蘇冠敏，劉德敏

（1.上海新宇工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，上海 200433；2.上海市工程建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，上海 200433）

0 引言

G 60 科創(chuàng)走廊沿線是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最具活力、城鎮(zhèn)化水平最高的區(qū)域之一。G 60 科創(chuàng)走廊包括：上海、嘉興、杭州、金華、蘇州、湖州、宣城、蕪湖、合肥 9 個(gè)城市，覆蓋面積約 7.62 萬(wàn)km2。作為科創(chuàng)走廊起點(diǎn)，臨港松江漕河涇園區(qū)項(xiàng)目也起著重要的產(chǎn)業(yè)鏈帶頭作用。世界各大知名的跨國(guó)公司和國(guó)內(nèi)各行業(yè)龍頭企業(yè)紛至沓來(lái)。為此經(jīng)過(guò)多年的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，由世界著名設(shè)計(jì)師拉斐爾先生操刀設(shè)計(jì)的拉斐爾云廊項(xiàng)目孕育而生，建成后將成為 G60 科創(chuàng)走廊沿線地標(biāo)性的建筑。項(xiàng)目施工過(guò)程中集中運(yùn)用了大量的國(guó)內(nèi)新技術(shù)新工藝，其中作為點(diǎn)金之筆的云廊屋蓋工程，更是在世界范圍內(nèi)首屈一指，如網(wǎng)殼面積大，網(wǎng)殼呈現(xiàn)的獨(dú)特波浪形，總重量大等在世界范圍內(nèi)都極為少見。本文通過(guò)對(duì)此項(xiàng)目云廊屋蓋施工中部分工藝的重點(diǎn)難點(diǎn)分析解析，為其他同類型施工積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)并提供一些見解。

1 工程概況

拉斐爾云廊項(xiàng)目位于松江區(qū)新橋鎮(zhèn)（莘磚公路），總占地面積約為 82 萬(wàn) m2，規(guī)劃建筑面積 86 萬(wàn) m2，共由 20 多棟 80 m 高的建筑組成。其中項(xiàng)目一期為1～10#樓已基本完成（11# 待建），其屋蓋總長(zhǎng)約 664 m，總寬約126 m，最高點(diǎn)約 10 0 m。本工程投影面積約 73 290 m2，由屋蓋鋁結(jié)構(gòu)、樹杈柱、馬道、檐口板、支座、鋁托板、鋼爬梯、配電箱、燈具、管線纜、線槽等組成。完成效果圖如圖 1 所示。

圖1 一期效果圖

為了減輕整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的重量，整個(gè)上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用鋼鋁混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)作為主要支撐體系用量約為4 000 t，鋁結(jié)構(gòu)約為 2 000 t。上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)空間模型，如圖 2 所示。

圖2 上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)空間模型

整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下部支撐體系是由分布在個(gè)號(hào)房結(jié)構(gòu)屋面的鋼結(jié)構(gòu)樹作為支撐。如圖 3 所示。

圖3 屋面鋼結(jié)構(gòu)樹支撐

本項(xiàng)目上部的結(jié)構(gòu)是由鋼結(jié)構(gòu)和鋁結(jié)構(gòu)混合而成。而其中作為連接構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)又分為三類：全鋼節(jié)點(diǎn)、鋁節(jié)點(diǎn)和鋼鋁混合節(jié)點(diǎn)。鋼節(jié)點(diǎn)的連接采用一級(jí)焊縫，鋁結(jié)構(gòu)和鋼鋁混合結(jié)構(gòu)由于鋁結(jié)構(gòu)的耐熱熔點(diǎn)低采用的是螺栓連接。鋁節(jié)點(diǎn)和鋼節(jié)點(diǎn)如圖 4 所示。鋼鋁混合節(jié)點(diǎn)接觸面為了避免雙金屬腐蝕采用不銹鋼墊片夾層。

圖4 節(jié)點(diǎn)圖

2 技術(shù)路線

首先安裝位于樓頂用于支撐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)樹，然后在 80 m 以上的高空搭設(shè)一個(gè)施工平臺(tái)，桿件在地面上拼裝成九宮格（部分采用臨時(shí)固定），然后利用重型塔吊對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行桿件吊裝，在高空作業(yè)平臺(tái)上進(jìn)行桿件調(diào)整，并進(jìn)行最終固定（焊接和螺栓連接）?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝設(shè)備布置圖，如圖 5 所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)吊裝設(shè)備布置圖

根據(jù)原結(jié)構(gòu)、待施工鋁合金網(wǎng)殼及措施鋼平臺(tái)的空間關(guān)系，采取對(duì)屋蓋進(jìn)行分區(qū)、分塊安裝的思路，并對(duì)各分塊進(jìn)行編號(hào)。

將網(wǎng)殼和下部安裝平臺(tái)主要分為塔樓樓頂 T 區(qū)域、高連廊 K 區(qū)域、低連廊 P（5、6）區(qū)域、南裙房 P（1-4）區(qū)域及中庭 S 區(qū)域。區(qū)塊及劃分如圖 6 及表 1 所示。

圖6 屋面網(wǎng)殼及平臺(tái)劃分圖

表1 屋面網(wǎng)殼及平臺(tái)劃分表

圖7 安裝與卸載、拆除流程圖

根據(jù)安裝、卸載、拆除的施工先后順序又將上述27 個(gè)區(qū)域進(jìn)行劃分。首先安裝 1～6# 塔樓區(qū)域的鋁合金屋蓋桿件，隨后卸載 1～2# 塔樓區(qū)域（卸載順序?yàn)?S1，S2，P1-1，P1-2，T2，T1），其余已安裝部分仍然采用腳手架或格構(gòu)柱支撐；第二步安裝 7～8# 塔樓區(qū)域的鋁合金屋蓋桿件，隨后卸載 3～4# 塔樓區(qū)域（卸載順序?yàn)?S3，K1，S4，P2-1，P2-2，T3，T4）；第三步安裝 9～10# 塔樓區(qū)域的鋁合金屋蓋桿件，隨后卸載 5～6# 塔樓區(qū)域（卸載順序?yàn)镾5，P5，S6，P3-1，P3-2，S7，K2，T6，T5）；第四步卸載7～10# 塔樓區(qū)域（卸載順序?yàn)?S8，P4-1，P4-2，P6，S9，T7，T8，T10，T9）。安裝、卸載、拆除順序如圖 7 所示。

3 工程難點(diǎn)及解決對(duì)策

3.1 面積大 質(zhì)量大

本項(xiàng)目網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)面積大，質(zhì)量大，且網(wǎng)殼非平面結(jié)構(gòu)，由 12 個(gè)波峰與 10 個(gè)波谷自然流動(dòng)成型。網(wǎng)殼最高點(diǎn)將近 100 m，最低點(diǎn) 84 m，有 16 m 左右的落差。國(guó)內(nèi)無(wú)同類型可參照的施工方法，需大量的前期準(zhǔn)備工作。

解決對(duì)策：項(xiàng)目正式開工前大量的方案準(zhǔn)備（其中需要進(jìn)行專家論證的方案不少于 5 個(gè)，如：網(wǎng)殼安裝安全施工專項(xiàng)方案、塔吊安裝安全施工專項(xiàng)方案、P 平臺(tái)提升專項(xiàng)施工方案等），各類試驗(yàn)（風(fēng)洞試驗(yàn)至少做了 3 次），各類樣板。整個(gè)前期準(zhǔn)備工作持續(xù) 10 個(gè)月之久，充分體現(xiàn)了其施工難度。

為了減輕上部結(jié)構(gòu)荷載，所以將原先設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)，調(diào)整為鋼鋁混合結(jié)構(gòu)，除主要連接和支撐體系采用鋼結(jié)構(gòu)之外，其他結(jié)構(gòu)采用質(zhì)量輕的鋁結(jié)構(gòu)替換。

3.2 高空作業(yè) 工況復(fù)雜

整個(gè)項(xiàng)目位于 80～100 m 高空，且整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不處于一個(gè)平面?，F(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地條件等工況復(fù)雜（施工區(qū)域高低錯(cuò)落，主要涉及裙房、連廊、下沉式廣場(chǎng)及疏散通道、地下室及車庫(kù)通道等）。

解決對(duì)策：根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)工況，首先將整個(gè)屋蓋分成若干個(gè)區(qū)塊，并將不同的區(qū)塊標(biāo)號(hào)進(jìn)行分別處理，搭設(shè)施工平臺(tái)，如上面圖 6 所示。

T 平臺(tái)位于屋面，采用滿堂腳手架。T 平臺(tái)在結(jié)構(gòu)17～18 層設(shè)置反力架，用于連接平臺(tái)及安裝。

K 平臺(tái)利用原有的高跨連廊作為平臺(tái)，上面布設(shè)格構(gòu)柱用過(guò)道和連系梁連接。

P 1-4 由于處于采用地面平臺(tái)拼裝后整體提升，與上部結(jié)構(gòu)反力架連接固定，在平臺(tái)上設(shè)置格構(gòu)柱連系梁及過(guò)道。

P 5，P 6 位于地跨連廊上方，采用的是貝雷架。

S 區(qū)域采用高空吊裝與兩側(cè)反力架及鋼平臺(tái)連接。

3.3 材料精度要求高

由于現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是高低起伏的，這就意味著每一個(gè)節(jié)點(diǎn)盤都起著不同的轉(zhuǎn)換網(wǎng)殼起伏角度的工作。

解決對(duì)策：在整個(gè)材料加工過(guò)程中，光深化圖紙就高達(dá) 10 萬(wàn)多張，每一根構(gòu)件和桿件要盡量達(dá)到零誤差，有誤差的也控制在 0.1 mm 內(nèi)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)盤，每一根桿件在出廠前都進(jìn)行了精確測(cè)量并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，進(jìn)入 BIM 系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)拼裝，而且對(duì)每一個(gè)連接點(diǎn)進(jìn)行了編號(hào)，并將編號(hào)打在每一個(gè)連接點(diǎn)上，便于在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)編號(hào)圖逐一拼裝。除了上述 BIM 模型在模擬安裝上的應(yīng)用外，項(xiàng)目其他 BIM 技術(shù)應(yīng)用匯總?cè)鐖D 8 所示。

圖8 BIM 技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)匯總

現(xiàn)場(chǎng)除鋼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接外，鋁結(jié)構(gòu)及鋼鋁混合結(jié)構(gòu)均采用鉚釘連接，為此施工方特意從美國(guó)進(jìn)口的不銹鋼螺栓共計(jì) 100 萬(wàn)套。連接用螺栓如圖 9 所示。

圖9 連接用螺栓（單位：mm）

3.4 現(xiàn)場(chǎng)措施材料周轉(zhuǎn)量大 運(yùn)輸困難

由于現(xiàn)場(chǎng)措施量極大，如果采用全面鋪開的施工方法，不但大量措施閑置，管理難度也很大，且不經(jīng)濟(jì)。

解決對(duì)策：現(xiàn)場(chǎng)采用的是措施材料周轉(zhuǎn)使用的辦法。比如 7～10 號(hào)樓的屋面腳手架用的是 1～4 號(hào)屋面腳手架；P 5 的貝雷架被周轉(zhuǎn)到 P6；P 4 的提升架是周轉(zhuǎn)用的 P 1 的，中庭 S 區(qū)域也大量使用周轉(zhuǎn)材料。現(xiàn)場(chǎng)措施及結(jié)構(gòu)安裝盡量在相關(guān)區(qū)域塔吊覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行地面組裝，減少二次搬運(yùn)，緩解運(yùn)輸壓力?，F(xiàn)場(chǎng)布置圖如圖 10 所示。

圖10 施工現(xiàn)場(chǎng)道路及材料堆場(chǎng)布置圖

3.5 措施拆除受上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)影響 拆除難度大

在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工完成后接下來(lái)的問(wèn)題就是下部措施拆除，由于此時(shí)上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，下部措施拆除需要利用上部網(wǎng)殼的空洞將下部格構(gòu)柱進(jìn)行吊裝拆除。由于拆除過(guò)程中下部支撐格構(gòu)柱都位于節(jié)點(diǎn)下方，拆除過(guò)程中除了正常塔吊吊裝拆除外還要輔以大量的鋼絲繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)等進(jìn)行牽引，避免因歪拉斜吊造成吊裝安全事故。但在拆除過(guò)程中仍然無(wú)法避免擦碰，所以在相關(guān)吊裝孔旁邊做好軟質(zhì)隔離，避免硬碰撞造成結(jié)構(gòu)損壞。

3.6 現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)及措施存在大量碰撞點(diǎn)

本工程網(wǎng)殼主要依靠下部的格構(gòu)柱支撐體系作為安裝過(guò)程中的臨時(shí)固定措施。格構(gòu)柱體系主要由豎向的格構(gòu)柱支撐和水平向的格構(gòu)走道梁組成，其中豎向格構(gòu)柱、水平格構(gòu)梁和結(jié)構(gòu)樹狀柱存在大量碰撞交叉，部分碰裝點(diǎn)如圖 11 所示。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)部分碰撞點(diǎn)示意圖

解決對(duì)策：利用 BIM 技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)行碰撞檢測(cè)結(jié)果，針對(duì)每個(gè)碰撞點(diǎn)進(jìn)行精確建模，并依據(jù)模型的碰撞程度，出具避讓方案。

根據(jù)避讓方案，及時(shí)調(diào)整原有格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)工作，增加一段異形格構(gòu)柱豎向避讓段，并出具加工圖紙。做到在格構(gòu)柱安裝前解決碰撞問(wèn)題，可以加快現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，以避免現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的大量返工。

3.7 施工過(guò)程中的安全管控

本項(xiàng)目作為危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，安全的全過(guò)程管理成為項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵性因素。樓頂區(qū)域 14 293 m2，其余 58 997 m2均為懸空區(qū)域，作業(yè)安全管控，風(fēng)險(xiǎn)大。無(wú)論作為施工方還是管理方，群策群力，始終將整個(gè)項(xiàng)目的安全控制在可控范圍內(nèi)。以下是部分重要的管理難點(diǎn)及解決辦法。

1）加強(qiáng)大型機(jī)械，特別是起重機(jī)械的管理。其中每月兩次專業(yè)單位對(duì)塔吊等起重設(shè)備進(jìn)行檢查。使用的鎖具班前班后都進(jìn)行檢查。特別是吊帶，對(duì)于非標(biāo)吊帶一律禁止使用。

2）加強(qiáng)所有工人的班前班后教育，切實(shí)落實(shí)項(xiàng)目的實(shí)名制管理。

3）針對(duì)項(xiàng)目的特種作業(yè)人員進(jìn)行專人管理和調(diào)配，特別是焊工，正式進(jìn)場(chǎng)前除了對(duì)證件核實(shí)外，還進(jìn)行焊接的工藝評(píng)定，對(duì)于焊接質(zhì)量差的焊工一律清退。

4）動(dòng)火管理。嚴(yán)格執(zhí)行動(dòng)火管理 3 級(jí)審批制度。特別是針對(duì)高空電焊切割等易造成火花濺落，引發(fā)火災(zāi)的情況?，F(xiàn)場(chǎng)采用 3 級(jí)防護(hù)：①動(dòng)火作業(yè)人員動(dòng)火點(diǎn)配備專人監(jiān)護(hù)，配備滅火器，使用接火斗。②對(duì)動(dòng)火點(diǎn)下方周圍易燃物進(jìn)行清理。③上方動(dòng)火時(shí)，下方也設(shè)置監(jiān)護(hù)人員并配設(shè)滅火設(shè)備。

5）吊裝過(guò)程中嚴(yán)格落實(shí)吊裝令，提升令等制度。吊裝過(guò)程中上下各配備一名指揮，減少盲區(qū)。

6）嚴(yán)格落實(shí)方案先行制度，嚴(yán)格審查審批。對(duì)于危險(xiǎn)性較大的工程必須經(jīng)專家評(píng)審?，F(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格按方案落實(shí)。

7）落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)安全網(wǎng)格化管理。由于施工現(xiàn)場(chǎng)施工面大，現(xiàn)場(chǎng)雖然配備 6 名安全員，但仍然會(huì)存在盲區(qū)，所以針對(duì)上述情況，項(xiàng)目部將安全管理落實(shí)到每一個(gè)班組，甚至每一個(gè)人，班組長(zhǎng)對(duì)班組安全負(fù)責(zé)。一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患逐層上報(bào)。

8）對(duì)于結(jié)構(gòu)安全，項(xiàng)目部利用永久和臨時(shí)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全進(jìn)行掌控。下載軟件后，管理人員能通過(guò)手機(jī)、電腦等設(shè)備查看當(dāng)前已完成結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化情況，從而有效把控結(jié)構(gòu)安全。

9）由于施工面在 80 m 以上高空，施工現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)了對(duì)高空墜落和高空墜物的管理?，F(xiàn)場(chǎng)在施工操作面下的平臺(tái)上設(shè)置兩道防墜網(wǎng)。第一層為防墜落網(wǎng)，主要用于人員防墜；第二層是防止墜落網(wǎng)加密目網(wǎng)，即有防墜作用，也能防止部分小的部件墜落。安全網(wǎng)設(shè)置如圖 12 所示。

圖12 兩層安全網(wǎng)布設(shè)圖

10）現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)品的管理也是本項(xiàng)目管理的重中之重。由于現(xiàn)場(chǎng)大量的鋼結(jié)構(gòu)及措施焊接及拆除，氣瓶的管理問(wèn)題尤為突出。比如防震圈、防震帽的設(shè)置、動(dòng)火點(diǎn)等的安全距離等。

11）現(xiàn)場(chǎng)使用的盤扣式腳手架，嚴(yán)格按照方案搭設(shè)。由于在固定前整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的大部分荷載會(huì)落在腳手架和作為臨時(shí)支撐體系的格構(gòu)柱上，加上上部的氣瓶及構(gòu)件的堆在，要求施工單位在之前進(jìn)行精密計(jì)算，并在過(guò)程中嚴(yán)格落實(shí)把控。

12）多級(jí)安全巡視檢查制度。在整個(gè)項(xiàng)目施工安全管理過(guò)程中，除了每天的自檢和監(jiān)理的日常巡視檢查外，每周還有例行周檢、根據(jù)各施工時(shí)間段的專項(xiàng)安全檢查、業(yè)主聘請(qǐng)的第三方的月度檢查、安質(zhì)監(jiān)站的例行檢查，成為項(xiàng)目安全體系的重要組成部分，為整個(gè)項(xiàng)目的安全保駕護(hù)航。

4 結(jié)語(yǔ)

截至目前位于項(xiàng)目 1～10 樓屋面上部的云廊屋蓋施工已經(jīng)全部結(jié)束。相關(guān)驗(yàn)收及竣工備案手續(xù)正在積極推進(jìn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐表明，相關(guān)的施工方案和施工流程具有一定的可操作性，特別是施工中大量采用 BIM 技術(shù)模擬拼裝，最大限度地減少了誤差；而大量的應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的對(duì)比（均在設(shè)計(jì)參數(shù)范圍內(nèi)），為項(xiàng)目的可靠性和安全性提供了有力的佐證，也為科學(xué)實(shí)踐積累了大量有效數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目對(duì)于今后的同類型結(jié)構(gòu)施工具有一定的參考價(jià)值和借鑒。