超高超長混凝土懸挑板錯層布置的施工方法

錢少波（中鐵建工集團有限公司，上海 200333）

伴隨著我國現(xiàn)代化的快車道推進深度，各種超高層建筑物如雨后春筍般出現(xiàn)，而隨著人們對建筑外立面的美觀要求越來越高，外形也從原來的矩形逐漸演變的奇新特異。特別是針對辦公樓、寫字樓、展示中心的公建建筑領(lǐng)域，建筑師們?yōu)榱送怀鲎约旱奶攸c，常常設(shè)計出各種造型獨特、外形新穎的建筑，不僅給結(jié)構(gòu)設(shè)計師提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計難題，也給施工過程的安全措施增加了很大的難度。

1 工程概況

南京江寧天印健康創(chuàng)新園項目，工程地址位于江蘇省南京市江寧區(qū)福英路與格致路西北側(cè)，項目總占地面積為131 731 m2，規(guī)劃總的建筑面積為 563 613 m2。項目主要建設(shè)包括 25 棟單體和地下室，主要內(nèi)容包括 A 01～A 04（3棟 16 層和 1 棟單層），B 01～B 09（5 棟 19 F、2 棟 12 F、1 棟 23 F 和 1 棟 2 F），C 01～C 03（3 棟 4 F）和室外連廊，地下室總體 -1 F，局部 2 F，主樓的結(jié)構(gòu)形式采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。其中 A-01 棟、B-01 棟、B-05 棟共計 3 棟高空存在懸挑結(jié)構(gòu)，層高為 4 m，最長懸挑構(gòu)件為3.6 m，懸挑構(gòu)件寬度為 15 m，懸挑高度為 60 m。

整個樓棟的懸挑構(gòu)件設(shè)計分為兩個方向錯層布置，層高4 m，均在 60 m 高空有伸出結(jié)構(gòu)外邊的 3.6 m 懸挑構(gòu)件，同時連續(xù)四層。根據(jù)現(xiàn)場情況，施工安全要求模板支撐架不僅需要承受本層懸挑構(gòu)件傳遞的荷載，還需要承受上層荷載傳遞的荷載]，同時還需要搭設(shè)雙排的防護架，確保施工人員的操作安全。如果采用普通的懸挑工字鋼施工，則需要采用 63 # 工字鋼，間距 1 m 布置才能滿足荷載要求，既不經(jīng)濟也不實用，因此需要研制一種新型的架體，即可以承受構(gòu)件結(jié)構(gòu)荷載的同時，也可以保證施工人員的安全。

2 工程重難點

針對項目的特點，技術(shù)人員通過對比各種方案設(shè)計，參考相關(guān)文獻資料，最后確定的具體方法是設(shè)計一種類似于花籃螺栓懸挑腳手架，采用專門制作的底托設(shè)計解決施工措施及安全防護的問題，具體特點如下。

（1）本懸挑底托的設(shè)計，承受的荷載是普通腳手架體懸挑工字鋼的 3 倍，同時預(yù)留的一定的安全系數(shù)。

（2）整個懸挑底托不僅僅作為上部結(jié)構(gòu)施工的模板架體（承重架）的基礎(chǔ)，還要作為外防護架的底板基礎(chǔ)，即同時作為承重架和防護架的基礎(chǔ)。

（3）架體底座的主要受理采用多個花籃拉桿形式設(shè)計，以拉為主，底部斜撐只作為安全儲備，不參加荷載計算。

（4）考慮到花籃上部鋼絲繩需要設(shè)置在梁上，但是梁的混凝土強度需要一定時間才能達到設(shè)計強度，因此整個架體下沉一層，以確保受拉邊梁的混凝土強度滿足計算要求。

（5）因為懸挑底托下沉設(shè)置，層高為 4 m，整個內(nèi)模架的高度超過了 8 m，因此整個工藝包含了多個超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，屬項目安全管理的重中之重。

3 施工工藝流程/研究的過程

3.1 高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體設(shè)計系統(tǒng)

如圖 1 所示。

圖1 高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體設(shè)計系統(tǒng)圖

3.2 高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體加工安裝

高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體施工，由多個懸挑主梁單元組成，每個懸挑主梁由上拉桿、下?lián)螚U、懸挑主梁、內(nèi)外架體組成。

（1）懸挑主梁：采用 22 a # 工字鋼，截面尺寸為 220 mm×110 mm×7.5 mm，長度為 9 m（單根重量為 297.63 kg），工字鋼上部焊接 4 處吊耳板，壁厚為 10 mm，間距從懸挑端開始分別為 800 mm、1 000 mm、1 000 mm、900 mm，中間設(shè)置 14 # 橫向工字鋼一方面用于加固懸挑主梁，防止變形，另一方面將模架模數(shù)與主梁不匹配，通過橫向連接件將豎向荷載傳遞至懸挑主梁上。

（2）上拉桿件：采用 4 根Φ22 的花籃拉桿，上拉桿與主梁吊耳板采用 8.8 級 M 22 高強螺栓連接，上拉節(jié)點獨立設(shè)置，且結(jié)構(gòu)支撐梁在上拉桿與結(jié)構(gòu)連接處有足夠的承載能力，斜拉桿拉結(jié)到框架梁上，按倒八字形式拉結(jié)，且需分層設(shè)置。高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體斜拉桿八字形式布置如圖 2 所示。

圖2 高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體斜拉桿八字形式布置圖

（3）下?lián)螚U件：采用 16 # 工字鋼，長度為 6.54/5.86 m，上部距主梁端部 400 mm，上部與主梁采用 8.8 級 M 20 的高強螺栓連接，下部與 7 層梁板 KL8/13 層梁板 L 27 上面預(yù)埋 M-1（-12×400×300）螺栓連接；M-1 埋件做法見圖 3，中間設(shè)置橫向連接件，保證下?lián)螚U及主梁的整體穩(wěn)定性；

（4）架體：內(nèi)模架、外腳手架架體需同時考慮、計算、施工，外腳手架為雙排腳手架，采用Φ48 mm×2.7 mm 的鋼管，間距 1 500 mm，步距 1 800 mm，連墻件兩步兩跨設(shè)置。內(nèi)模架為盤扣式鋼管腳手架，步距 1 500 mm，且上部采用鋼筋桁架樓承板形式，自身具有一定的剛度，根據(jù)規(guī)范底部架體間距可較大設(shè)置，無支撐間距可達 3 m，整體穩(wěn)定性好，底部操作平臺采取硬防護安全措施。構(gòu)件架體加工、安裝如圖 3 所示。

圖3 高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體加工、安裝示意圖

3.3 質(zhì)量控制措施

（1）本工藝屬于由多個超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程組合而成的一個復(fù)雜而且具有很大危險性的專項工程，項目技術(shù)管理人員應(yīng)根據(jù)工程項目實際情況，組織對所有參與的施工人員進行針對性的技術(shù)交底，對工程質(zhì)量目標(biāo)分解后的重難點實施針對性技術(shù)引導(dǎo)與檢查。

（2）項目總工程師對整個工程項目的施工質(zhì)量負(fù)責(zé)，還需要對工程質(zhì)量滿足設(shè)計圖紙要求及相關(guān)的政府法規(guī)、規(guī)范及建設(shè)單位相關(guān)要求負(fù)責(zé)。

（3）項目施工質(zhì)量管理人員必須對進場的所有施工用材料按設(shè)計要求進行檢查，不符合要求的材料禁止用在本項目工程實體結(jié)構(gòu)上。

（4）因本懸挑平臺屬于自己設(shè)計，因此考慮在場內(nèi)加工，具體要求如下：① 加工所有的材料的品種、級別、規(guī)格尺寸、相關(guān)性能指標(biāo)等應(yīng)符合本項目方案的設(shè)計要求，不得以次充好。② 工字鋼的長度、尺寸必須與設(shè)計圖紙相符。③ 在樓層混凝土施工過程中，及時做好 U 形板的預(yù)埋和花籃拉桿的預(yù)埋預(yù)留工作，預(yù)埋的孔洞位置必須準(zhǔn)備，避免后期安裝困難。④ 型鋼進場前，必須對相關(guān)的質(zhì)量證明文件進行檢查，同時做好進場后的復(fù)試工作，使用前須進行防銹處理，整個過程必須安排專人進行管理。⑤ 懸挑承力架的懸挑工字鋼梁、花籃螺栓拉桿、預(yù)埋板等零部件使用前必須檢查其焊縫、螺紋的完整性及有效性；重復(fù)使用的需檢查其懸挑型鋼、拉桿、花籃螺栓等部件的銹蝕深度，不合格者嚴(yán)禁使用。⑥ 懸挑鋼管腳手架的鋼構(gòu)件應(yīng)存放于室內(nèi)。如存放于露天環(huán)境下，應(yīng)有油氈或防水帆布加蓋，并有排水措施，雨后及時檢查。螺栓和其他小零件應(yīng)用木箱或麻袋、編織袋等容器分類貯存于室內(nèi)，并做好防銹處理。⑦ 拆除下懸挑鋼管腳手架的懸挑工字鋼梁、花籃拉桿、連接件等零部件必須檢查其焊縫、螺紋的完整性及有效性；檢查工字型鋼、花籃螺栓和拉桿等部件的銹蝕深度，及時分類整理、除銹、上油及油漆。懸挑鋼梁、拉桿等鐵制品應(yīng)每年涂刷一次。⑧ 確立懸挑鋼管腳手架懸挑工字鋼梁、花籃拉桿、預(yù)埋件等零部件的使用折舊報廢制度。

3.4 安全相關(guān)要求

（1）本工藝屬于由多個超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程組合而成的一個復(fù)雜而且具有很大危險性的專項工程，施工操作人員必須具有相關(guān)的操作證書，進場教育并且培訓(xùn)合格后方可開始施工。

（2）施工過程中涉及到高空作業(yè)，必須掛好安全帶，拉設(shè)好生命線，專職的安全管理人員全程旁站監(jiān)督。

（3）型鋼梁安裝時，必須在配置兩個司索工，地面和樓面的指揮需要時刻小心，避免發(fā)生意外。當(dāng)有超過 5 級及以上的大風(fēng)時，必須立即停止吊裝作業(yè)。

（4）懸挑平臺施工完成后，必須做好驗收，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理同意后，方可進行上層腳手架的搭設(shè)工作。

4 結(jié) 語

南京江寧天印健康創(chuàng)新園項目采用了高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體施工工法，施工速度快，施工質(zhì)量可靠、經(jīng)濟合理，外觀觀感好。應(yīng)用過程中，相對于傳統(tǒng)的懸挑架及復(fù)雜的組合鋼梁形式腳手架，每層可節(jié)約工期約 5 d，每棟 6 F，共計 3 棟主樓，共計可節(jié)約工期約 90 d。針對不同懸挑構(gòu)件的長度，現(xiàn)場可根據(jù)實際情況進行調(diào)整拉桿數(shù)量。

（1）懸挑長度 ≤1.8 m，1 根花籃拉桿；

（2）1.8 m ＜ 懸挑長度 ≤3 m，2 根花籃拉桿；

（3）3 m ＜ 懸挑長度 ≤5 m，4 根花籃拉桿；

（4）5 m ＜ 懸挑長度 ≤8 m，8 根花籃拉桿；

依次類推，原則上可以解決所有大懸挑構(gòu)件的施工難題。

基于以上原理，從而既達到可以給高空多向錯層不同懸挑長度混凝土構(gòu)件施工的效果，也可以達到給不同層高周轉(zhuǎn)使用的效果，結(jié)合高空多向錯層超長懸挑混凝土構(gòu)件架體施工工法的相關(guān)內(nèi)容，可以廣泛用于建設(shè)工程中高空超長懸挑混凝土構(gòu)件施工，因此該施工工法基本可以應(yīng)用于任何長度、任何方向、任何層數(shù)，任何層高懸挑構(gòu)件架體的施工，尤其是高空多向錯層的懸挑結(jié)構(gòu)，具有安全可控，適用范圍廣的特點，具有的一定的推廣應(yīng)用價值。