雙曲面弧形超高檐口高處作業(yè)階梯式吊架技術(shù)

張世鑫

（中鐵建設(shè)集團南方工程有限公司 廣州 514400）

0 引言

近年來，我國高鐵站房建設(shè)迅速發(fā)展，這源于對高鐵交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善和國鐵集團“一站一景”的建設(shè)理念要求。為了使高鐵站房成為當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)建筑，設(shè)計師們越來越注重融入當(dāng)?shù)氐奈幕厣?，使其外觀造型別具一格，這種設(shè)計理念的采用給高鐵站房檐口的施工帶來了一定的挑戰(zhàn)和難度［1-3］。高鐵站房通常具有復(fù)雜的檐口結(jié)構(gòu)和獨特的造型，以展現(xiàn)地方文化和建筑特色。這些特殊的設(shè)計要求使得施工人員需要在高空環(huán)境中進(jìn)行施工，需要應(yīng)對高風(fēng)險的工作條件［4］。

為了提高施工進(jìn)度和節(jié)約成本，檐口施工普遍采用吊架施工技術(shù)［5］。吊架施工技術(shù)通過使用吊架設(shè)備，將工人和材料懸掛在高空進(jìn)行施工，從而提高了施工效率。吊架可以在垂直和水平方向上移動，適應(yīng)不同位置和形狀的檐口結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)精確施工。然而，吊架施工的危險性系數(shù)較高［6-7］，因此施工安全保證措施尤為重要。

1 工程概況

廈門某新建高鐵站是東南沿海鐵路網(wǎng)重要組成部分，設(shè)計時速350 km/h，位于廈門市集美區(qū)，在既有高鐵站北側(cè)，站房主體建筑軸線間南北寬360 m，東西寬225 m，站房建筑高度55.5 m，站房總建筑面積約25萬m2，其整體效果如圖1所示。本工程站房基礎(chǔ)形式主要為樁基+承臺基礎(chǔ)，局部為獨立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋頂為鋼桁架屋蓋，雨棚為鋼框架結(jié)構(gòu)。新建高鐵站充分吸收閩南文化元素，突出體現(xiàn)“海上絲綢之路”的特點，站房東、西立面屋蓋檐口為雙曲面弧形結(jié)構(gòu)，結(jié)合實際工況，檐口施工采用吊架施工技術(shù)。

圖1 站房整體效果Fig.1 The Overall Rendering of the Station Building

2 吊架施工技術(shù)

2.1 總體思路

首先，在高雨棚金屬屋面板上預(yù)先進(jìn)行吊架的拼裝。拼裝完成后，使用卷揚機（5 t）將吊架轉(zhuǎn)運到指定位置，在此之前，需將卷揚機滑輪提前固定在鋼結(jié)構(gòu)桁架上。然后，通過鋼絲繩將吊架固定到屋頂?shù)匿撹旒苌?，逐個區(qū)域按照此方法進(jìn)行吊裝，直至所有吊架都完成安裝。

2.2 施工流程

本項目吊架施工技術(shù)的主要流程為：組裝吊架平臺?將吊架平臺固定于桁架上?搭設(shè)雙排檐口防護(hù)架?搭設(shè)剪刀撐?加設(shè)護(hù)欄桿?立面掛阻燃式密目網(wǎng)?鋪鋼絲網(wǎng)?驗收使用?吊架拆除。

2.3 工藝要點

2.3.1 組裝吊架平臺

在進(jìn)行吊架安裝之前，需要提前預(yù)拼裝長9 m、寬5.4 m的吊架平臺，如圖2所示。這個吊架平臺將作為承載其他吊架組件的基礎(chǔ)。吊架平臺的設(shè)計考慮了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力。吊架平臺的構(gòu)造包括鋼管和工字鋼。鋼管之間的間距為450 mm，這個間距的選擇通常根據(jù)工程需求和相關(guān)設(shè)計規(guī)范來確定［8］。工字鋼之間的間距為2 700 mm，同樣根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和荷載要求進(jìn)行選擇。

圖2 吊架預(yù)拼裝示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Hanger Pre-assembly

為了提高吊架平臺的強度和穩(wěn)定性，還需要在吊架平臺上滿鋪鋼絲網(wǎng)。鋼絲網(wǎng)可以增加吊架平臺的剛性，并提供更好的荷載分布和均衡［9］。預(yù)先拼裝吊架平臺的過程通常涉及將鋼管和工字鋼按照設(shè)計要求進(jìn)行連接和固定，這可能涉及焊接、螺栓連接或其他適當(dāng)?shù)倪B接方法［10］。在安裝吊架時，其他吊架組件將被放置在預(yù)先拼裝好的吊架平臺上。吊架平臺作為一個穩(wěn)定的基礎(chǔ)，能夠支撐和承載其他吊架的重量和荷載。

2.3.2 將吊架平臺固定于桁架上

將吊架平臺提升至吊頂標(biāo)高往下1.5 m 的位置是吊架安裝的關(guān)鍵步驟。為了實現(xiàn)這一步驟，施工人員會使用卷揚機將吊架平臺逐漸提升至所需高度，并確保吊架平臺與主桁架相連接。

如圖3 所示，卷揚機的定向滑輪會通過吊裝帶固定在鋼結(jié)構(gòu)桁架上，這樣可以確保卷揚機在吊裝過程中的穩(wěn)定性和安全性。定向滑輪的作用是引導(dǎo)鋼絲繩的方向，使其能夠有效地提升吊架平臺。吊架平臺通常會固定兩個吊點，以確保平臺在提升過程中保持平衡。這兩個吊點會使用鋼絲繩繩固定于主桁架上。鋼絲繩的選擇和固定方法通常會根據(jù)設(shè)計要求和安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。

圖3 吊架平臺提升示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Lifting the Hanger Platform

一旦吊架平臺固定在主桁架上，卷揚機將開始提升吊架平臺。這個過程需要仔細(xì)控制卷揚機的操作，確保吊架平臺平穩(wěn)地上升到指定高度。當(dāng)?shù)跫芷脚_到達(dá)所需位置后，需進(jìn)一步檢查吊架的穩(wěn)定性和安全性，確保吊架平臺牢固地固定在主桁架上，使其能夠承受預(yù)期的荷載和風(fēng)力。

通過以上步驟，吊架平臺成功提升至設(shè)計位置，并與主桁架固定。這為后續(xù)的吊裝工作奠定了基礎(chǔ)，確保了吊架的穩(wěn)定性和安全性。

2.3.3 搭設(shè)雙排檐口防護(hù)架

為了在檐口處進(jìn)行施工，需要搭設(shè)雙排防護(hù)腳手架。這樣可以提供施工人員在施工過程中的安全支撐和穩(wěn)定工作平臺。

雙排防護(hù)腳手架的立桿間距一般為1.5 m，這個間距的選擇同樣根據(jù)安全要求和設(shè)計規(guī)范來確定。立桿間距的設(shè)定應(yīng)該考慮到工人在腳手架上的平穩(wěn)站立和操作需求。排距為兩個相鄰排腳手架之間的水平距離，通常為0.8 m。這個距離的設(shè)定旨在提供足夠的空間供工人在腳手架上移動，并保證施工操作的便利性。步距是指腳手架上水平支撐橫梁（橫檔）之間的間距，一般為1.8 m。這個間距的設(shè)定能夠確保橫梁在腳手架上的穩(wěn)定性，為工人提供安全的工作平臺。距離檐口鋁板完成面200 mm 的設(shè)定是為了確保腳手架與檐口之間有足夠的安全距離。這個距離的設(shè)定旨在避免施工過程中的意外碰撞或損壞，并提供足夠的空間供工人進(jìn)行操作和施工。

搭設(shè)雙排防護(hù)腳手架需要根據(jù)實際情況進(jìn)行施工和固定。施工人員會按照規(guī)范要求，將立桿、橫梁和斜桿等組件進(jìn)行連接和安裝，確保腳手架的穩(wěn)固性和安全性。

2.3.4 搭設(shè)剪刀撐

在搭設(shè)雙排防護(hù)腳手架時，為了增加腳手架的穩(wěn)定性和承載能力，通常需要設(shè)置剪刀撐。剪刀撐位于立桿之間，起到加強結(jié)構(gòu)的作用。根據(jù)要求，每隔5根立桿設(shè)置一個剪刀撐，并且剪刀撐之間的間距為6 m，以確保腳手架的穩(wěn)定性，并提供適當(dāng)?shù)闹巍?/p>

立桿、縱向水平桿和橫向水平桿之間的接點應(yīng)錯開。這意味著它們的接頭位置不應(yīng)該在同一點上，而是在不同的位置上。這種錯開的設(shè)置有助于增加腳手架的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的均衡性。在水平方向上，不同跨的兩個相鄰接頭應(yīng)相互錯開不少于50 cm，以確保整個腳手架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并避免集中荷載在同一位置上。

2.3.5 吊架拆除

首先，拆除外側(cè)雙排防護(hù)架。需逐個拆除外側(cè)雙排防護(hù)架，并將拆除后的防護(hù)架材料整齊均勻地碼放在作業(yè)平臺上。接著，通過事先安裝好的卷揚機將防護(hù)架材料往下運輸至雨棚屋面。這個過程需要小心操作，確保材料的安全運輸和順利卸載。等待防護(hù)架材料運輸完成后，在屋面桁架上安裝兩個卷揚機定向滑輪，這些滑輪的作用是引導(dǎo)鋼絲繩的方向，確保吊架作業(yè)平臺的穩(wěn)定提升。完成上述操作后，將卷揚機上的鋼絲繩固定到對應(yīng)吊架作業(yè)平臺左右兩個吊點上。然后，啟動卷揚機，將單塊吊架作業(yè)平臺慢慢提升約30 cm 的高度，以便拆除原先固定在鋼結(jié)構(gòu)桁架上的鋼絲繩。

當(dāng)固定在鋼結(jié)構(gòu)桁架上的鋼絲繩被拆除完成，啟動卷揚機將單塊吊架作業(yè)平臺以慢速吊運的方式移至雨棚屋面。這個過程需要小心操作，以確保吊架平臺的穩(wěn)定性和安全性。

在拆除過程中，施工區(qū)域的下方必須拉警戒線進(jìn)行防護(hù)，并安排專人看管，提醒過往人員遠(yuǎn)離施工區(qū)域。這樣可以確保施工現(xiàn)場的安全，并避免他人進(jìn)入施工區(qū)域引發(fā)意外。

3 吊架安全保證措施

3.1 防滑措施

鋼絲繩與桁架及工字鋼的連接處需要使用繩卡進(jìn)行固定，以防止鋼絲繩發(fā)生滑移。這樣的固定方式能夠確保連接處的穩(wěn)固性和安全性。繩卡是一種用于固定鋼絲繩的裝置，通常由金屬制成。它具有強大的夾緊力，能夠牢固地固定鋼絲繩。在鋼絲繩與桁架及工字鋼連接處，將鋼絲繩通過繩卡，然后使用工具將繩卡緊固，確保鋼絲繩牢固地固定在連接點上。

繩卡進(jìn)行固定的好處是能夠提供可靠的固定力，防止鋼絲繩在施工過程中發(fā)生滑移，并且該措施安裝和拆卸十分便利，有利于節(jié)省工期。

3.2 吊架增強穩(wěn)定措施

為了保證吊架的穩(wěn)定性，采用鋼管扣件在吊架的上部設(shè)置抱柱。抱柱的作用是將吊架平臺與鋼結(jié)構(gòu)形成一個牢固的整體，增強整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。抱柱一般會設(shè)置在吊架的四角，也可以根據(jù)需要設(shè)置更多的抱柱，以提供更好的支撐和穩(wěn)定性。

抱柱的設(shè)置使吊架平臺與鋼結(jié)構(gòu)之間形成了牢固的連接，使整個結(jié)構(gòu)更加堅固，如圖4所示。這種連接方式能夠承受吊架平臺上的荷載，并將其傳遞到鋼結(jié)構(gòu)上，分散荷載，提高整體的穩(wěn)定性。同時，抱柱的設(shè)置還可以減少吊架平臺的擺動和震動，確保施工過程的安全性。

圖4 吊架與鋼管抱柱連接示意圖Fig.4 The Schematic Diagram of the Connection between the Hanger and the Steel Pipe Column

3.3 荷載不均勻情況下的安全措施

為了防止運輸材料過程中堆放荷載不均勻?qū)е碌牡跫懿话踩珕栴}，常采用鋼管扣件將兩個標(biāo)準(zhǔn)塊吊架單元進(jìn)行橫向固定，并通過鋼管扣件進(jìn)行拉結(jié)，使所有吊架連接成為一個整體。

在運輸過程中，由于材料的重量和尺寸不同，可能導(dǎo)致吊架上的荷載不均勻分布，這會對吊架的穩(wěn)定性和安全性造成潛在風(fēng)險。因此，為了確保吊架的均衡負(fù)荷和整體穩(wěn)定性，需要進(jìn)行橫向固定和拉結(jié)。

首先，將兩個標(biāo)準(zhǔn)塊吊架單元并排擺放，然后使用合適尺寸的鋼管扣件進(jìn)行橫向固定。將鋼管插入吊架單元的相應(yīng)連接孔中，并緊固扣件，以確保兩個吊架單元之間的連接牢固。通過采取上述措施，兩個吊架單元就形成了一個安全穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。

此外，為了進(jìn)一步增強整個吊架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還需要在吊架之間設(shè)置拉結(jié)。通過使用鋼管扣件將各個吊架之間的鋼管連接起來，形成一條橫向的鋼管拉結(jié)。這種拉結(jié)的作用是將各個吊架單元連接成一個整體，增加整體結(jié)構(gòu)的剛性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

通過廈門某新建高鐵站站房工程的應(yīng)用，本階梯式吊架技術(shù)施工技術(shù)適用于超高室外檐口施工，本吊架施工技術(shù)具有施工速度快、節(jié)約成本等優(yōu)點，在高空作業(yè)施工過程中，安全管理是重點工作，本施工技術(shù)主要通過設(shè)置防滑措施、吊架增強穩(wěn)定措施和荷載不均勻情況下的安全措施，為高空作業(yè)人員的生命安全提供有利保障。同時通過本文的系統(tǒng)闡述與總結(jié)也為國內(nèi)超高室外檐口施工項目運用此項施工技術(shù)時提供重要的參考依據(jù)。