吳 龍 簡(jiǎn)齊超 李思瑾

1 工程概況

紹興大禹陵紀(jì)念館，主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，地下一層、地上二層，總高度約25.4 m，建筑面積27000 m2。地上約7000 m2，地下約20000 m2。其中核心筒區(qū)穹頂飾面采用了約9000 多塊銅磚，工程量較大（92 層，每層98 片，總共9016 片），現(xiàn)有的穹頂金屬飾面板安裝完成后，均為固定狀態(tài)無(wú)法活動(dòng)，容易出現(xiàn)不平整或者板縫不齊的情況，很難通過(guò)其他的方式進(jìn)行調(diào)整，對(duì)飾面板進(jìn)行調(diào)整變更飾面效果更是無(wú)法操作，只能拆除現(xiàn)有飾面板重新安裝，且拆除時(shí)很難保證飾面板不被損壞。飾面板常規(guī)安裝方式，雖然技術(shù)成熟，但是調(diào)整操作很難實(shí)現(xiàn)，如需調(diào)整只能采取拆除重裝的方式，會(huì)造成材料浪費(fèi)、人工成本增加等問(wèn)題。確保銅磚平整度和安裝效率的提升，是穹頂金屬板安裝的施工質(zhì)量及觀感上提升的關(guān)鍵。

2 工藝特點(diǎn)

施工簡(jiǎn)單快捷。通過(guò)調(diào)整鋼架安裝順序，大量減少了工人仰頭操作的次數(shù)，降低了勞動(dòng)的強(qiáng)度與難度，縮短安裝時(shí)間，同時(shí)更好的保證了鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。

接縫高低差、接縫寬度控制好。多軸式連接件可調(diào)節(jié)范圍：X軸最大可調(diào)8 cm，Y軸最大可調(diào)8 cm，Z軸最大可調(diào)10 cm，飾面角度可調(diào)–12°～+15°。多軸調(diào)節(jié)有效的保證了飾面金屬板弧形造型的連續(xù)性，并降低了后續(xù)檢查和調(diào)整的難度。

裝飾弧形效果好。飾面金屬板、多軸式連接件與基層鋼架連接牢固后，通過(guò)多軸式連接件進(jìn)行調(diào)和，達(dá)到完美的弧形效果。

輕質(zhì)經(jīng)濟(jì)施工簡(jiǎn)單便捷，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工程總造價(jià)。

3 全過(guò)程管理

3.1 設(shè)計(jì)方案的確定

鑒于現(xiàn)場(chǎng)為大型穹頂式建筑，現(xiàn)場(chǎng)安裝飾面前期設(shè)計(jì)方案為瓷板安裝。但考慮到干掛瓷板及單塊安裝重量大約為2.5 kg，穹頂上部瓷板基本呈倒掛形式，在能滿足整體效果的前提下，安全性需要進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，且在一定程度上需要保證瓷板穩(wěn)定性，內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)掛接基層為不可調(diào)節(jié)式，在施工過(guò)程中，對(duì)于精度的要求比較高，若瓷板后場(chǎng)加工出現(xiàn)偏差，材料損耗率較大。

基于以上考慮，項(xiàng)目部應(yīng)該及時(shí)與建設(shè)、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行協(xié)商討論，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，最終確定利用科調(diào)節(jié)式鋼結(jié)構(gòu)基層和輕質(zhì)手工銅磚，在保證了安全性的前提下，最大程度上還原設(shè)計(jì)效果。

3.2 工期控制

該項(xiàng)目施工工期僅為83 d，施工工期較為緊張，體量大，施工工藝造型復(fù)雜。工程施工工期的控制緊密結(jié)合進(jìn)度目標(biāo)進(jìn)行施工方案確定，理清項(xiàng)目施工重難點(diǎn)及工程計(jì)劃關(guān)鍵線路。施工中根據(jù)實(shí)際情況實(shí)施合理糾偏，動(dòng)態(tài)調(diào)整和控制，進(jìn)而按照規(guī)定和計(jì)劃規(guī)定的時(shí)間完成施工目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)有效控制。具體施工工期控制要根據(jù)施工計(jì)劃進(jìn)行合理規(guī)劃、控制和協(xié)調(diào)，管理人員具有重要責(zé)任，同時(shí)也是其擔(dān)負(fù)的職責(zé)和基本的工作要求。

3.3 材料的選取和加工

項(xiàng)目穹頂涉及大量銅磚，且材料質(zhì)量、運(yùn)輸距離及加工排產(chǎn)周期是材料選取的關(guān)鍵因素，項(xiàng)目遵循在材料的性能標(biāo)準(zhǔn)以及成本預(yù)算可控的情況下，堅(jiān)持“貨比三家”，對(duì)材料的供應(yīng)商資質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格審查，并能提供相關(guān)的材料性能檢測(cè)報(bào)告等質(zhì)量證明文件，優(yōu)先選用具有ISO9000 體系審核認(rèn)證的生產(chǎn)廠家，在其材料符合采購(gòu)計(jì)劃時(shí)選擇距離施工項(xiàng)目較近的材料供應(yīng)商。

3.4 材料的后場(chǎng)加工

現(xiàn)場(chǎng)大部分面層材料要求后場(chǎng)加工完畢后直接現(xiàn)場(chǎng)安裝，省去現(xiàn)場(chǎng)二次深化加工的繁雜程序，降低施工現(xiàn)場(chǎng)粉塵污染，提升項(xiàng)目施工效率。但材料后場(chǎng)加工對(duì)尺寸和精度要求極高，為避免材料運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后因下單尺寸偏差無(wú)法安裝，現(xiàn)場(chǎng)利用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）點(diǎn)云放線技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)完成面進(jìn)行復(fù)原處理，對(duì)曲面及造型復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化排版下單。施工管理人員將切割排版圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行二次比對(duì)調(diào)整，確保后場(chǎng)加工材料運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后可直接使用，避免二次深化加工，增加粉塵污染。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基層鋼架分段式安裝

基層鋼架環(huán)形部分經(jīng)過(guò)深化設(shè)計(jì)，進(jìn)行合理分段，預(yù)先在地面完成焊接安裝[1]。再通過(guò)機(jī)械設(shè)備將每段鋼架臨時(shí)抬送到預(yù)定位置，最后將其與豎向的鋼架和建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接牢固。通過(guò)調(diào)整鋼架安裝順序，大量減少工人仰頭操作的次數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度與難度，縮短安裝時(shí)間，同時(shí)更好的保證了鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。

4.2 多軸式連接件組裝

如圖1 所示，自研結(jié)構(gòu)構(gòu)件多軸式連接件各子部件在工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)快組裝[2]。子部件1 ～3 通過(guò)結(jié)構(gòu)造型組裝成多軸式連接件，并保持上下、前后、左右、飾面角度均可調(diào)節(jié)的狀態(tài)。前文已述，多軸式連接件可以調(diào)節(jié)范圍為：X軸最大可調(diào)8 cm，Y軸最大可調(diào)8 cm，Z軸最大可調(diào)10 cm，飾面角度可調(diào)–12°～+15°。多軸調(diào)節(jié)有效的保證了飾面金屬板弧形造型的連續(xù)性，并且降低了后續(xù)檢查和調(diào)整的工作難度。

圖1 多軸式連接件拆分效果圖（來(lái)源：作者自繪）

4.3 飾面金屬板套筒式連接

如圖2 所示，飾面金屬板在工廠預(yù)先打孔，在現(xiàn)場(chǎng)快速與多軸式連接件的子部件3 螺釘連接，形成金屬板與多軸式連接件組合的整體后，將其通過(guò)機(jī)械設(shè)備運(yùn)送到安裝部位，通過(guò)子部件1 與基層鋼架套筒式連接。確定飾面金屬板、多軸式連接件與基層鋼架連接牢固后，通過(guò)多軸式連接件進(jìn)行調(diào)和，達(dá)到完美的弧形效果。

圖2 多軸式連接件與連接板示意圖（來(lái)源：作者自繪）

5 工藝流程和操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備—三維測(cè)繪掃描定位—BIM 深化設(shè)計(jì)—材料下單與加工—基層鋼架安裝—多軸式連接件組裝—飾面金屬板安裝—飾面金屬板調(diào)和—三維掃描復(fù)核—飾面金屬板局部調(diào)和—驗(yàn)收。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作應(yīng)該按照以下2 個(gè)步驟著手進(jìn)行：第1，模型與圖紙準(zhǔn)備。確定銅板穹頂?shù)娜SBIM 模型，對(duì)于不同高度安裝段，導(dǎo)出二維平面圖紙。第2，材料準(zhǔn)備。按進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃將施工所用的三維測(cè)繪掃描儀，多軸式連接件、飾面金屬板、螺釘、基層鋼架、腳手架鋼管、升降機(jī)、手電鉆、等工具和材料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)；工具和材料的合格證書(shū)、性能檢測(cè)報(bào)告、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄和復(fù)檢報(bào)告應(yīng)齊全并符合要求。

5.2.2 三維測(cè)繪掃描定位

首先，使用三維測(cè)繪儀器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，通過(guò)專業(yè)軟件處理形成點(diǎn)云模型，并與設(shè)計(jì)原始模型進(jìn)行對(duì)比擬合[3]；其次，通過(guò)對(duì)比擬合，在地面確定基準(zhǔn)點(diǎn)，在穹頂各個(gè)高度段確定豎向和水平向的關(guān)鍵點(diǎn)位；最后，使用全站儀在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，標(biāo)記出基礎(chǔ)點(diǎn)和各高度段的各關(guān)鍵點(diǎn)位。

5.2.3 BIM深化設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)三維測(cè)繪掃描形成的點(diǎn)云模型調(diào)整原始設(shè)計(jì)模型；其次，根據(jù)修改調(diào)整后的三維模型進(jìn)行基層鋼架的深化，對(duì)基層鋼架進(jìn)行合理分段，導(dǎo)出現(xiàn)場(chǎng)基層鋼架加工安裝圖；最后，同時(shí)對(duì)多軸式連接件進(jìn)行深化，繪制加工圖，注明加工精度[4]。

5.2.4 材料下單與加工

根據(jù)調(diào)整后的三維BIM 模型確定基層鋼架、多軸式連接件、金屬板等材料的加工圖和用量，并通過(guò)工廠下單加工。

5.2.5 基層鋼架安裝

首先，依據(jù)標(biāo)記好的豎向關(guān)鍵點(diǎn)位，完成豎向基層鋼架的安裝；其次，根據(jù)BIM 圖紙將分段式環(huán)形基層鋼架在地面安裝完成；再次，依據(jù)標(biāo)記好的水平向關(guān)鍵點(diǎn)位，通過(guò)機(jī)械設(shè)備將分段式環(huán)形基層鋼架臨時(shí)抬送到預(yù)定位置；從次，將分段式環(huán)形基層鋼架與豎向的鋼架和鋼結(jié)構(gòu)焊接牢固；最后，抽檢焊接點(diǎn)位。

5.2.6 多軸式連接件組裝

多軸式連接件的組裝在現(xiàn)場(chǎng)地面進(jìn)行，將各子部件通過(guò)結(jié)構(gòu)造型進(jìn)行套筒式連接，再將兩者的整體與子部件通過(guò)結(jié)構(gòu)凹凸造型進(jìn)行組裝，形成多軸式連接件整體。

組裝成型后，檢查套筒連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)性與可移動(dòng)性，檢查凹凸造型連接處的可調(diào)節(jié)性，符合要求后，將子部件臨時(shí)拆下，利于下一步飾面金屬板安裝。

5.2.7 飾面金屬板安裝

在地面進(jìn)行與多軸式連接件的安裝，通過(guò)飾面金屬板預(yù)加工好的孔眼進(jìn)行與多軸式連接件的定位，定位準(zhǔn)確后使用手電鉆和螺釘將兩者連接，再將子部件重新組裝，形成飾面金屬板與多軸式連接件的整體。

使用升降機(jī)將材料抬升至待安裝部位進(jìn)行，將整體的子部件與基層鋼架進(jìn)行套筒式連接，并檢查兩者之間進(jìn)出位置的可調(diào)性是否滿足要求，如圖3 所示。

圖3 飾面金屬板整體安裝圖（來(lái)源：作者自繪）

5.2.8 飾面金屬板調(diào)和

根據(jù)左右上下及關(guān)鍵點(diǎn)的對(duì)比，進(jìn)行飾面金屬板的調(diào)和。首先通過(guò)子部件與基層鋼架調(diào)整飾面金屬板的前后進(jìn)出位置；其次，通過(guò)各子部件間的凹凸連接調(diào)整飾面金屬板的上下位置；最后，在上一步驟調(diào)整到位后，通過(guò)各子部件間的套筒連接調(diào)整飾面金屬板的左右位置和飾面傾斜角度。

5.2.9 三維掃描復(fù)核

飾面金屬板全部安裝并調(diào)和后，進(jìn)行三維測(cè)繪掃描，并將測(cè)繪得到的點(diǎn)云模型與深化后的BIM 模型進(jìn)行色譜分析，檢查安裝效果，得到需要調(diào)整的金屬板的位置和偏差信息。

5.2.10 飾面金屬板局部調(diào)和

依據(jù)色譜分析可得到需要調(diào)整的銅版紙的位置和偏差信息，進(jìn)行飾面金屬板的局部調(diào)和，調(diào)整方法和前文相同。

5.2.11 驗(yàn)收

飾面金屬板經(jīng)過(guò)局部調(diào)和后，再次進(jìn)行三維測(cè)繪掃描，重新進(jìn)行色譜分析，達(dá)到驗(yàn)收要求。

6 質(zhì)量控制

6.1 主控項(xiàng)目

首先，焊接材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)檢查質(zhì)量證明書(shū)及烘焙記錄。其次，焊工必須經(jīng)考試合格，檢查焊工響應(yīng)施焊條件的合格證及考核日期。再次，Ⅰ、Ⅱ級(jí)焊縫必須探傷檢驗(yàn)，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和施工及驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定，檢查焊縫探傷報(bào)告。最后，焊縫表面Ⅰ、Ⅱ級(jí)焊縫不得有裂紋、焊瘤、燒穿、坑等缺陷。Ⅱ級(jí)焊縫不得有表面氣孔、夾渣、坑、裂紋、電插傷等缺陷，且Ⅰ級(jí)焊縫不得有咬邊、未焊滿等缺陷。

6.2 一般項(xiàng)目

焊縫外觀：焊縫外形均勻，焊道與焊道、焊道與基本金屬之間過(guò)渡平滑，焊渣和飛濺物清楚干凈。

表面氣孔：Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)焊縫不允許，Ⅲ級(jí)焊縫每50 mm 長(zhǎng)度焊縫內(nèi)允許直徑≤0.4 t；且≤3 mm 氣孔2 個(gè)；氣孔間距≤6 倍孔徑。咬邊：Ⅰ級(jí)焊縫不允許。Ⅱ級(jí)焊縫：咬邊深度≤0.05 t,且≤0.5 mm，連續(xù)長(zhǎng)度≤100 mm，且兩側(cè)咬邊總長(zhǎng)≤10%焊縫長(zhǎng)度。Ⅲ級(jí)焊縫：咬邊深度≤0.1 t，且≤1mm。金屬板安裝允許偏差及檢驗(yàn)方法另計(jì)[5]。

7 結(jié)語(yǔ)

紹興大禹陵紀(jì)念館利用基層鋼架分段式安裝、多軸式連接件組裝、飾面金屬板套筒式連接等先進(jìn)施工技術(shù)，有效提升了穹頂銅板安裝質(zhì)量，并且施工進(jìn)度快、觀感效果好、設(shè)計(jì)方案還原度高。

大禹陵紀(jì)念館作為景區(qū)的核心部分，公祭典禮的場(chǎng)所，每年舉辦活動(dòng)，祭拜祖先，寄托追思、緬懷先祖、追念禹王的圣功偉業(yè)，同時(shí)兼顧了公祭典禮作為國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的傳承性和莊嚴(yán)性（圖4）。

圖4 整體安裝完成效果圖（來(lái)源：作者自繪）