1.2 模板安裝和加固

模板在地面進(jìn)行放樣制作，組拼成大塊，分塊吊裝安裝。每一層的模板需對(duì)預(yù)埋插筋部分模板和變截面非標(biāo)模板重新制作和替換。

剪力墻加固對(duì)拉螺桿采用三段式對(duì)拉螺桿，螺桿分為內(nèi)桿和外桿，內(nèi)桿和外桿通過(guò)專用錐形套筒連接。先安裝內(nèi)墻模板，模板和背楞通過(guò)螺桿外桿和錐形套筒加固，加固后，安裝對(duì)拉螺桿內(nèi)桿。最后安裝外墻模板，并用螺桿外桿進(jìn)行加固（圖5）。

圖4 塔樓軸線控制點(diǎn)平面分布示意

圖5 剪力墻螺桿加固示意

鋼連廊和觀光臺(tái)有大量穿墻群組螺栓預(yù)埋，采用定位鋼板固定。該部分剪力墻先進(jìn)行螺栓定位板和預(yù)埋螺栓的安裝和加固，再進(jìn)行木模板的安裝和加固。定位鋼板同時(shí)用作該部分的混凝土模板。

4.1.3 混凝土澆筑

混凝土采用拖泵澆筑，剪力墻澆筑高度較高，澆筑過(guò)程中使用串筒分層澆筑，保證混凝土傾落高度不大于2 m，防止混凝土離析。剪力墻混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度并拆除模板后，進(jìn)行樓梯模板的安裝。

4.2 塔樓腳手架施工

1）懸挑腳手架基礎(chǔ)采用型鋼支撐，型鋼支撐由懸挑工字鋼梁、下部支撐組成。懸挑工字鋼梁采用預(yù)埋螺栓與塔樓連接，下部支撐一端與工字鋼梁焊接，另一端通過(guò)預(yù)埋螺栓與塔樓連接。在懸挑工字鋼梁上焊立桿定位筋和鋼絲繩下拉環(huán)，在剪力墻上預(yù)埋上拉環(huán)，鋼絲繩通過(guò)上下拉環(huán)，進(jìn)行懸挑架的二次卸荷（圖6）。

2）塔樓陽(yáng)角處的懸挑型鋼支撐與墻面不垂直，需要根據(jù)實(shí)際尺寸現(xiàn)場(chǎng)焊接。該部分的工字鋼梁上需安裝槽鋼橫梁，保證立桿有足夠的接觸面（圖7）。

3）塔樓靠電梯井一側(cè)墻體為垂直面，搭設(shè)雙排腳手架。與電梯井相對(duì)一面為上部向內(nèi)凹斜面，斜度較大，在剪力墻結(jié)構(gòu)施工階段，先搭設(shè)雙排腳手架，完成剪力墻模 板拆除后，增加內(nèi)立桿，形成多排腳手架（圖8）。

圖6 懸挑架型鋼支撐示意

圖7 塔樓懸挑架平面

4）塔樓2個(gè)側(cè)面為上部往外凸斜面，坡度較小，不采用多排腳手架。在搭設(shè)雙排腳手架時(shí)，加長(zhǎng)小橫桿，并在小橫桿上鋪設(shè)跳板，搭設(shè)內(nèi)護(hù)欄（圖9）。

圖8 多排懸挑腳手架

圖9 加內(nèi)護(hù)欄懸挑腳手架

4.3 卸料平臺(tái)安裝使用

1）每座塔樓分別在兩側(cè)設(shè)置2個(gè)卸料平臺(tái)，卸料平臺(tái)寬2.0 m、長(zhǎng)1.6 m，穿過(guò)外架，設(shè)置在每層的窗洞口位置，與窗洞口連接固定，用鋼絲繩拉設(shè)固定在上一層窗洞口或預(yù)埋在剪力墻的拉環(huán)上。

2）卸料平臺(tái)由工字鋼主梁、主梁橫連、下橫梁、鋼絲繩、平臺(tái)腳手板和護(hù)欄組成。工字鋼主梁共2道，通過(guò)主梁橫連焊成整體，主梁外框?qū)挾刃∮诖岸纯趯挾?，靠窗端頭根據(jù)墻體的寬度設(shè)置定位撐，防止卸料平臺(tái)在窗口內(nèi)外滑動(dòng)，并用窗臺(tái)預(yù)埋螺栓壓緊；下橫梁長(zhǎng)度為2.2 m，焊在主梁底部，與主梁一同形成平臺(tái)；鋼絲繩吊環(huán)焊在下橫梁端部。

3）平臺(tái)上鋪設(shè)腳手板，三面設(shè)置鋼管防護(hù)，與塔樓腳手架圍合形成封閉的護(hù)欄，但卸料平臺(tái)與腳手架之間不得進(jìn)行連接。腳手架立桿和橫桿的設(shè)計(jì)和搭設(shè)應(yīng)避開(kāi)卸料平臺(tái)（圖10）。

4.4 觀光臺(tái)施工

1）鋼結(jié)構(gòu)連廊和觀光平臺(tái)部位，腳手架搭設(shè)時(shí)避開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)與墻體連接節(jié)點(diǎn)部位。待鋼結(jié)構(gòu)安裝完畢后，對(duì)腳手架進(jìn)行加固，拆除連廊和觀光平臺(tái)內(nèi)部的第3段腳手架至觀光平臺(tái)底部。

2）為保證觀光臺(tái)懸挑架工字鋼安裝的安全，先進(jìn)行底部外裝飾腳手架施工平臺(tái)的搭設(shè)。觀光平臺(tái)懸挑腳手架的工字鋼與觀光臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)用U形螺栓固定，架體上部與玻璃幕墻窗洞口拉結(jié)，下部斜撐與鋼結(jié)構(gòu)拉結(jié)。

3）待觀光臺(tái)上部外裝飾完成后，拆除懸挑腳手架及工字鋼，然后進(jìn)行底部鋁塑板安裝（圖11）。

圖10 卸料平臺(tái)

圖11 觀光臺(tái)懸挑腳手架

4.5 塔尖施工

1）根據(jù)塔吊的性能，將塔尖結(jié)構(gòu)分成3節(jié)，每節(jié)塔尖用塔吊進(jìn)行整體吊裝，塔尖外架立桿搭設(shè)在塔尖鋼結(jié)構(gòu)橫連上，隨著塔尖鋼結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)度一同搭設(shè)。第3節(jié)塔尖頂部預(yù)留套管，塔尖鋼桅桿穿過(guò)套管后與塔尖對(duì)接固定。

2）在地面完成之后再進(jìn)行吊裝鋼桅桿上部的接閃器和銅帶，下部的對(duì)接工作在腳手架走道上實(shí)施。

4.6 塔吊安裝與拆除

1）塔吊吊鉤高度超過(guò)塔尖桅桿高度，2個(gè)主墩的塔吊高差不小于一個(gè)3 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度。

2）受現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制，塔吊拆除時(shí)吊車只能在橋面占位，塔吊降節(jié)到位后，進(jìn)行塔吊部分配重卸載，完成大臂拆除后，再將平衡臂調(diào)轉(zhuǎn)方向，拆除剩余配重和平衡臂，最后進(jìn)行塔帽、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)等構(gòu)件的拆除。為保證大臂的順利拆除，塔吊引進(jìn)平臺(tái)應(yīng)朝向橋面。

3）使用塔吊進(jìn)行第3段和第4段腳手架的拆除，在第3段腳手架拆除后，進(jìn)行塔吊和附墻的拆除。塔吊第2道附墻拆除時(shí)，將塔樓百葉窗窗洞口作為通道口；塔吊第1道附墻拆除時(shí)，使用第2段腳手架作為操作平臺(tái)和通道。第1段和第2段腳手架使用汽車吊進(jìn)行拆除。

5 安全保證措施

1）塔樓施工期間，腳手架高度始終大于結(jié)構(gòu)高度。腳手架立面懸掛阻燃密目式安全網(wǎng)，外圍設(shè)踢腳板；鄰近橋面一側(cè)采用網(wǎng)眼10 mm×10 mm的鍍鋅鋼絲網(wǎng)，全高度范圍內(nèi)做防穿刺防護(hù)。

2）扣件式腳手架架體及連墻件、臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接螺栓和焊縫、預(yù)埋螺栓等應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果須滿足要求。

3）結(jié)合本工程的特點(diǎn)，剪力墻與架體采用φ12 mm的鋼筋一端與短鋼管進(jìn)行焊接，另一端通過(guò)植筋植入剪力墻混凝土中，植筋過(guò)程中保證孔深和清孔質(zhì)量，并對(duì)植筋質(zhì)量進(jìn)行非破壞性拉拔試驗(yàn)，保證連墻件的拉結(jié)力。

4）塔吊拆除前編制專項(xiàng)方案，指定吊車行走路線和吊車占位，并進(jìn)行橋面承載力復(fù)核，對(duì)受力薄弱點(diǎn)采取加強(qiáng)措施。

5）與觀光臺(tái)底部外裝飾施工平臺(tái)連接的外架，進(jìn)行連墻件的加密設(shè)置。

6 結(jié)語(yǔ)

在登嘉樓開(kāi)啟橋項(xiàng)目4座主墩塔樓施工中，采用激光投射軸線的方法有效地解決高聳構(gòu)（建）筑物因場(chǎng)地限制造成的無(wú)法測(cè)設(shè)的問(wèn)題；三段式對(duì)拉螺桿可有效保證異形模板形狀和截面；多排懸挑腳手架可保證不同角度的斜面施工；在洞口設(shè)置裝卸料平臺(tái)能很好地利用塔身洞口進(jìn)行內(nèi)外材料傳輸；腳手架頂部擴(kuò)大平臺(tái)和局部懸挑腳手架搭設(shè)解決了外凸構(gòu)件施工難題；塔形腳手架為塔尖分段施工提供了作業(yè)平臺(tái)；根據(jù)外形尺寸和施工流程設(shè)置塔吊，滿足了施工要求。通過(guò)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和策劃，巧妙地完成了項(xiàng)目施工。

同時(shí)，部分工藝方法值得研究和改進(jìn)，如：采用激光經(jīng)緯儀投射軸線時(shí)，由于外架和跳板的阻擋，難以保證一次性投射到位，需要二次引測(cè)；觀光臺(tái)懸挑腳手架為觀光臺(tái)外裝飾施工帶來(lái)便利，但懸挑工字鋼設(shè)置在觀光臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)上，相對(duì)于安裝在塔樓剪力墻上，增加了拆除懸挑工字鋼的工序，對(duì)觀光臺(tái)底部鋁塑板的施工進(jìn)度有一定影響。