唐 博，魯洪征，杜 凱，侯瀚林

(中建八局第一建設(shè)有限公司,山東 濟(jì)南 250000)

1 工程概況

中國(guó)國(guó)際絲路中心大廈位于西安市西咸新區(qū)核心區(qū)域,建筑總面積38萬(wàn)m2,建筑高度498 m,其中地下4層,地上100層。

核心筒剪力墻從第一道伸臂桁架后,39層—44層外墻設(shè)計(jì)為斜墻,核心筒截面尺寸從39層底部33 m收縮至44層頂部27 m。內(nèi)墻不變,外墻每層向內(nèi)收縮0.5 m,內(nèi)外墻相連腹墻逐層縮減,最終完成整個(gè)截面的收縮變化[1-2]。內(nèi)收示意圖見(jiàn)圖1(虛線為38層墻體,實(shí)線為44層墻體)。斜墻內(nèi)收給鋼筋綁扎、模板支設(shè)、鋼柱焊接及平臺(tái)頂升施工造成極大困難,頂升平臺(tái)如何拆改轉(zhuǎn)換是斜墻段施工一大難點(diǎn)。

2 核心筒斜墻施工難點(diǎn)分析

2.1 斜墻施工難點(diǎn)分析

初始平面由內(nèi)外兩圈墻體組成,有2種典型平面,經(jīng)歷1次較大變化:結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換變化為外墻斜向內(nèi)縮,跨越39層—44層,6個(gè)樓層,每層收縮約0.5 m,單側(cè)總計(jì)內(nèi)縮3 m。結(jié)構(gòu)尺寸從39層33 m×33 m變化到44層27 m×27 m。外墻內(nèi)收給核心筒墻體鋼筋綁扎、模板支設(shè)等連續(xù)施工帶來(lái)巨大難度。

2.2 應(yīng)對(duì)措施

39層—44層為斜墻段,總層高25.2 m,此處涉及平臺(tái)爬升后期拆改,鋼骨焊接、鋼板剪力墻安裝、模板支設(shè)及外掛架懸臂特殊處理,為關(guān)鍵點(diǎn)。

塔樓涉及四次伸臂桁架及位移阻尼器部位處理,需結(jié)合爬升規(guī)劃,考慮斜墻特殊模板工藝、外掛架避讓處理、內(nèi)外掛架拆改。

3 核心筒斜墻施工工藝

3.1 智能化頂升平臺(tái)應(yīng)用

3.1.1 平臺(tái)整體應(yīng)用原理

塔樓核心筒施工采用智能化頂升平臺(tái),平臺(tái)由桁架系統(tǒng)、支撐動(dòng)力系統(tǒng)、掛架及模板系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備集成系統(tǒng)組成。動(dòng)力系統(tǒng)基于尺蠖原理附著于墻面,上下支撐交替頂升實(shí)現(xiàn)層層爬升。平臺(tái)從上至下共計(jì)4層,分別為鋼結(jié)構(gòu)焊接層、鋼筋綁扎層、混凝土澆筑層、混凝土修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)層,平臺(tái)示意圖見(jiàn)圖2。

3.1.2 掛架系統(tǒng)

掛架主要由標(biāo)準(zhǔn)掛架單元、非標(biāo)準(zhǔn)掛架單元、頂平臺(tái)防護(hù)體系、底部兜底防護(hù)體系、伸臂桁架處可翻轉(zhuǎn)單元、掛架外防護(hù)及上下通道等幾部分組成。掛架采用2.0 m標(biāo)準(zhǔn)單元配合特殊單元拼裝而成,掛架高度15.04 m,共7步,步距2.1 m,走道寬度0.8 m,距墻0.5 m,設(shè)置翻板。掛架底部采用花紋鋼板做全封閉兜底防護(hù),外立面防護(hù)沖孔鋼板網(wǎng),開(kāi)孔率不小于40%。掛架剖面圖見(jiàn)圖3。

3.1.3 模板系統(tǒng)

頂升平臺(tái)鋼模板位于墻體掛架內(nèi)側(cè),通過(guò)吊索、滑輪、電動(dòng)葫蘆、滑梁等連接構(gòu)件與平臺(tái)桁架相連接,滑輪在滑梁上移動(dòng),帶動(dòng)模板移動(dòng),合模時(shí)作業(yè)人員通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)葫蘆帶動(dòng)吊索調(diào)整模板高度,從而滿(mǎn)足施工需求,模板示意圖見(jiàn)圖4。

3.2 斜墻外掛架設(shè)計(jì)

外掛架立桿通過(guò)滑輪同掛架梁連接,墻體截面變化時(shí),掛架立桿可通過(guò)滑輪向內(nèi)滑動(dòng)適應(yīng)截面變化。38層混凝土澆筑完成后,平臺(tái)進(jìn)行頂升,外掛架梁采用Q345B,HN200×100×5.5×8H型鋼加長(zhǎng),與內(nèi)掛架進(jìn)行連接,外掛架整體向內(nèi)滑移500 mm,39層外掛架內(nèi)側(cè)增加一排立桿及448 mm寬走道板后進(jìn)行鋼筋綁扎,鋼筋綁扎完畢后調(diào)整滑梁鋼模板葫蘆位置,進(jìn)行模板提升并合模[3-4]。

40層—44層每澆筑完一層混凝土后進(jìn)行頂升,每次頂升完畢外掛架均進(jìn)行向內(nèi)滑移,每次滑移500 mm,滑移完畢合模前對(duì)鋼模葫蘆進(jìn)行位置調(diào)整,保證其提升過(guò)程中無(wú)阻礙。外掛架設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖5。

3.3 斜墻內(nèi)掛架設(shè)計(jì)

內(nèi)掛架立桿通過(guò)螺栓與掛架梁連接,腳手板通過(guò)橫梁固定在立桿上,每跨腳手板通過(guò)槽鋼及螺栓連接。內(nèi)掛架拆改設(shè)計(jì)先拆第一跨,再拆二、三、四跨,39層混凝土澆筑完成后40層進(jìn)行鋼筋綁扎,頂升前拆除靠外墻第一跨第五層平臺(tái)板及立桿,立桿截面位置比第六層平臺(tái)高1.2 m,拉雙面角鋼固定焊接在桁架下弦,翻板內(nèi)移安裝,然后進(jìn)行頂升。

40層—44層,每層澆筑完混凝土,平臺(tái)進(jìn)行頂升前,拆除上一層內(nèi)墻第一排立桿及腳手板,下部立桿通過(guò)鋼絲繩與旁邊一跨立桿進(jìn)行斜拉連接,保證下部立桿縱向剛度。內(nèi)掛架拆改示意圖見(jiàn)圖6。

3.4 斜墻角部掛架設(shè)計(jì)

角部掛架在拆除過(guò)程中在4個(gè)外筒角筒各增加兩根同原設(shè)計(jì)相同的兩根立桿,每根立桿總長(zhǎng)15 m,用于加固,立桿材質(zhì)Q235,70 mm×50 mm×3 mm。立桿同掛架翻板交接處在立桿長(zhǎng)邊兩側(cè)焊接30 cm長(zhǎng)L63×5角鋼,用于支撐翻板。立桿增加時(shí),先在原翻板上開(kāi)洞,然后安置立桿,隨后在立桿上焊接角鋼支撐翻板。角部掛架設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖7。

3.5 斜墻鋼模板設(shè)計(jì)

39層斜墻開(kāi)始,靠近和翼墻相連的腹墻通過(guò)設(shè)置5×500 mm+450 mm寬調(diào)節(jié)模板,替換第38層2 950 mm寬標(biāo)準(zhǔn)板。每爬升一次,減少一塊500 mm寬調(diào)節(jié)模板,最后減掉450 mm寬調(diào)節(jié)模板,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模板搭配模板使用,實(shí)現(xiàn)腹墻收縮時(shí)鋼模板安裝為整體。

斜墻段核心筒四個(gè)大角,原有鋼模板角模繼續(xù)使用,中間鋼模板無(wú)法繼續(xù)使用的部位,采用木模板和鋼模板拼接,對(duì)拉螺栓+鋼管固定。螺栓間距不大于460 mm,需要根據(jù)螺栓位置在鋼骨柱上開(kāi)螺栓孔。

腹墻和核心筒外墻(39層—44層為斜墻)相接部位,設(shè)置異形角模,方便鋼模板安裝連接成整體。核心筒施工時(shí),斜墻層鋼模板合模后,先澆筑核心筒內(nèi)部的腹墻混凝土,腹墻和翼墻相接處留設(shè)施工縫,施工縫位置為距離翼墻150 mm左右處。腹墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后,安裝固定支撐翼墻模板的斜撐。斜撐一端固定在已澆筑混凝土的腹墻鋼模板上,一端和翼墻鋼模板相連。異性角模示意圖見(jiàn)圖8。

3.6 斜墻鋼模板加固設(shè)計(jì)

東西側(cè)斜墻在每個(gè)井筒間均有連梁洞口,模板面積較小,東西側(cè)斜墻模板利用頂撐頂在相鄰腹墻鋼模板上,每塊大鋼模板設(shè)置兩道斜撐,每道上下共頂撐兩次,南北向斜墻由于鋼模板跨度較大,需要采用頂撐頂在對(duì)面腹墻鋼模板上,對(duì)稱(chēng)由直徑60 mm鋼管制作而成,兩頭設(shè)置絲桿,可旋緊。頂撐頂在已澆筑的混凝土的腹墻鋼模板上,斜墻與直墻接縫位置,模板不能下包,上口不能上包,在澆筑38層混凝土?xí)r,需要38層頂澆筑200 mm高斜墻段導(dǎo)墻,方便斜墻段鋼模板安裝。斜墻部位對(duì)墻體縱筋采用直徑16 mm的鋼筋進(jìn)行“之”字形焊接,形成鋼筋桁架網(wǎng),加強(qiáng)模板穩(wěn)定性[5-6]。墻長(zhǎng)方向每隔五道立筋加強(qiáng)一次,即鋼筋桁架間距為1 000 mm。斜墻模板加固及加強(qiáng)示意圖見(jiàn)圖9。

3.7 斜墻平臺(tái)設(shè)計(jì)

斜墻段平臺(tái)拆改設(shè)計(jì)施工環(huán)境為外墻斜向內(nèi)縮,跨越39層—44層,6個(gè)樓層,每層收縮500 mm,單側(cè)總計(jì)內(nèi)縮3 000 mm。尺寸從34.6 m×34.6 m變化到26.8 m×26.8 m。39層之前完成對(duì)桁架外圍第二圈的封閉加補(bǔ),混凝土結(jié)構(gòu)施工至45層以后,待掛架加補(bǔ)完成后對(duì)平臺(tái)進(jìn)行拆除。平臺(tái)拆改設(shè)計(jì)截面確定形式:平臺(tái)桁架在斜墻段前的基礎(chǔ)上,由于鋼骨柱的設(shè)計(jì)變更,進(jìn)行38層—44層鋼骨柱平面布置圖平面碰撞檢查,將多余桁架進(jìn)行拆除,再進(jìn)行Midas應(yīng)力驗(yàn)算,最終確定平臺(tái)拆改設(shè)計(jì)平面圖,平臺(tái)拆改設(shè)計(jì)見(jiàn)圖10。

平臺(tái)拆改工藝流程:39層之前完成平臺(tái)外圍的封閉→44層進(jìn)行角部和空缺位置的加補(bǔ)→平臺(tái)安全防護(hù)和密目網(wǎng)的搭設(shè)→掛架、模板分離及修補(bǔ)→平臺(tái)板及桁架分離→用角鋼進(jìn)行拉結(jié)→外圍四個(gè)角部進(jìn)行拆除(對(duì)稱(chēng)拆除原則)→外圍中間部分進(jìn)行拆除。

桁架拆除部分,首先彈出拆除邊緣線,線條明晰,采用專(zhuān)用標(biāo)志,防止工人錯(cuò)拆。

將拆除部分通過(guò)Tekla模型計(jì)算重量、重心,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果布置吊點(diǎn),焊接吊耳。

拆除工作全程需要塔吊對(duì)拆除構(gòu)件在托吊狀態(tài)下進(jìn)行,為防止桁架在分離瞬間出現(xiàn)晃動(dòng),對(duì)施工人員造成傷害,拆除前將拆除部分的桁架設(shè)攬風(fēng)繩,桁架上下弦與留置部分的桁架上下弦采用L70×8的角鋼進(jìn)行拉接,角鋼與弦桿采用段焊,拆除部分與留置段完全脫離,施工人員都離開(kāi)工作區(qū),采用氣割將角鋼切斷,開(kāi)始吊裝作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)國(guó)際絲路中心大廈核心筒施工采用自主研發(fā)的智能化頂升平臺(tái)進(jìn)行施工,整個(gè)平臺(tái)分為四層,每一層均能滿(mǎn)足不同功能性施工需要。在核心筒39層—44層斜墻轉(zhuǎn)換層施工時(shí),通過(guò)對(duì)智能化平臺(tái)桁架、掛架及模板進(jìn)行拆改設(shè)計(jì),保證在每一層頂升后能滿(mǎn)足鋼筋、鋼柱及混凝土澆筑施工順利,拆改容易,安全可靠,適用性高,該斜墻轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)為以后類(lèi)似工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。