大型雕塑鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝

張傳寧 張斌 鄭紅衛(wèi)

廣州中虹建設工程有限公司 廣東 廣州 510620

引言

本工程項目為大型復雜鋼結(jié)構(gòu)雕塑，施工地點位于河道水面，造型復雜無先例，受方案確定和河道水文條件制約，施工工期被壓縮到三個月，只有常規(guī)工期的1/3，施工方案經(jīng)反復論證選用模塊化建造技術，將整體拆分13個小單元分塊同步制作，拼裝成上下兩個吊裝單元整體吊裝，兩吊裝單元外形和結(jié)構(gòu)重心與常規(guī)構(gòu)件區(qū)別很大，施工現(xiàn)場創(chuàng)造性采用雙機同側(cè)抬吊、高空接力平移、高空后調(diào)平等工藝措施現(xiàn)場成功完成現(xiàn)場吊裝，確保了工程按期完工。

1 項目概況

本項目位于陜西省寶雞市鳳縣，雕塑工程坐落于嘉陵江鳳縣縣城雙石鋪鎮(zhèn)河道內(nèi)，為高出水面35m的立體鳳凰雕塑（如圖1所示）。

圖1 完成雕塑造型

該雕塑自湖水靜水面起算高度35m，主體下部為混凝土平臺，后尾中部設兩支撐柱，主體鳳凰造型自混凝土平臺起算高度30m，下部為大片白色浮云，后部為隨風飄揚九尾，兩翼翼展25.1m，主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)件為無縫鋼管，節(jié)點為管桁架相貫焊接和焊接球，雕塑外皮為S304不銹鋼板鍛打成型，次結(jié)構(gòu)為角鋼及圓管焊接[1]。

2 下部整體吊裝

本工程位于河道內(nèi)，當?shù)貨]有具備加工條件室內(nèi)場地，且現(xiàn)場工期限定為3個月，綜合各方面條件，施工采用模塊化建造方式，利用河道水面燈具基礎已硬化場地，結(jié)合河道內(nèi)自行硬化地面，將雕塑外皮切分為13個單元同步加工，主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在加工廠完成加工散件現(xiàn)場拼裝，主體及雕塑外皮最終拼接成上下兩個吊裝單元進行整體吊裝，盡最大可能減少高空作業(yè)，加快現(xiàn)場施工進度。

2.1 下部整體構(gòu)件

下部構(gòu)件高度14.2m，長度32.6m，上部寬度5.31m，下部寬度7.78m，前半部分為雕塑身體下部和底部浮云，后半部分為雕塑飄揚的尾部，雕塑尾部斷面尺寸小，無法配置主結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)僅前半部分有，整個下部構(gòu)件重量80%集中在前半段，形成“前重后輕，前強后弱”的整體格局。

2.2 下部整體構(gòu)件位置

下部構(gòu)件安裝平臺設計標高是水面上7m ，平臺厚度1m，主平臺設五根直徑1.8m混凝土柱支承，平臺后側(cè)設置兩根直徑1.8m混凝土柱支承尾部，高度分別為8.9m和8.5m，拼裝平臺為河道面，為水面下1m，下部構(gòu)件整體拼裝位置考慮吊裝需要，安排支承平臺側(cè)邊，盡可能靠近支承平臺。

2.3 下部整體構(gòu)件吊裝方案

選用兩臺500噸汽車吊，就位于下部構(gòu)件和支承平臺外側(cè)，兩臺吊車分別承受前后兩部分重量，起吊后，先將構(gòu)件整體提升略高于支承平臺高度，隨后兩臺吊機同步壓低吊臂將構(gòu)件平移，在構(gòu)件提升和平移期間兩臺吊機動作嚴格控制同步，避免由于吊臂動作不同步，引起兩吊機吊重分配波動，以及被吊構(gòu)件額外應力引起構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，構(gòu)件平移到位后緩慢下落，待構(gòu)件下部預留連接孔與支承平臺預埋連接錨栓對接，完成支承固定后吊機卸鉤，完成吊裝[2]。

2.4 實施情況

現(xiàn)場吊機于2018年5月17日上午到達，次日（18日）上午吊機就位，并配齊配重具備起吊條件，至下午6點完成吊裝構(gòu)件底部臨時支承清理開始起吊，歷時半小時完成（如圖2所示），起吊過程吊裝構(gòu)件沒有異常變形和異響，剛度較弱尾部不銹鋼外皮沒有發(fā)現(xiàn)變形破壞，表明兩吊機動作同步協(xié)調(diào)，至晚9點，平臺和尾部兩柱支撐連接施工完成，兩吊車卸鉤移位。

圖2 下部構(gòu)件起吊平移

3 上部整體吊裝

3.1 上部整體構(gòu)件

上部吊裝構(gòu)件高度15.9m，寬度25.0m，前后尺寸12.24m，左右基本對稱，由于兩翼向后側(cè)外伸，整體構(gòu)件重心在兩翼間構(gòu)件外部，構(gòu)件內(nèi)部為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，吊點選擇限制在結(jié)構(gòu)節(jié)點部位，吊點選擇在兩翼中部，吊點與重心偏心，起吊后構(gòu)件整體將后仰，用上部主體結(jié)構(gòu)的3D打印縮比模型模擬也得到證實，模型模擬結(jié)果預判后仰角度在10°左右[3]。

3.2 上部整體構(gòu)件位置

上部拼裝位置位于支承平臺偏右側(cè)前方，由于構(gòu)件形狀特殊重心偏高，地面拼裝過程外伸兩翼下部設置臨時支承結(jié)構(gòu)，吊裝前將全部拆除清理，構(gòu)件整體起吊離地后將無法再次落地，上部構(gòu)件的起吊過程不可逆，上下構(gòu)件對接面距離地面21m。

3.3 上部整體構(gòu)件吊裝方案

綜合起吊構(gòu)件位置和場地情況，將兩500t汽車吊站位選擇在上部構(gòu)件拼裝位置兩側(cè)，構(gòu)件離地后在低位將構(gòu)件進行水平平移，轉(zhuǎn)移到支承平臺正前方，平移距離約15m，平移期間構(gòu)件重量在左右兩吊機有轉(zhuǎn)移過程，類似空中接力，由右側(cè)吊機為主逐步轉(zhuǎn)到左側(cè)吊機為主。

構(gòu)件離地后，明確預判構(gòu)件后仰，根據(jù)實際后仰角度及構(gòu)件底座前后高差，確定高空兩構(gòu)件對接是否需要調(diào)平，若確定調(diào)平將在構(gòu)件背部加焊調(diào)平桁架，并進行地面調(diào)平測試，所測扳平構(gòu)件起吊力以選擇高空調(diào)平吊機。

將構(gòu)件提升至高空預設高度，兩吊機同步轉(zhuǎn)臂，將構(gòu)件后移至已就位下部構(gòu)件上空，降低高度將上構(gòu)件后側(cè)低位接口接近下構(gòu)件，此時上構(gòu)件前側(cè)接口將明顯高于后側(cè)接口，調(diào)平吊機就位，由接口部位人員將調(diào)平吊機吊鉤掛上調(diào)平桁架末端，調(diào)平吊機緩慢加力，將后仰的上構(gòu)件扳平[4]。

三臺吊機同步下放，將調(diào)平后上構(gòu)件下放至對接面可施工高度，接口位置施工人員進行接口法蘭盤連接螺栓對穿及擰緊作業(yè)，之后調(diào)平吊機卸鉤撤離，兩主吊機逐步卸載，但仍需維持鋼絲繩緊繃受力狀態(tài)，接口施工人員進行接口法蘭盤對接焊接作業(yè)，待全部對接法蘭焊接完成后，兩吊機完全卸載，卸鉤撤離，完成吊裝作業(yè)。

3.4 實施情況

3.4.1 起吊及空中平移。2018年5月18日下午2點開始上構(gòu)件吊裝，離地后整體構(gòu)件后仰明顯，平移過程左側(cè)遠處吊機吊臂外伸角度較平，吊臂剛度較弱，兩吊機間空中接力重量轉(zhuǎn)移過程中，構(gòu)件在空中有短暫急速下墜，幸虧左側(cè)吊機實際及時反應加力，將下墜構(gòu)件剎停在半空。

3.4.2 增設調(diào)平桿及試調(diào)平。完成橫向平移后，將上部構(gòu)件緩慢下方至接近地面位置，經(jīng)現(xiàn)場綜合研判，構(gòu)件整體后仰，底座前后離地距離相差約25cm，嚴重影響高空對接，確定按預案連夜在構(gòu)件后側(cè)增設調(diào)平桁架，至晚九點調(diào)平桁架完成焊接，現(xiàn)場安排70t汽車吊進場調(diào)平測試，經(jīng)反復調(diào)整起吊力，歷時2h完成，為隨后的高空調(diào)平打下基礎。

3.4.3 二次起吊及調(diào)平。次日上午9點48分開始二次起吊，如圖3所示，底部后側(cè)為調(diào)平桁架，兩主吊機同步抬升轉(zhuǎn)臂，歷時12分，于10點整將上構(gòu)件吊運至下構(gòu)件接口位置，調(diào)平吊機就位，另配50t吊機一臺用于保障高空掛鉤人員安全，此時二大二小四臺吊機同步作業(yè)，現(xiàn)場地面人員嚴密監(jiān)控謹防吊機吊臂碰撞，對接面前后明顯偏差，由于調(diào)平過程經(jīng)歷過地面測試，高空調(diào)平過程歷時30min順利完成，之后按計劃三吊機同步下放，于11點開始對接面安裝螺栓對穿安裝，前期上下兩個部分主體構(gòu)件為配對制作，對接面11處，連接面共計88套連接螺栓全部順利對穿，期間未動火擴孔，全部對接工作于下午近3點完成[5]。

圖3 構(gòu)件二次起吊

4 結(jié)束語

采用模塊化建造方式分塊制作，拼裝層上下兩個吊裝單元進行整體吊裝，極大壓縮工期，對提高施工質(zhì)量和降低安全事故概率有幫助，下部構(gòu)件左右重量、剛度分布不均，嘗試雙機抬吊模式同步抬升，上部構(gòu)件雙機空中接力完成水平移位，并打破地面調(diào)平后起吊常規(guī)，創(chuàng)造性采用三機配合高空調(diào)平模式完成整體吊裝，為日后大體量特殊體型構(gòu)件整體吊裝提供借鑒。