蔡斌
摘要:主題樂園中某塔尖尖頂?shù)牡跹b施工,通過高空拼裝和整體吊裝二者的可行性分析比較,到金屬尖頂、吊具設(shè)計的介紹,再到尖頂整體吊裝方案最終現(xiàn)場實際實施的闡述,最終形成此技術(shù)方案在本工程金屬尖頂?shù)跹b的成功案例,并為今后類似施工提供了有利的技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:金屬尖頂;整體吊裝;吊具
中圖分類號:TU758.11 文獻標識碼:A 文章編號:1674—3024(2016)11—103—03
1工程概況
某大型主題樂園在其核心位置坐落著樂園標志性的建筑——夢幻城堡,城堡的設(shè)計靈感包羅萬象,既有經(jīng)典的童話故事講述,也有歐洲古典城堡的味道,同時融合了中國傳統(tǒng)文化的元素。城堡的各個方位、各個高度都矗立著大小不一,形狀各異的銅質(zhì)尖頂。其中最具代表的是位于高區(qū)塔群上的那幾個尖頂,它們位于整個城堡的最高處,也是整個城堡乃至整個主題樂園的最高點,它們就像天空中的點點星光,吸引著大家的目光。
2吊裝尖頂?shù)幕厩闆r
此次介紹的尖頂是城堡塔群尖頂中的一個,是最具代表性的尖頂之一,尖頂絕對高度65.8m,相對高度7.927m,尖頂表面材料為24K金箔,塔尖主體材料為鑄銅(H58黃銅),整個尖頂由三十多個大大小小造型不同的鑄銅構(gòu)件組成,構(gòu)件鑄造完成后再將其組裝拼接成形,拼接處以螺紋或焊接的方式使各個部件連接成一體,尖頂內(nèi)部采用Q345B鍍鋅鋼管連接固定,整個鍍鋅鋼管分為7節(jié),從底部由大至小支撐起整個銅尖頂,鋼管與鋼管之間采用法蘭盤螺栓連接,整個尖頂最底部采用法蘭、高強螺栓與建筑主體結(jié)構(gòu)連接。所有銅構(gòu)件及內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)總重量達2.6噸。尖頂銅構(gòu)件的整體平均半徑350mm,但是在整個尖頂?shù)?個區(qū)域,由于造型關(guān)系,半徑均大于平均半徑。(1)在2.9m~4m位置的造型最大半徑630mm。(2)在5.52m~6.32m位置的造型最大半徑1730mm。
3整體吊裝的分析
整個尖頂?shù)陌惭b需要內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)、銅構(gòu)件分件分段進行組裝,同時尖頂?shù)耐庠煨鸵脖容^特殊,因此腳手架在尖頂施工中需要進行多次搭設(shè)和調(diào)整,其次由于尖頂下部的塔身半徑尺寸達2400mm,與尖頂?shù)陌霃匠叽绮町惡艽?,到尖頂位置勢必要形成下大上小的懸挑腳手架,另外在高空施工過程中,金箔的修補工作條件是必須要求腳手架外圍全封閉,這就造成尖頂?shù)哪_手架在修補階段將形成一個高度至少超過8m的細長簡狀結(jié)構(gòu),并且現(xiàn)場由于塔高度等問題,高空周邊沒有條件設(shè)置斜拉桿,基于以上情況的考慮,在高空搭設(shè)這樣一個為滿足尖頂施工的腳手架,從腳手架的整體穩(wěn)定性、安全性上難度都非常之大。不僅如此,如果在高空安裝,構(gòu)件的吊運和安裝過程需要現(xiàn)場的380大型吊機隨時等候,機械設(shè)備資源浪費嚴重。鑒于此,我們在充分考慮了高空作業(yè)的諸多難度后,提出了整體吊裝這一方案。
整體吊裝的這一方案,對于尖頂?shù)氖┕び?點優(yōu)勢:
(1)尖頂?shù)恼w拼裝在地面完成,高空腳手架搭設(shè)中出現(xiàn)的所有難題在地面腳手架搭設(shè)中都可以輕易解決。
(2)銅構(gòu)件的焊接以及金箔的修補工作更為方便。
(3)現(xiàn)場只需提供一部小型汽吊車就可以解決尖頂構(gòu)件在地面拼裝過程中的吊運問題。
解決了以上問題后,我們就需要著重考慮尖頂在地面拼裝完成后,如何吊運整個構(gòu)件至60多米高的高空,并安裝就位問題。由此,我們根據(jù)尖頂?shù)脑煨鸵约捌鸬跫忭敃r的條件,對尖頂構(gòu)件進行了調(diào)整并設(shè)計出了一款尖頂起吊的專用吊具。
4金屬尖頂與吊具的設(shè)計
確定了尖頂?shù)恼w吊裝方案后,我們在金屬尖頂和吊具的設(shè)計中需要解決3個問題,(1)尖頂在吊裝時銅構(gòu)件已全部安裝完成,吊具如何與銅尖頂固定。(2)吊具的固定如何能確保不破壞銅表面的金箔飾面。(3)高空固定銅尖頂時,塔身飾面已經(jīng)完成,需要考慮尖頂與主體結(jié)構(gòu)螺栓固定時的可操作性。
針對以上問題,首先我們對金屬尖頂?shù)脑煨蜕线M行了調(diào)整,我們與建筑設(shè)計師進行了溝通確認,在不影響原有整體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,在尖頂?shù)撞康诙?jié)構(gòu)件上增加了8個開口,增加8塊明裝蓋板。(圖1)
增加的這8塊明裝蓋板,第一可以在尖頂整體在高空與主體結(jié)構(gòu)固定過程中,為固定螺栓的工具提供操作空間。第二8個開口位置可以讓吊具的連接點伸入尖頂內(nèi)部與內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)牢靠固定。其次是吊具的設(shè)計上(圖2),(1)我們設(shè)計成一個長方體吊具,尺寸與尖頂匹配,長方體的豎向線就是我們吊具的鋼框架,長方體的6個面是鏤空的,方便最大截面尺寸的構(gòu)件可以放置。(2)吊具頂部框架對角線位置我們增加鋼結(jié)構(gòu)并在中心位置焊接一個環(huán)形吊鉤,作為吊具起吊的設(shè)置點。(3)由于吊具豎桿過長,我們還在適當?shù)臋M向水平位置增加框架,以增加豎桿的穩(wěn)定性。(4)我們在吊具構(gòu)件的大部分節(jié)點上都設(shè)計成螺栓連接,以方便吊具的運輸、拼裝以及和銅尖頂?shù)倪B接。(5)整個尖頂有8m高,光靠在底部的固定是不夠的,我們還在尖頂?shù)闹猩喜课恢门c吊具設(shè)置了一個固定點。根據(jù)尖頂?shù)脑煨统叽?,我們在高?m的位置設(shè)置了4組活動桿,通過在底部的繩子拉動,活動桿可以從4個方向水平頂住尖頂?shù)闹猩喜?,水平桿下部的斜撐桿頂住水平桿,讓其不松脫,活動桿的前端放置厚海綿,在拉起頂住尖頂?shù)耐瑫r,能夠很好的保護尖頂表面金箔不被損壞(圖3)。(6)最后在整個吊具設(shè)計方案成型后,我們通過結(jié)構(gòu)復(fù)核,確定了吊具桿件的規(guī)格尺寸,確保吊具設(shè)計方案的安全可靠。
5吊具承載力實驗
整個吊具的設(shè)計方案從理論上來說是可行的,為確保正式吊裝過程中的萬無一失,我們在工廠完成吊具的整體組裝后,還通過實際實驗來驗證方案的可操作性。在實驗中,我們在底部加載的配重重量是按照構(gòu)件整體重量的3倍來進行的,并保持(圖4)的狀態(tài)長達2個小時。最終通過實際實驗也證明了方案是可行的。
6現(xiàn)場施工
6.1地面腳手架搭設(shè)
落地腳手架的搭設(shè)分為內(nèi)圈和外圍,內(nèi)圈腳手架用于尖頂?shù)孛嫫囱b過程中工人的操作,外圍腳手架用于吊具的部分組裝、吊具與尖頂?shù)倪B接固定、以及尖頂整體吊裝。
6.2金屬塔尖整體拼裝
先拼裝第1節(jié)鋼結(jié)構(gòu),之后安裝相對位置外側(cè)包裹的銅構(gòu)件;然后拼接第2節(jié)鋼結(jié)構(gòu),并完成鋼結(jié)構(gòu)驗收工作,之后安裝相對位置外側(cè)包裹的銅構(gòu)件;再拼接第3鋼結(jié)構(gòu),并完成鋼結(jié)構(gòu)驗收工作,之后再安裝相對位置外側(cè)包裹的銅構(gòu)件;以此類推,分段完成第4、5、6、7節(jié)鋼結(jié)構(gòu)以及相對應(yīng)的外側(cè)銅構(gòu)件。在安裝第1~3節(jié)銅構(gòu)件的同時,需要按照圖紙完成金屬尖頂整體防雷接地線的連接工作。
當整個銅構(gòu)件完成組裝及初步驗收后,需要對銅構(gòu)件與銅構(gòu)件之間的接縫位置(按照圖紙中的標示)進行焊接,并由專業(yè)人員進行驗收,檢查整體導(dǎo)通性(滿足尖頂整體防雷接地的要求)。
導(dǎo)通性驗收合格后進行最后一道工序,焊接位置及局部破損部位的金箔修補。最終通過整體驗收完成整個尖頂?shù)慕M裝工作。
6.3吊入吊具并連接金屬尖頂
正如在拼裝尖頂前腳手架搭設(shè)的方案,此時我們將拆除內(nèi)側(cè)腳手架,為吊具進入騰出空間。當?shù)蹙叩跞爰忭斨車螅覀兿葘⒌蹙叩撞康倪B接桿通過尖頂?shù)撞康念A(yù)留孔與尖頂內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)連接起來。再將中部的水平穩(wěn)定桿加固好,接著拉動繩子將四個方向的水平活動桿撐起,固定金屬的中上部。完成吊具與尖頂?shù)陌惭b后,我們對吊具上所有固定螺栓再次進行了檢查,確保所有螺栓都是緊固的。最后我們檢查周邊的腳手架以及起吊路線上的實際情況,為起吊做好最后的準備工作。
6.4起吊
試吊準備,整個吊運過程中從底部腳手架中吊出是最為關(guān)鍵的,為了能在正式吊運時不出現(xiàn)意外,我們在正式吊運前的幾天進行了一次試吊準備,著重檢查了地面操作腳手架的碰撞、人員的操作位置、吊機的指揮等。
正式吊運,我們在正式吊運尖頂?shù)倪^程中,將施工人員分成3個小組,第1組是地面起吊的操作人員(包括操控攬風繩人員、吊機指揮人員等),第2組是高空平臺的操作人員(包括固定尖頂?shù)牟僮鞴と?、吊機指揮人員等),第3組是尖頂固定過程中的測量監(jiān)控人員。通過縝密細致的準備工作,我們順利的將尖頂?shù)踹\至高空預(yù)定位置。
6.5固定過程
在高空安裝固定過程中,我們在施工現(xiàn)場設(shè)置了兩個觀測點,兩個觀測點的位置與塔尖安裝位置成90度角(圖5)。在兩個觀測點上各有一組測量隊員,使用全站儀測量塔尖是否垂直。兩組測量隊員配備對講機可以與塔尖安裝人員交流,調(diào)整塔尖的垂直度。
在金屬尖頂?shù)踹\到高空安裝位置后,我們通過攬風繩慢慢將金屬尖頂?shù)撞糠ㄌm盤上的高強螺栓孔位對準主體結(jié)構(gòu)基座法蘭盤上的高強螺栓,套入并初擰高強螺栓和螺帽。使用對講機與塔尖垂直度測量人員對話,若塔尖垂直度有偏差,則根據(jù)測量人員提供的信息,在尖頂法蘭盤與主體結(jié)構(gòu)法蘭盤之間位置適當增加或減少墊片,墊片內(nèi)側(cè)與外側(cè)厚度不一,用于調(diào)節(jié)水平(圖7),直至誤差調(diào)整到允許范圍以內(nèi)。然后使用扭矩扳手(圖6)將螺帽擰緊。
6.6移除吊具
金屬尖頂安裝并驗收通過后,我們就可以將整個吊具移除了,移除吊具的步驟與安裝吊具的步驟正好相反,首先拉動活動桿的繩子,松下吊具中上部的固定裝置。然后逐根拆除中部和底部金屬尖頂固定桿和連接桿,接著在空中輕輕拉動攬風繩,使吊具在空中輕微的旋轉(zhuǎn)一個角度,便于吊具的移除,最后使用吊車平移吊具,移出金屬塔尖安裝位置,并最終徹底移除吊具。(圖8)
吊具移除后,我們將最后8塊明裝板固定在尖頂上,完成尖頂?shù)母呖瞻惭b工作。
7結(jié)語
通過這個技術(shù)方案,我們成功的整體吊裝了多個尖頂,同時我們還不斷完善技術(shù)方案,改良和優(yōu)化了吊具設(shè)計,使吊具在固定尖頂過程中更為輕便,易操作。此技術(shù)方案在本工程中成功實施,為我們積攢了寶貴的實際經(jīng)驗,為今后類似施工提供有利的技術(shù)支撐。