姚群勇 YAO Qun-yong；陳志強 CHEN Zhi-qiang

（①鴻一建設（福建）工程有限公司，莆田 351100；②福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州 350000）

0 引言

現(xiàn)代建筑工藝的發(fā)展促使鋼結構工程向輕量化、異型化轉型，大量出現(xiàn)的大跨度異型鋼結構工程施工成為現(xiàn)在我國建筑工程領域較為常見的工程類型之一。而在大跨度異型鋼結構工程中，現(xiàn)場吊裝又是其中經常用到但整體施工工藝較為復雜且難度較大的工程類型[1-3]。在對這類工程進行施工時，常需要在拆除、安裝、現(xiàn)場監(jiān)控等多方面進行極為復雜的計算和工程設計、安排等。因此，本文以我國福州某地“W”型鋼結構桁架工程現(xiàn)場吊裝為例，對大跨度異型鋼結構的現(xiàn)場吊裝技術方案進行總結，旨在為我國類似剛結構工程的施工提供借鑒。

1 工程概況

1.1 項目背景

福州高新區(qū)科技東路鋼構大門位于福州市閩侯縣上街鎮(zhèn)，整個工程外形呈現(xiàn)“W”型結構，圖1 所示為該結構的基本示意圖。

圖1 “W”型鋼結構桁架基本結構

該工程房頂桁架主要由5 道縱向φ325*16 上下弦管及41 道橫向φ203*8 上下連接管和φ121*6、φ130*16、φ245*10 斜支撐組合而成，最大管徑構件為φ450*16 兩端8 根鋼柱，構件材質主要為Q235B 鋼。工程全長54m，寬為8m，上下弦距為1.5m，上弦最高點標高為15.46m，鋼結構全重約為130 噸。根據(jù)工程要求，需要對此房頂桁架工程進行拆除，移動到科技東路與烏龍江路的路口交接處。

1.2 “W”型鋼結構桁架構件特征

該桁架主要構件為幾種不同形態(tài)的頂架，包括縱橫方向的上下主弦管、平面和立面斜支撐、鋼柱連接件、鋼柱及埋件螺栓。其中，鋼柱與桁架為“十”字連接，主管（桁架）與斜支撐采用V 字形連接，主管（主桁架）與橫管采用斜支撐連接。

1.3 施工總體思路

該工程安裝工期緊、造型獨特且具有超長超重、雙層曲線管制作、拆除難度大、拼裝難度大、現(xiàn)場環(huán)境受限（前方馬路車流量大、馬路施工不便封路時間長）、質量、安全要求高等諸多難點[4]。因此，在整個施工過程中必需結合工程特性有針對性地采用新工藝、方法，合理安排人、機、物、具，提前做好施工準備及方案。該“W”型鋼結構桁架現(xiàn)場吊裝的總體思路如圖2 所示。

圖2 施工總體思路

2 現(xiàn)場吊裝具體技術方案

2.1 拆除工序

在結構拆除及轉運過程中，構件應力應變也會進一步重新變化，如切割后次桿件無法重復利用，需補充制作。另外，主桁架如有重新分割，內部應力將重新分布，應變過大時將造成主弦桿對接會產生較大偏差，導致整個頂蓋桁架結構彎曲弧度不連續(xù)，局部形成折線型，無法完全實現(xiàn)原建筑效果[5-6]?？紤]到拆除構件需要再次利用，在拆除過程中，應盡量減少構件產生較大的變形，采取整體拆除的方案。圖3 所示為拆除工序整體構件布置編號情況。

圖3 拆除工序整體構件布置編號情況

2.1.1 拆除措施

為保證盡量減少道路封閉時間，采用一臺350 噸吊車結合兩臺260 噸吊車進行整體拆除措施，并在吊點周邊點焊固定補強件（補強件采用-500×500×8mm 弧形鋼板，弧度與吊點處鋼管一致，緊密貼合），確保拆裝過程的受力平衡，防止拆除構件過程中產生較大的變形。

2.1.2 拆除順序

第一步，拆除4、5 號支座構件，放置于指定場地位置。第二步，桁架采用汽車吊三機拆除，桁架采用三機抬吊落位。桁架吊裝采用四點捆扎法，兩邊吊索要等長，且吊點捆扎牢固、對稱，捆扎位置設置在結構節(jié)點位置，分別在2 號構件的兩端位置設置吊點；兩臺260 噸吊車及一臺350 噸吊車先就位，鋼絲繩綁扎好后，吊臂提升使桁架輕微受力，拆除4 號、5 號支座與桁架的連接節(jié)點，三臺吊車抬吊作業(yè)應由信號工統(tǒng)一指揮，構件起吊時保證水平，均勻離開支座，起鉤速度平穩(wěn)緩慢，同時應進行試吊，起鉤后桁架離開支座約20cm 應懸停2～3 分鐘，懸停檢查桁架、吊點、綁扎、吊索、索扣的安全性后才可繼續(xù)起吊。桁架起吊時，由8 個人負責桁架的牽引拉繩的控制，落鉤時使用慢速，落鉤前明確位置，擺正構件，桁架落位后對桁架進行防風等措施，桁架上下采用鋼絲繩做纜風繩，纜風繩固定使用地錨進行固定。待桁架固定完畢后，用100 噸吊車對4 號、5號支座進行拆除，支座拆除完畢后，用兩臺260 噸吊車及一臺350 噸吊車進行桁架整體90°旋轉，旋轉完畢后，再利用吊車將桁架整體吊裝到平板車上開始轉運。

2.1.3 吊裝思路

圖4 所示為拆除方案的基本思路。該大門桁架高16.5m，寬度54m，整體拆除前需要清除周邊及桁架轉運過程中影響桁架整體落地位置的綠植、電纜、電線桿、路燈、標識牌、攝像頭等；待桁架拆除、運輸完畢后再行恢復。為了盡量縮短封路時間，減少對交通的影響，同時縮短工期，采取整體拆除方案，采用四臺吊車其中兩臺260 噸汽車吊及一臺350 噸汽車吊將大門桁架整體拆除，最后用一臺100 噸吊車拆除支座處桁架。由于桁架體型大，跨度長重量大，長約54m，吊裝轉運的難度也最大，應先計算好吊裝位置，經計算32 個吊點位于2 號桁架兩端，并在構件上點焊固定補強件，補強件采用-500×500×8mm 弧形鋼板，弧度與吊點處鋼管一致，緊密貼合。

圖4 吊裝思路

2.2 安裝工序

2.2.1 施工場地狀況

福州高新區(qū)科技東路鋼構大門頂蓋桁架結構已完工多年，周邊施工場地情況較為復雜。場地位于26m 寬雙向6 車道科技東路，離項目100 多米外為烏龍江大道；海西園門樓前方為旗山大道主干道路口，車流量大。

2.2.2 安裝步驟

第一步，安裝位周邊的障礙物先期拆除，騰出施工空間。第二步，兩臺260 噸汽車吊及一臺350 噸汽車吊將大門桁架整體起吊逆旋轉90°，把整體鋼構屋架起吊到預定的位置。第三步，先用100 噸的吊車安裝好兩側支座處桁架。第四步，采用三臺汽車吊（350 噸一臺及260 噸兩臺）將大門桁架整體吊住移至安裝位置，兩臺260 噸汽車在桁架一端受力位吊住整體桁架，350 噸汽車吊在桁架另一端位置起吊，根據(jù)計算所需的吊力吊住整體桁架，抵消桁架自重張力，并與預埋螺栓準確調整對準，鎖緊螺栓固定，完成大門桁架整體安裝。第五步，對整個大門桁架進行搭設防護棚圍欄封閉施工空間，留出兩側各4m 寬通道，供雙向汽車通行，部分恢復通車。第六步，拆除上部圍欄，安裝恢復道路監(jiān)控和路牌，完成破壞的綠化及路面恢復工作，完成拆裝任務。

2.2.3 桁架旋轉方法

圖5 所示為施工過程中桁架整體的旋轉示意圖。安裝時用一臺350t 吊車及兩臺260 噸吊車配合將桁架整體從平板車上吊起，并用纜風繩固定，按照圖中所示將桁架進行90°旋轉，落位在即將安裝位置前1m 位置。

圖5 桁架旋轉方法

2.2.4 桁架整體吊裝

用兩臺260 噸吊車及一臺350 噸吊車先就位，鋼絲繩綁扎好后，吊臂提升使桁架輕微受力，三臺吊車必須聽從同一起重工統(tǒng)一指揮，構件起吊時保證水平，均勻離開地面，起鉤速度平穩(wěn)緩慢，桁架起吊時，由8 個人負責桁架的牽引拉繩的控制，落鉤時使用慢速，緩慢落在4 號、5 號構件支座上。

2.2.5 吊裝驗算

安裝就位后，景觀大門基礎底部基底壓力平均標準值約為54.0kPa，基礎底面積為5.5×9.0m，深度Z=22.5m，取基底應力擴散角θ=25°，則傳遞至隧道1 頂部附加應力值為：

安裝過程中，中間跨機械吊裝最大支座反力初算為1380kN，機械支座要求尺寸為3.0×4.5m，則機械支座底壓力值為：

取基底應力擴散角θ=25°，深度Z=24.0m，則傳遞至隧道1 頂部附加應力值為：

2.3 安裝效果

圖6 所示為吊裝完成以后福州高新區(qū)海西園大門效果圖。完成吊裝以后的福州高新區(qū)科技東路“W”型鋼構大門位于福州高新區(qū)科技東路與烏龍江路的路口交接處，位置更為合理且施工僅用時一天，大大降低了因施工而給周邊交通等帶來的負面影響。

圖6 安裝效果

2.4 方案優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的大跨度鋼結構桁架施工中，多采用滿堂腳手架支撐的形式，而本次施工采用的構件吊裝方法設置32個吊點位于2 號桁架兩端，并在構件上點焊固定補強件，大大提升了施工速度。表1 所示為采用滿堂腳手架支撐的形式與本文的構件吊裝形式相比，在模擬施工情況下的施工時間、卸載風險、胎架拆除次序等方面的對比情況。

表1 本方案優(yōu)勢

從支撐體系來看，滿堂腳手架支撐在進行相同的工程施工時至少需要設置400 個以上的支撐結構，從支撐結構數(shù)量來看，構件吊裝形式的施工具有數(shù)量更少的優(yōu)勢，更少的支撐體系能夠顯著提升施工過程中的整體風險抵抗能力；從施工時間來看，滿堂腳手架支撐形式完成相同的施工至少需要7d 時間，而本文提出的構件吊裝方法僅用時1d便完成整體施工，大大提高了施工效率；從卸載風險來看，滿堂腳手架支撐采用了大量的腳手架，在施工過程中還需要先拆除原本的混凝土澆注再進行施工，較整體構件吊裝施工而言對千斤頂?shù)膲毫Ω?，卸載風險更高；從監(jiān)測方式來看，滿堂腳手架支撐施工工藝過于復雜只能采取人工形式進行監(jiān)測，而本文的構件吊裝方案施工工藝簡單，采用自動監(jiān)測形式即可對施工進行安全性監(jiān)控，大大降低了人工監(jiān)控帶來的不確定性風險。從整體來看，這種構件現(xiàn)場吊裝的施工形式較一般的施工形式具有更為明顯的優(yōu)勢。

3 結語

“W”型鋼結構桁架是一種極為典型的大跨度異型鋼結構，其現(xiàn)場吊裝技術方案具有流程繁瑣、工藝復雜等特征。本文以實際的工程案例為對象對這類鋼結構桁架的現(xiàn)場吊裝技術方案進行總結，從較為全面的角度對該類工程施工中的重難點問題進行了處理。本文認為，對于這類工程施工而言，盡管工藝復雜、流程較多，但其施工工藝和具體技術仍有較大的開發(fā)空間，值得相關領域進行深度探索。