異型采光頂鋼絲繩軟平臺施工關鍵技術

謝代勝

1.工程概況

本工程為三李城商業(yè)中心采光頂工程，其有橢圓形的異型采光頂1 座，具體為橢圓形的異形鋼構雨棚，頂標高約23.6m，長向最長為21.4m，短向長為20m。采光井的反梁高度為0.9m，寬度為0.4m，豎向、水平鋼筋為三級鋼雙排φ12@150。由于工期及工序要求，現(xiàn)場不具備采用滿堂腳手架的施工條件，本工程擬采用鋼絲繩軟平臺配合鋼管腳手架進行施工。

2.工藝特點

2.1 節(jié)約下部空間

采用鋼絲繩軟平臺施工采光頂，與下部其他施工作業(yè)互不影響。如若采用傳統(tǒng)方式施工，滿堂腳手架會大量占用采光頂下部場地，導致其他施工作業(yè)無法開展，造成空間浪費。

2.2 安全性較高

鋼絲繩軟平臺自重較輕，結構受力均勻合理，可確保施工荷載可靠地傳遞給結構主體。同時，與傳統(tǒng)滿堂腳手架施工方式相比，其搭設過程無需人員高空作業(yè)，極大地增加了施工安全系數(shù)。

2.3 節(jié)約施工工期

由于采光頂施工高度較高，滿堂腳手架的搭設及拆除時間較長，且其會長期占用采光頂下部空間，影響下部其他施工作業(yè)，從而影響整體施工進度。若采用上下空間隔離的鋼絲繩軟平臺，不僅不占用采光頂下方空間，而且便于各專業(yè)交叉施工，最大程度地節(jié)省了工期[1]。

2.4 節(jié)約施工成本

鋼絲繩軟平臺只需在頂層將鋼絲繩拉緊固定即可進行施工，避免由下至上搭設滿堂腳手架的傳統(tǒng)施工方式，節(jié)省了腳手架鋼管租賃費及人員搭設拆除作業(yè)費用，有效降低了施工成本。

3.工藝原理

改變采用滿堂腳手架進行采光頂施工的傳統(tǒng)方式，從日常生活中常見的蜘蛛網(wǎng)、羽毛球拍等軟體網(wǎng)狀結構實物中獲取靈感，形成軟體網(wǎng)狀結構施工平臺設計構想。軟體網(wǎng)狀結構由外圍結構和網(wǎng)體構成，在采光井工程施工中，可將采光井結構反梁視為外圍結構，將鋼絲繩對穿形成的索網(wǎng)視為網(wǎng)體，通過在結構反梁中預留鋼絲繩孔洞，解決鋼絲繩索網(wǎng)與結構反梁二者間的連接問題。通過對鋼絲繩索網(wǎng)施加張力，使其具有一定強度、剛度和韌性。最后，在此懸空索網(wǎng)結構上方鋪設墊板并搭設鋼管腳手架，形成采光井結構安裝操作平臺。

4.工藝流程

該鋼絲繩軟平臺為一種網(wǎng)狀復合承重的懸空結構，其結構體系由鋼索網(wǎng)、木方、膠合板等構件組成[2]。

在采光頂結構反梁施工時，提前預埋PVC 套管。待反梁施工完畢后，在預埋的PVC 套管中穿設鋼絲繩。待鋼絲繩索網(wǎng)形成后，采用手拉葫蘆、千斤頂及鋼絲繩緊線器對鋼絲繩施加張力，張力達到設計值后，使用錨索鎖具及鋼絲繩卡扣對鋼絲繩進行固定限位。之后在鋼絲繩網(wǎng)上方按照設計間距鋪設木方，木方鋪設完畢后，在其上方滿鋪膠合板。待膠合板鋪設完畢后，可在其上方加鋪一層防火阻燃布，避免采光頂鋼結構焊接施工時產(chǎn)生的火星引燃膠合板，至此形成一個可承受施工荷載的懸空索網(wǎng)軟平臺。最后需對軟平臺進行荷載試驗，結構驗證可靠后方可投入使用。

鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺搭設工藝流程為：采光頂結構反梁內(nèi)預埋PVC 套管→對穿鋼絲繩網(wǎng)格→對鋼絲繩施加張力并固定限位→鋼絲繩網(wǎng)上方鋪設木方→木方上方滿鋪膠合板→膠合板上方滿鋪防火布→搭設固定鋼管腳手架→荷載試壓、檢查驗收。

5.施工要點

5.1 預埋PVC 套管

在布置PVC 套管前，需對設計好的索網(wǎng)軟平臺進行受力計算，校核無誤后，依據(jù)鋼絲繩布置間距，在采光頂下方結構反梁施工時預埋PVC 套管，套管直徑需大于鋼絲繩直徑，本工程PVC 套管規(guī)格為φ25mm。

由于結構反梁在鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺中起到約束鋼絲繩索網(wǎng)的關鍵性作用，在其施工完成后，需檢查其是否存在質(zhì)量缺陷。與此同時，還應對預埋PVC 套管的完整性進行檢查。

5.2 鋼絲繩交織布置

鋼絲繩的規(guī)格需根據(jù)施工荷載進行計算選取，本工程鋼絲繩規(guī)格為φ17.5mm，在橢圓形采光頂短軸方向依照間距600mm 布置，長軸方向依據(jù)間距1200mm 布置。

在橢圓形鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺中，短軸方向鋼絲繩為主索，長軸方向鋼絲繩為非主索，因此鋼絲繩對穿時，應先穿短軸方向，后穿長軸方向，且索網(wǎng)不能形成兩層獨立的縱橫網(wǎng)片，但由于現(xiàn)場不易在上下鋼絲繩交匯處設置“U”形夾具，因此采用交叉布置方式，相鄰兩根鋼絲繩錯開隔位編繩施工，且均遵照從中間向兩側(cè)布置的原則。

本工程采光頂鋼結構安裝使用塔吊進行，不會對鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺產(chǎn)生作用力，鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺只需要承載自身鋼絲繩、膠合板、木方、移動式鋼管腳手架及施工人員的重力。

5.3 鋼絲繩張拉與緊固

鋼絲繩索網(wǎng)形成后，需對其施加張力使其保持張緊狀態(tài)。施加張力前，需對鋼絲繩的張緊端與固定端進行合理分配，并依照“先長軸方向后短軸方向，從中間開始對稱向兩側(cè)進行”的原則。本工程對鋼絲繩施加張力的主要工具為手拉葫蘆、千斤頂及鋼絲繩緊線器，在使用緊線器之前，應對緊線器進行檢查，主要是從緊線器的結構和表面查看，確保緊線器是完好無損的，防止緊線器在使用過程中出現(xiàn)故障，造成不必要的損失和意外。

本工程張拉數(shù)值為18kN，張拉作業(yè)前應明確張拉力設計值，在張拉時需嚴格按照張拉力設計值進行施工，張拉完成后亦需對張拉力進行核對。達到張拉力設計值后，需將鋼絲繩的張緊端用3個鋼絲繩專用卡扣進行固定，且注意卡扣末端需預留足夠的鋼絲繩長度，本工程不小于10m。采光頂結構反梁鋼絲繩固定方式參見圖1。

圖1 結構反梁鋼絲繩固定示意圖

5.4 木模板平臺搭設

鋼絲繩索網(wǎng)穿設完畢后，為規(guī)避鋼絲繩受力后滑移的風險，需在索網(wǎng)各縱橫交錯點使用鐵絲進行綁扎，尤其需要重視索網(wǎng)周圈橫縱交錯點，確保其綁扎牢靠。

木模板平臺搭設前，需首先在索網(wǎng)上方緊貼鋼絲繩鋪設一道水平安全密目網(wǎng)，防止施工時物品掉落發(fā)生危險。緊接著，在水平安全密目網(wǎng)上方搭設方木及膠合板平臺。本工程采用200mm×50mm×4000mm 規(guī)格的木方，鋪設完畢后在其上方滿鋪厚18mm 膠合板。木方與鋼絲繩二者間需用鐵絲進行綁扎限位，膠合板與木方之間需使用鋼釘固定在一起，以便提高索網(wǎng)平臺的整體穩(wěn)定性，避免鋼絲繩、木方與膠合板三者相互之間發(fā)生滑移。

5.5 搭設鋼管腳手架

木模板平臺搭設完畢后，鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺已然形成，但因采光頂施工高度與軟平臺搭設高度相差較大，需在軟平臺上方搭設鋼管腳手架。同時，由于異型采光頂各部位標高不一，因此，鋼管腳手架的搭設高度需隨采光頂安裝部位標高的變化進行動態(tài)調(diào)整，且二者間高度差需保持在1200mm 以內(nèi)，便于施工人員進行采光頂結構的安裝。

鋼管腳手架上部四周需滿掛安全網(wǎng)設置安全防護，防護欄桿高度可隨施工凈高動態(tài)調(diào)整，但其與采光頂施工部位的間距應不大于300mm。與此同時，為規(guī)避傾覆風險，需在鋼管腳手架外側(cè)設置纜風繩，纜風繩一端固定在鋼管腳手架四周立桿上部，另一側(cè)固定在結構反梁上。

5.6 索網(wǎng)軟平臺拆除

索網(wǎng)平臺拆除與搭設過程相反，依照后搭設的先拆、先搭設的后拆的原則，拆除作業(yè)由上而下、由內(nèi)向外進行，嚴禁內(nèi)外同時作業(yè)。

拆除時，應首先拆除軟平臺上方木模板平臺，拆卸順序需遵照從中間開始向四周進行的原則。緊接著，對鋼絲繩索網(wǎng)進行拆卸，拆卸順序需遵循先短軸后長軸，從中間向兩側(cè)對稱進行的原則。鋼絲繩拆除完成后，結構反梁上預留的PVC 孔洞需采用注漿填塞搗實。在索網(wǎng)軟平臺拆卸過程中，需對下部進行安全隔離防護，防止拆卸過程中零部件掉落發(fā)生危險[3]。

6.效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

異型采光頂采用索網(wǎng)軟平臺進行施工，從材料角度出發(fā)，節(jié)省了大量的腳手架鋼管及附件的租賃費用；其次從人工角度出發(fā)，避免了超高腳手架搭設、拆除的人工費用。由此可見，采用鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺對異型采光頂進行施工，相較滿堂腳手架的傳統(tǒng)施工平臺，施工成本明顯降低。

6.2 社會效益

在異型采光頂工程施工中，鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺的出現(xiàn)將取代搭設滿堂腳手架的傳統(tǒng)施工方式，極大降低了施工平臺的搭設難度，且其施工速度快、效率高，提高了施工安全性，實現(xiàn)了上下空間隔離效果，避免空間浪費。同時，鋼絲繩索網(wǎng)軟平臺安拆過程中產(chǎn)生的噪聲較小，改善了滿堂腳手架搭設過程中噪聲污染的情況。

7.結語

實踐表明，采用索網(wǎng)軟平臺進行施工，將有效解決采光頂工程及下部各分項工程交叉影響和相互制約關系，且其結構合理、操作簡便，經(jīng)濟效益和社會效益較高，具有較高的推廣應用前景。