高空超長跨度連體鋼連廊施工技術研究與應用

許永忠 賈志文 張孝宗 王波 陳奇

0 引言

隨著國內多高層、綜合體等建筑的增多，陸續(xù)出現(xiàn)大跨度、大噸位、不規(guī)則連體高空連廊，并且由于裙房、地下室等下部結構的影響，導致施工場地尤其狹小，無法直接使用大型機械進行吊裝，針對該工程特點，通過專業(yè)研討、團隊創(chuàng)新，成功地解決了在狹小場地下，對高空超長跨度、大噸位、不規(guī)則的連體鋼連廊進行施工，為以后類似工程提供了相應的技術、管理經驗。

1 工法特點

1.1 降低成本

在現(xiàn)有中型塔式起重機以及常規(guī)噸位汽車吊作為施工機械的前提下，通過拆分加工、高空重組的方式解決了大噸位復雜節(jié)點高空安裝的難題，過程中充分利用機械的性能、按照規(guī)范及設計要求合理拆分及重組復雜節(jié)點，大大降低了大量大型機械進出場及相關配套措施的投入，從而降低了總體施工成本[1]。

1.2 節(jié)省工期

在施工過程中，對工作面的完整性要求較低，可以分區(qū)分塊進行流水作業(yè)，也可以多個工作面同步進行，在機械與勞動力上有較大的協(xié)調空間，有利于施工過程增加機械與勞動力以提高整體施工進度。

1.3 降低風險保證安全

選用中小型機械進行施工，避免了大型機械對基坑和地下室已完成結構的不良影響。

1.4 占用場地少

絕大部分構件原位安裝，不需額外占用場地進行整體拼裝，工程現(xiàn)場交通更通暢，避免影響其他班組施工進程。

2 施工工藝操作要點

2.1 施工流程

連廊高空安裝部分整體思路以框架結構安裝思路進行安裝，施工過程中，按照工作面移交順序、構件進場順序等進行調整。施工順序以局部形成穩(wěn)定框架為原則從建筑中部向兩側進行拼裝，保障施工安全的同時，盡量減少累積誤差[2]?？傮w按照如下步驟進行施工：

第一步：安裝下節(jié)點拉設纜風繩進行臨時穩(wěn)定（若需高空拼裝節(jié)點則優(yōu)先進場進行原位拼裝、施焊、驗收）；

第二步：安裝下弦桿，以及下層鋼梁，局部形成穩(wěn)定結構；

第三步：安裝剩余下限鋼梁，全部校正完成后施焊并鋪設樓承板以提供安全的工作面（此時下方鋼管腳手架可拆除）；

第四步：安裝直腹桿，拉設纜風繩進行臨時穩(wěn)定（若直腹桿整體重量超重，則連續(xù)吊裝進行對接校正后進行下一道工序）；

第五步：安裝上弦桿（若弦桿超重，則先安裝臨時支撐，再分段吊裝弦桿進行對接），如圖1 上弦桿安裝圖所示；

圖1 上弦桿安裝圖

第六步：安裝斜腹桿，進一步加強直腹桿穩(wěn)定性，如圖2斜腹桿安裝圖所示；

圖2 斜腹桿安裝圖

第七步：安裝主梁形成空間穩(wěn)定結構（若鋼梁超重或者懸挑，則先安裝臨時支撐，再吊裝鋼梁進行安裝或對接），如圖3 主梁安裝圖所示；

圖3 主梁安裝圖

第八步：安裝其余鋼梁（若鋼梁超重或者懸挑，則先安裝臨時支撐，再吊裝鋼梁進行安裝或對接），如圖4 其余鋼梁安裝圖所示；

圖4 其余鋼梁安裝圖

第九步：安裝完成，如圖5 安裝完成圖所示。

圖5 安裝完成圖

2.2 節(jié)點安裝方法

鋼節(jié)點處于塔吊吊裝能力范圍內的構件由塔吊直接吊裝就位，通過全站儀進行與支座點焊固定，并拉設纜風繩進行臨時穩(wěn)定。在塔吊無法整體吊裝的情況下，將對其進行優(yōu)化分割，主要拆分位置為斜腹桿牛腿和下弦桿牛腿，牛腿拆分后，按照原設計圖，會出現(xiàn)少部分板件無法直接現(xiàn)場焊接的問題，因此將對節(jié)點板件進行優(yōu)化分割，使其可以在現(xiàn)場進行分割和拼裝。

分割原則如下：

（1）優(yōu)先降低直腹桿部分長度。

（2）分割斜腹桿牛腿（塔吊性能范圍內，優(yōu)先考慮斜腹桿及其下牛腿直接整體加工運輸至現(xiàn)場吊裝，以減少現(xiàn)場焊縫）。

（3）分割斜腹桿牛腿豎向加勁肋（按照生產工藝進行分割，散發(fā)至現(xiàn)場進行焊接）。

（4）分割型鋼或箱型節(jié)點牛腿（牛腿個數(shù)按照塔吊性能進行確定）（塔吊性能范圍內，優(yōu)先考慮牛腿和對應下弦桿直接整體加工運輸至現(xiàn)場吊裝，以減少現(xiàn)場焊縫）。

由于節(jié)點下方有支座，桁架方向有弦桿和斜腹桿，側向還有多角度剛接樓層梁連接，導致節(jié)點區(qū)域板件構成復雜，若直接分割，則有大量焊縫現(xiàn)場無法焊接。

因此，分割過程的重點是對節(jié)點牛腿板件進行重新調整，將所有需電渣焊的焊縫改成氣體保護焊和手工焊，分割時盡量減少現(xiàn)場散裝板件，在調整時注意防止厚板的層狀撕裂，確保工程質量不受影響。

第一步：節(jié)點考慮分割成三部分和節(jié)點板運送至現(xiàn)場，安裝過程先將紅色直腹桿部分的節(jié)點吊裝就位，通過與支座點焊進行臨時固定[3]；

第二步：吊裝弦桿部分節(jié)點，通過提前設置碼板與其對接，矯正形位后對稱施焊，防止焊接應力過大導致變形，主節(jié)點焊接完成后需要對其進行適當?shù)谋丶扒么?，盡量釋放其殘余應力，待冷卻后還需對現(xiàn)場焊縫進行超聲波探傷，確保合格后進入下一道工序；

第三步：主節(jié)點安裝完成后，對主節(jié)點定位進行重新矯正和劃線，隨后安裝零件板，在不影響后續(xù)焊接的前提下，連續(xù)點焊安裝零件板，安裝完成后，統(tǒng)一進行焊接，焊接完成后對焊縫進行超聲波探傷，確保節(jié)點質量。

現(xiàn)場施工保障措施，在現(xiàn)場超重節(jié)點現(xiàn)場施工前，選擇一個同類不超重節(jié)點進行同方法深化設計，并在加工廠內部按照現(xiàn)場工序進行拼裝，由現(xiàn)場施焊人員進行工廠內節(jié)點拼裝預演，通過工廠內操作預演，積累實操經驗，進一步保證現(xiàn)場施工質量。

2.3 臨時支撐施工

路基箱下方設置厚度10mm，長度與路基箱寬相等，寬度與混凝土梁寬度相等的鋼板，每個點位設置3 塊，對路基箱進行抬高，防止頂板板面受力。

施工過程中監(jiān)測路基箱下?lián)锨闆r，若出現(xiàn)下?lián)狭拷咏?0mm，則使用吊機和千斤頂。

2.4 反頂施工

拼裝場地區(qū)域，由于要使用路基箱上頂板進行傳力轉換，而且由于后澆帶，部分拼裝區(qū)域下部混凝土梁處于懸臂狀態(tài)，因此考慮對路基箱轉換的力進行二次傳遞，反頂點。

其中洋紅色支撐點為拼裝支撐，紅色支撐點為汽車吊支腿點，施工過程優(yōu)先考慮使用塔吊施工，在不使用汽車吊的情況下，可不設紅色反頂支撐。

每個點設置一個Φ219mm×10 的反頂支撐，從頂板下開始直到基礎底板，與板面接觸位置用廢鋼板作轉換。

3 安全措施

（1）要求項目各參建方安全管理體系建設情況，確保各單位安全監(jiān)督管理組織機構完善，項目經理、項目技術負責人、專職安全員等符合相關要求，到崗履職[4]。

（2）根據(jù)國家及省市相關規(guī)定做好危險性較大工程方案編制及論證工作，方案編制、審批、論證程序合規(guī)。

（3）進場施工人員證照驗證。審查進場施工人員中電工、起重指揮、電焊工、吊車司機等特種作業(yè)人員證照是否齊全、實際操作人員是否與名單相符。

（4）進場施工機械儀器驗證。審查進場汽車吊、履帶吊、電焊機、氧氣乙炔、經緯儀、水準儀、全站儀、手動工具的檢測證明、合格證等。

（5）對施工方案重點管控要點進行監(jiān)督檢查，針對本工程對大跨度構件支撐設計、定位、垂直度控制，對重型構件吊裝時，吊機型號選用、吊機站位、構件吊點設置等進行過程審核，確保重點細節(jié)安全合理。

（6）進場施工人員安全技術交底。督促施工總包、專業(yè)分包做好對施工人員的各項安全技術交底工作，有書面記錄[5]。

（7）加強高空作業(yè)管理，對項目硬件設施，如豎向爬梯、焊接平臺、高空水平生命線、防墜器等設施檢查管理，要求所有工作面全部覆蓋，為操作工人提供安全的作業(yè)環(huán)境。

（8）加強消防管理工作，對于鋼結構專業(yè)，存在焊接作業(yè)，要求項目在焊接作業(yè)時，做好消防管控工作，嚴格按照動火審批制度，消除作業(yè)面安全、消防隱患，同時焊接作業(yè)時配備接火斗、看護人等具體相關要求。

4 環(huán)保措施

（1）成立對應的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章制度，加強對工程材料、設備、建筑垃圾、的控制和治理，遵守有關防火及廢棄物處理的規(guī)章制度。

（2）對施工現(xiàn)場合理布置，并執(zhí)行分區(qū)管理，做好標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

（3）對施工中可能影響到的各種公共設施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，加強實施中的監(jiān)測、應對和驗證。

（4）優(yōu)先選用先進的環(huán)保機械，降低噪音污染，將施工噪音控制在允許值以下。

（5）盡量避免夜間施工，同時采用接火斗、防火罩等防止光污染措施，減少對周邊居民的影響。

（6）對施工場地道路進行硬化，設置固定自動噴水裝置，定期對道路及周邊場地進行灑水降塵，防止塵土飛揚，污染周圍環(huán)境。

5 效益分析

本工法在明湖國際細胞產業(yè)園項目工程應用中累計提前工期30 天，節(jié)約材料費用52.86 萬元，節(jié)約機械臺班費用60 萬元，節(jié)約人工費30 萬元。如下表1 所示。

表1 經濟效益分析表

6 結語

綜上所述，鋼結構在施工過程中，采用可周轉材料與可回收利用材料，減少了建筑垃圾的產生；施工現(xiàn)場噪音小，廢氣及廢水等排放少，符合綠色環(huán)保的社會發(fā)展趨勢。通過在工程實體中的應用，提高工程質量，優(yōu)化使用功能，同時保證工期。為以后類似工程積累成功的施工經驗。本工程以其優(yōu)良的質量特色、先進的技術應用，吸引了業(yè)界同行的觀摩借鑒，充分體現(xiàn)了建筑科技發(fā)展以大項目為依托的示范作用。