丁原根,石 国

(1.浙江昆仑建设集团股份有限公司,浙江 杭州 310007；2.杭州中宙建工集团有限公司,浙江 杭州 310013)

随着钢结构制造、加工工艺越趋成熟以及施工技术的不断进步,钢结构技术在房屋建筑领域得到了广泛的运用。杨璐等[1]介绍了通过对施工过程采用变形预调,可提高安装精度,确保结构成形后的实际状态满足设计要求,使结构受力更合理。邹科华[2]介绍了通过对吊装方案进行比较,创新地提出了双桅杆组合吊装施工方案,并详细介绍了施工流程和操作要点,同时对吊装过程进行仿真模拟计算和施工监测,监测数据和理论计算结果相吻合。胡庸等[3]介绍了在工程中用桅杆吊装法安装篮球馆钢桁架,为在小型场地高空吊装的经济性、便捷性施工提供了有效经验。李光等[4]采用了桅杆式起重机配以大吨位的滑轮组和慢速电动卷扬机作动力来吊装钢柱和钢桁架的施工方法,有效地解决了钢构件长、质量重、吊装技术要求高、安装难度大和受地下室顶板承载能力限制等一系列技术难题,取得了良好的经济效益。

1 工程概况

某酒店工程位于杭州市余杭区,工程为框架核心筒结构。总建筑面积119 632.2 m2，其中地下建筑面积35 611.8 m2，地上建筑面积84 020.4 m2；总建筑高度96.5 m。本工程由2层地下室、1层地下夹层、4层裙房及一幢26层酒店、一幢26层公寓式酒店组成,工程裙房宴会厅为层高 9.6 m,平面尺寸26.48 m×40.8 m的大跨度、大空间钢结构工程。由15根十字型劲性柱和 H型钢主次钢梁组成的柱网结构。劲性柱的主要规格有：700 mm×600 mm×380 mm×300 mm；600 mm×600 mm×300 mm×300 mm；700 mm×700 mm×380 mm×380 mm。图1为钢结构宴会厅整体吊装示意图。

图1 钢结构宴会厅整体吊装

2 重点难点之处及解决策略

在钢结构吊装施工中,垂直度与轴线之间的标高偏离是衡量吊装工程的水平之一,而测量是确保钢结构吊装质量是否有所保证以及工程施工过程的关键顺序。作为高层建筑工程,精度的监控相当严格。本工程在测量难度高、精度要求高的情况下,采取“外控法”的总体测量策略,遵守“由整体到局部”的测量准则,具体测量策略如下[5]：

1)依据浙江省一级控制点的坐标与高程,对业主提供的基准点施行复测,确保准确性。

2)依据工程现场复测后的基准点,运用“外控法”在工地周边布置2～4个主控制点(如总包布置控制点符合钢结构实施作业,可与总包共享控制点,起到相互检查的作用)。

3)基于4个主控制点,利用导线往返观测的方法,确定首层平面控制网。

4)控制点的垂直引测：标高按50 m 一整尺垂直向上量取；平面轴线控制点每隔50 m 向上中转传递一次；高程控制网的测设本工程采用塔尺沿柱竖向引测法[1],见图2。

5)施工过程中,引测铺设的控制点,结合前面相同的测量方式测算每层楼的屏幕控制网。

6)结合前面相同的办法循序测量,在平面与立面上同时展开形成空间整体循环测量。

图2 柱竖向引测法

3 钢柱吊装施工技术

由于受起吊距离、构件重量限制,现有施工塔吊无法进行宴会厅主构件吊装作业。毗邻宴会厅东南边均为地下室,实测施工现场：地下室外缘距迎宾路人行道距离为26.5 m,而地下室到宴会厅距离约34 m,受强度限制,采用汽车式起重机或履带式起重机无法在地下室顶板展开做业；根据现场实际情况,在吊装现场东面、南面也无法进行吊装作业。唯有建筑的北面尚可展开构件的二次吊运工作。根据上述情况,钢结构吊装施工将从建筑正面进行2遍起吊。

3.1 施工步骤

根据该钢结构吊装施工的具体情况,施工方决定执行下列吊装工艺。第1步把构件吊送建筑正面,采用50 t汽车式起重机,把结构件依次吊上已完工的裙楼3层以上钢柱,4层楼上以钢柱、次梁为主,依次在3层和4层之间用人力拖车把钢结构倒挂至宴会厅施工地点。钢柱桅杆采用吊装作业,其中包含：钢柱和桅杆的加固,钢柱的搬移、起吊和就位等一系列措施。

3.2 吊装步骤

吊架制作完毕后即可进行吊装作业。首先根据待吊构件的部位选择合适的位置将吊架进行固定,原则上是在不影响构件上行的前提下使吊架主立杆尽可能靠近构件待安装的部位；为方便吊架移动,吊架底板与混凝土支撑面不做锚栓连接处理,但底板与接触的混凝土结构面尽可能紧密贴合(可选择凿平逐步凸起的混凝土浇面、用楔形垫块垫平低洼处)；将缆风绳与吊架可靠连接,并将钢丝揽风绳的另一端与已达到设计强度的混凝土结构梁与柱相交处可靠固定,用卡头紧固。完成吊架安装工作后,用卡具将待吊构件与手拉葫芦挂钩可靠连接,缓缓拉动葫芦链条,使构件在葫芦的牵引下缓缓上升至超过预埋锚栓顶面20 mm左右,旋转构件使地板螺栓孔定位对准锚栓,再缓缓松动葫芦,使钢柱缓缓下降至支撑柱底的混凝土上,对照经纬、水准仪校正构件的垂直度及水平度,一切数据都控制在允许误差范围内后,紧固钢柱的锚栓螺母,完成一个钢柱的吊装作业；用相同的方法完成钢柱的吊装。钢柱的吊装顺序是从Ⓕ轴交⑥轴的钢柱开始,向轴交①轴钢柱逐步推进,钢柱吊装示意图见图3。

图3 钢柱吊装示意图

3.3 钢柱吊装

钢柱吊装有十字型与H型。根据钢构件的重量和吊点情况,准备足够不同长度与不同规格的钢丝绳和卡环。同时配好爬梯与缆风绳等一系列小型工具。安装过程中首先对预埋件施行复测,在基础上进行放线。钢柱吊点铺设在钢柱上方,采用4个临时对接耳板为吊点。吊装之前,下节钢柱顶面和本节钢柱底面的泥土与浮锈要彻底剔除,保持上下钢柱之间连接接触顶紧。下节钢柱的顶面标高与轴线偏离与钢柱扭曲值必须控制在规范规定当中,另外上节钢柱吊装要考虑反向偏移回归原位的处理,节节相互纠偏,规避发生累积误差偏大。

钢柱吊装到指定位置,钢柱的中心线须与下部段钢柱的中心线重叠,四边同时兼顾,活动双夹板平稳插入下节柱对应的安装耳板上,穿好连接螺栓,连接好临时连接夹板,并及时拉设缆风绳对钢柱进一步进行稳固。稳固后,即可进行初校,以便钢柱及斜撑的安装[6]。安装前要对预埋件进行复测,并进行放线。依据钢柱的底标高调好螺杆上螺帽,然后钢柱直接安装到位。安装过程中柱身上绑扎爬梯,便于施工人员上下施工。当钢柱吊到就位上方200 mm时,应停机稳定,对准螺栓孔和十字线后,缓慢下落,下落中应避免磕碰地脚螺栓丝扣,当柱脚刚与基础接触后应停止下落,检查钢柱四边中心线与基础十字轴线对准情况(四边要兼顾)和柱脚下的钢垫板位置、数量是否正确,如有不符应立即调整(调整时,需3人操作,1人移动钢柱、1人协助稳固,另1人进行检测),经调整钢柱的就位偏差在3 mm以内后,再下落钢柱,使之落实,收紧4个方向的缆风绳,拧紧地脚锁紧螺母,如受环境条件限制,不能拉设缆风绳时,则可采用在相应方向上以硬支撑的方式进行固定和校正[6],见图4。

图4 钢柱临时固定、校正和调整

先在柱身标定标高基准点,然后以水准仪测定其差值,利用柱脚底板下调整螺母来调整钢柱的标高和垂直偏差。或加减柱脚底板下的斜垫片、垫块来调整钢柱的标高。垫板与基础面和柱底面的接触应平整、紧密。二次浇灌混凝土前,垫板间应焊接固定。由于受螺杆长度影响,螺帽无法调配,可在原先叠加垫板进行垫平,四角配设垫板后,由专人进行测量抄平,钢柱直接安装就位。每个垫板不宜过多。垫板和基础以及底面的接触应平整与整齐,钢柱和对应的钢梁吊装结束后,及时调整校正,并告知土建单位对地脚进行混凝土灌注,进一步稳固钢柱,见图5。钢柱内需浇灌混凝土时,土建单位应及时介入。底层钢柱安装、焊接,经检查验收合格后,即可浇灌细石混凝土,在灌浆施工中,边灌入、边搅动,以防产生气泡。

图5 钢柱标高的调整

4 钢柱桅杆吊装质量控制措施

4.1 吊点固定不到位及不合理

钢柱吊点加固后严格对吊点一一排查,确保工程吊点牢固,并检查钢柱接触面是否存在摩擦迹象。通过现场施工得知,检查吊装过程中,未出现滑动、脱吊、脱钩等现象。针对吊点设置不合理的问题,在吊点受力上计算,施工过程中,根据钢柱吊装受力模拟分析,确定吊点位置。在钢柱起吊前做好吊点位置的检查工作,保证吊点位置正确。施工过程中,应对一般钢柱吊点内应力应变进行实时监测,从监测数据表明,钢柱的变形与受力状况达到要求,也未发现钢柱呈现失稳以及摇晃过大的迹象。

4.2 桅杆设置存在偏差问题

对桅杆的设置进行控制,施工之前对桅杆安装施行全过程勘察,定位好桅杆铺设位置,使其接近钢柱安装部位。桅杆底部和楼层混凝土接口处用楔形垫块垫平,采取经纬仪校对桅杆垂直与铺设缆风绳结合结构拉实加固。从实施过程中看,桅杆的设置符合钢柱吊装的要求,桅杆垂直度、平整度在控制范围内,缆风绳拉结固定牢固,未出现晃动、倾斜的情况。 钢柱定位精确,螺栓埋设固定、人工帮扶定位存在偏差,钢柱地脚螺栓的埋设采用固定框辅助,它直接关系到整个钢柱的安装质量。

4.3 预埋螺栓整体就位

铺设好地脚螺栓预埋位置控制线(基轴线或中心线)与地平下的标高线。地脚螺栓预设过程中,必须先对每对地脚螺栓群和预埋板加固,逐渐变成螺栓支架。利用三层楼板钢筋绑扎,用螺栓支架固定就位与支撑加固,最后轴线和标高相对符合。

预埋螺栓的制作精度要求:预埋螺栓中到中的间距不大于2 mm, 预埋螺栓顶端的相对高差不大于2 mm。施工过程中应注意保管好预埋螺栓支架,避免楼板钢筋绑扎之间产生刮撞,从而影响螺栓支架与螺栓产生偏移或变形,对预埋螺栓支架需做加固处理。填埋螺栓整体就位,必先找准埋件上周边4根固定角钢的纵横向中心线(事先测量并刻出符号),将其与测量好的基准线符合；其次使用水准仪测量埋件四角上螺栓顶面的标高,发现高度不准时埋件下边4根固定角钢的周边角下用角钢磨平。在施工现场楼板混凝土浇筑之前,要多次反复核对地脚螺栓位置和标高,并且对螺纹涂抹黄油,打上油纸,外部套上套管。整个施工浇筑过程中,要对预埋螺栓支架进行监控,发现位移立马调整。

当钢柱起吊到指定的具体位置上方200 mm时,停止提高并安装好钢柱稳定,核准螺栓孔之间的十字线后,放慢速度,下落时注意观察,防止磕碰地脚螺栓；对无法安装螺栓孔者必要时适当调整钢柱位置,不得敲击硬装。当柱脚和基础对接后停止下落,查看钢柱周边中心线和基础十字轴线对准水平线与柱脚下的底部垫板位置,材料参数是否合理,发现不符合必须立马调整(调整时,需3人操作,1人移动钢柱、1人协助稳固, 另1人利用经纬仪沿钢柱90° 方向进行检测), 经过整理, 钢柱的就位偏差在3 mm 内,再下落钢柱,使之落实。使用柱脚底板下的螺母零件经常调整钢柱的标高与垂直偏差,通过经纬仪分别实行复核校对完工,加速拧紧地脚锁紧螺母,4个不同方向的地脚螺栓拧紧方式要同一个方向。最后及时对地脚施工进行二次灌浆,钢柱从而进一步稳定,见图6。

图6 钢柱柱脚二次灌浆示意图

5 结 语

本文结合某酒店工程,对于钢结构施工过程重点难点之处进行了分析并提出了解决办法。但在实际施工过程中由于施工现场场地限制等因素造成钢结构的吊装施工难度较大,质量缺陷较多,成了钢结构施工质量中的软肋。为此，加强钢结构吊装过程的质量控制是钢结构工程施工质量控制的关键。