珠海機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工方案評(píng)選

李聰聰，唐明成，楊高勇，張樂(lè)樂(lè)，馬勛宇

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司，廣東 珠海 519000）

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)憑借其強(qiáng)度高、相對(duì)質(zhì)量小、抗震性好、造型美觀、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大空間、大跨度建筑領(lǐng)域。我國(guó)大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這些大型工程的完成離不開如今日益成熟的鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)。本文基于珠海機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工，分析介紹了4 種不同的鋼結(jié)構(gòu)安裝施工方案在機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)施工中的應(yīng)用，在施工部署、施工工藝、施工所需時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行比較分析，并對(duì)其進(jìn)行了總結(jié)。

2 工程概況

珠海機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目一期工程（一標(biāo)段）（以下簡(jiǎn)稱為機(jī)場(chǎng)樞紐項(xiàng)目）位于廣東省珠海市金灣區(qū)珠海機(jī)場(chǎng)北側(cè)。項(xiàng)目地上2 層，地下2 層，局部地下3 層，結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)+鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋體系。本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)主要分布于屋蓋、采光頂、客車站臺(tái)、觀光電梯。鋼材主要材質(zhì)為Q355B、Q420B，總工程量為1 544 t，其中屋面網(wǎng)架重達(dá)1 360 t。

3 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工方案

3.1 汽車吊下底板吊裝方案

汽車吊作為鋼結(jié)構(gòu)安裝的重要施工機(jī)械，也是方案施工中主要垂直運(yùn)輸工具，在選擇與布置中需要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的影響因素。結(jié)構(gòu)施工時(shí)，結(jié)構(gòu)南側(cè)區(qū)域范圍內(nèi)負(fù)二層、負(fù)一層結(jié)構(gòu)板預(yù)留后做，汽車吊下底板時(shí)，在南側(cè)高架橋上采用吊裝半徑15 m 的350 t 汽車吊吊裝300 t 汽車吊及50 t 汽車吊下底板。屋面鋼結(jié)構(gòu)安裝完畢后，從原位置吊裝退出[1]。

施工部署：由屋蓋鋼結(jié)構(gòu)采用300 t 汽車吊站在機(jī)場(chǎng)樞紐商業(yè)區(qū)中庭底板上吊裝屋蓋桁架，同時(shí)采用50 t 汽車吊進(jìn)行桁架拼裝，吊裝時(shí)在下方設(shè)置支撐胎架，用于支撐桁架。吊裝安裝先裝平面桁架環(huán)梁，再?gòu)膬蓚?cè)往中間裝。吊完主桁架后，及時(shí)安裝次桁架，如圖1 所示。

圖1 汽車吊吊裝示意圖

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的部署情況，此方案需將300 t 汽車吊吊裝至地下室底板，采用支撐臺(tái)架進(jìn)行配合施工，施工完成后需采用小型汽車吊配合進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)拼裝。使用此方案完成本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)安裝所需工期約為3 個(gè)月。由于此方案所需300 t 等汽車吊進(jìn)行桁架安裝，100 t、50 t 汽車吊用于后續(xù)龍骨安裝，故機(jī)械費(fèi)為4 種方案最高，所需機(jī)械費(fèi)為204.38 萬(wàn)元，另需材料費(fèi)為49.6 萬(wàn)元，人工費(fèi)約為60.6 萬(wàn)元，合計(jì)措施費(fèi)約320.86 萬(wàn)元；平均措施費(fèi)2 139.13 元/t。

在汽車吊下底板吊裝方案中，方案整體措施費(fèi)用較低，所需時(shí)間較短。然而汽車吊位于下底板的吊裝在選擇與布置中需要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的影響因素，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，需安排材料堆場(chǎng)及鋼結(jié)構(gòu)安裝場(chǎng)地，考慮到本項(xiàng)目使用的汽車吊噸位大、自重大且多臺(tái)汽車吊同時(shí)工作時(shí)占用區(qū)域面積大，鋼構(gòu)件大型運(yùn)輸車輛的進(jìn)出，鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)堆放及起重機(jī)吊裝作業(yè)時(shí)的安全性等，拼裝、安裝精度難以保證，高空施工較多，安全保障措施量較大，施工安全較難控制。同時(shí)施工過(guò)程中涉及結(jié)構(gòu)預(yù)留以及周邊復(fù)雜環(huán)境影響，在吊裝過(guò)程中需與相鄰在建工地協(xié)調(diào)，對(duì)項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度造成一定影響，如圖2 所示。

圖2 汽車吊下底板示意圖

3.2 履帶吊上首層板吊裝方案

此方案采用履帶吊對(duì)屋蓋主次、桁架進(jìn)行吊裝，主要吊裝設(shè)備為400 t 履帶吊，其吊裝半徑為44 m，吊裝性能為35.4 t。施工時(shí)，使用履帶吊在主體結(jié)構(gòu)3 個(gè)不同位置對(duì)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝。并在地下室頂板上設(shè)置路基箱，增加受力面積，履帶吊吊裝站位點(diǎn)下部采用盤扣架回頂。由于本工程交通樞紐周邊地下室頂板設(shè)計(jì)荷載為活荷載20 kPa，恒荷載為12～24 kPa，故在履帶吊吊裝及空車行走時(shí)，需采用結(jié)構(gòu)加固或增加路基板等分?jǐn)偤奢d，如圖3 所示。

圖3 履帶吊吊裝布置圖

施工部署：屋蓋鋼結(jié)構(gòu)采用400 t 履帶吊沿結(jié)構(gòu)在首層吊裝屋蓋桁架，同時(shí)用50 t 汽車吊進(jìn)行拼裝桁架拼裝，吊裝時(shí)在下方設(shè)置可周轉(zhuǎn)30 m 高1.8 m×1.8 m 支撐胎架，用于支撐桁架。吊裝安裝先裝平面桁架環(huán)梁，再?gòu)膬蓚?cè)往中間裝。吊完主桁架后，及時(shí)安裝次桁架。此鋼結(jié)構(gòu)安裝方案所需工期約為3 個(gè)月。所需機(jī)械費(fèi)為157.02 萬(wàn)元，所需材料費(fèi)為72.70 萬(wàn)元，人工費(fèi)約為89.95 萬(wàn)元，合計(jì)措施費(fèi)約326.06 萬(wàn)元；平均措施費(fèi)2 173.75 元/t。

履帶吊上首層板吊裝主要設(shè)備為400 t 履帶吊，并搭設(shè)支撐臺(tái)架配合施工。履帶吊架設(shè)前在地下室頂板上設(shè)置路基箱，增加受力面積，吊裝站位點(diǎn)下部采用盤扣架回頂，履帶吊的場(chǎng)內(nèi)周轉(zhuǎn)滿足現(xiàn)場(chǎng)交通疏解條件即可。履帶吊安拆簡(jiǎn)單、操作靈活，架梁快捷，安全風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)時(shí)間短。其方案整體措施費(fèi)用與汽車吊下底板吊裝方案大致相同，然而工期不確定性因素多，履帶吊在首層板的站位以及行走路線都需仔細(xì)斟酌，同時(shí)履帶吊在吊裝時(shí)易對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，需采用結(jié)構(gòu)加固或增加路基板等分?jǐn)偤奢d，在路基板租賃這方面又是一筆不小的開銷，如圖4 所示。

圖4 履帶吊吊裝示意圖

3.3 滿堂架高空散裝塔吊吊裝方案

施工時(shí)，從地下室底板搭設(shè)承插型盤扣支撐架至屋面網(wǎng)架施工工作面，搭設(shè)高度約30 m，搭設(shè)面積約為5 000 m2，而后鋪設(shè)操作平臺(tái)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工。此方案使用原場(chǎng)地安裝的2臺(tái)QTP7526 型塔吊、1 臺(tái)QTZ7015 型塔吊進(jìn)行滿堂架桿件吊裝。QTP7526 型塔吊現(xiàn)場(chǎng)起重臂長(zhǎng)為75 m，大致分布在機(jī)場(chǎng)樞紐項(xiàng)目商業(yè)主樓東西側(cè)：QTZ7015 型塔吊現(xiàn)場(chǎng)起重臂長(zhǎng)為60 m，分布于商業(yè)主樓西南側(cè)。具體布置情況如圖5 所示。

圖5 塔吊吊裝布置圖

此方案施工部署為屋蓋鋼結(jié)構(gòu)部分采用滿堂架高空散拼。通過(guò)塔吊吊裝桿件，根據(jù)塔吊吊重確定桿件重量，采用滿堂架支撐桿件，并使用承插型盤扣架搭設(shè)尺寸為1 200 mm×1 200 mm×1 500 mm 操作平臺(tái)。進(jìn)行吊裝安裝時(shí)，先裝平面桁架環(huán)梁，再?gòu)膬蓚?cè)往中間裝。吊完主桁架后及時(shí)安裝次桁架。此方案安裝工期約為2.5 個(gè)月；其中，支撐架搭設(shè)、拆除各15 d，鋼結(jié)構(gòu)安裝2 個(gè)月。安裝所需費(fèi)用:材料費(fèi)約為87.32 萬(wàn)元，人工費(fèi)為165 萬(wàn)元，由于使用采用塔吊配合，機(jī)械費(fèi)不單獨(dú)計(jì)算，故合計(jì)措施費(fèi)約為257.4 萬(wàn)元；平均措施費(fèi)1 715.81 元/t。

在滿堂架高空散裝塔吊吊裝方案中，滿堂架高空散裝操作環(huán)境好，具有較好的安全性，適應(yīng)性廣，施工材料購(gòu)買運(yùn)輸方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，高空組合滿堂架形式簡(jiǎn)單、施工難度低，現(xiàn)場(chǎng)可操作性更強(qiáng)，利于加工、拼裝質(zhì)量的控制。其方案整體措施費(fèi)用為4 種方案中最低，施工成本較為合理且所需工期較短，能滿足機(jī)場(chǎng)樞紐項(xiàng)目安全生產(chǎn)文明施工的目標(biāo)[2]。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架高空散裝塔吊吊裝方案

鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架高空散裝塔吊吊裝方案施工時(shí)，從地下室底板搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)圓管支撐至屋面網(wǎng)架施工面，頂部采用H 型鋼焊接支撐平臺(tái)，采用塔吊配合進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝，屋面主桁架安裝完成后拆除支撐平臺(tái)。施工按照項(xiàng)目高空拼裝平臺(tái)搭設(shè)，采用鋼結(jié)構(gòu)高空拼裝平臺(tái)進(jìn)行高空散裝。具體部署為：鋼柱間距按10 m×10 m 布置，鋼梁采用尺寸為700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 的H 形鋼做為主梁，次梁采用尺寸為300 mm×200 mm×8 mm×12 mm 的H 形鋼，搭設(shè)高度約為30 m。此方案與滿堂架高空散裝方案類似，同樣需已安裝的2 臺(tái)QTP7526 塔吊、1 臺(tái)QTZ7015 進(jìn)行施工配合。

鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架高空散裝塔吊方案依據(jù)國(guó)家會(huì)議中心高空拼裝平臺(tái)搭設(shè)的優(yōu)秀先例進(jìn)行大致操作。國(guó)家會(huì)議中心屋面網(wǎng)殼使用支撐胎架中拼的施工方法，其中又運(yùn)用整拼、整榀調(diào)節(jié)的精細(xì)化控制措施。待整拼、整榀調(diào)整完畢方可焊接；又采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量前統(tǒng)一基準(zhǔn)線；采用千斤頂、火焰等措施校正偏差；由通視、通線測(cè)控主桿直線度；嚴(yán)格控制焊接順序，即從中間向兩端發(fā)散焊接，先焊主管對(duì)接口，再焊對(duì)接口處后塞桿，最后焊滑移單元間的腹桿如圖6 所示。

圖6 國(guó)家會(huì)議中心腹桿圖

此方案安裝所需工期為3 個(gè)月，其中支撐架搭設(shè)及拆除需花費(fèi)1.5 個(gè)月，鋼結(jié)構(gòu)安裝所需1.5 個(gè)月。安裝合計(jì)措施費(fèi)約848.8 萬(wàn)元，為4 個(gè)方案中最高。其中，材料費(fèi)為504.55 萬(wàn)元，人工費(fèi)約為327.60 萬(wàn)元，平均措施費(fèi)5 658.62 元/t。

鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架高空散裝塔吊方案采用鋼結(jié)構(gòu)高空拼裝平臺(tái)進(jìn)行高空散裝，并依據(jù)國(guó)家會(huì)議中心高空拼裝平臺(tái)搭設(shè)的優(yōu)秀先例進(jìn)行大致操作。此方案在滿足正常質(zhì)量要求的前提下，滿足鋼結(jié)構(gòu)及其連接處等外露部分可視的精細(xì)化外觀要求，又能從鋼結(jié)構(gòu)原料、焊接、焊縫打磨、涂裝、成品保護(hù)等多方面對(duì)表觀質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)，從而滿足對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)“透明度”的設(shè)計(jì)要求。然而機(jī)場(chǎng)樞紐項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)安裝施工工期緊，使用該方案施工組織難度大，且其方案整體措施費(fèi)用偏高，需使用72 座30 m 的φ1000 mm 鋼支撐、長(zhǎng)度約1 000 m 的H700 mm×300 mm×13 mm×25 mm 工字鋼以及長(zhǎng)約12 500 m的H300 mm×200 mm×8 mm×12 mm 工字鋼等材料，在施工及拆除中極易造成材料的損壞及浪費(fèi)。其次，為保證材料正常外運(yùn)需預(yù)留部分鋼結(jié)構(gòu)后做，需進(jìn)行二次鋼結(jié)構(gòu)施工。同時(shí)支撐材料的租賃以及后期支撐架體的拆除易造成不必要的材料損耗、浪費(fèi)。高空拼裝平臺(tái)示意圖如圖7 所示[3]。

圖7 高空拼裝平臺(tái)示意

4 結(jié)語(yǔ)

為保證工程質(zhì)量、安全和工期，結(jié)合該工程項(xiàng)目建筑造型以及鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)、難點(diǎn)及各方案經(jīng)濟(jì)狀況，對(duì)此4 個(gè)方案進(jìn)行研究論證。

珠海機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目一期工程鋼結(jié)構(gòu)主要形式是框架結(jié)構(gòu)+鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋體系。在安裝施工工藝中，通過(guò)4 種方案比選，確定采用第三種滿堂架高空散裝塔吊吊裝的鋼結(jié)構(gòu)安裝方案。利用滿堂架高空散裝塔吊吊裝，解決了高空施工的施工安全問(wèn)題，充分發(fā)揮滿堂架高空散裝拼裝方便的特點(diǎn)，并將塔吊及滿堂架兩種設(shè)備的優(yōu)勢(shì)有效地結(jié)合在一起。同時(shí)，通過(guò)塔吊先安裝平面桁架環(huán)梁，再?gòu)膬蓚?cè)往中間安裝，吊完主桁架后，及時(shí)安裝次桁架；不受安裝順序的限制，可連續(xù)交叉施工，施工進(jìn)度較快，現(xiàn)場(chǎng)可操作性更強(qiáng)。

本文基于珠海機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目一期工程，對(duì)不同鋼結(jié)構(gòu)安裝方案應(yīng)用情況、具體做法及施工工藝做了比選，并結(jié)合施工過(guò)程中需注意的問(wèn)題及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析及總結(jié)，可為今后類似項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)安裝施工提供一定的參考。