陳偉根

1. 上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術(shù)研究中心 上海 201103

1 工程概況

金橋現(xiàn)代服務(wù)園（Ⅱ期）地鐵板塊項(xiàng)目位于上海浦東新區(qū)金皖路、金滬路口，緊鄰上海軌道交通9號(hào)線金橋站。項(xiàng)目地下3層、地上15層，共4棟單體，其中1#、4#樓地上13層，建筑高度66.75 m；2#、3#樓地上15層，建筑高度75.75 m。本項(xiàng)目2#樓與3#樓之間設(shè)置一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)連廊進(jìn)行連通。連廊共8層，位于標(biāo)高＋36.77～＋72.80 m之間，平面呈梯形布置，由鋼桁架及鋼框架梁柱結(jié)構(gòu)組成。連廊短邊長(zhǎng)度21.3 m，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度28.7 m；底層連廊寬度11.9 m，頂層連廊寬度14.5 m，總質(zhì)量約600 t。

鋼連廊的頂層和底層均采用桁架形式（每層2榀）。底層桁架高度4.5 m，短桁架22 m跨，質(zhì)量約37.5 t；長(zhǎng)桁架26.1 m跨，質(zhì)量約42.3 t。頂層桁架高度4.8 m，長(zhǎng)度50 m（桁架兩側(cè)各有一部分延伸至塔樓結(jié)構(gòu)內(nèi)，圖1）。

圖1 鋼連廊示意

連廊為吊掛結(jié)構(gòu)，本體自重等主要由頂部桁架承重。

2 鋼連廊施工難點(diǎn)分析及技術(shù)路線確定

2.1 實(shí)施難點(diǎn)

1）無(wú)法利用現(xiàn)場(chǎng)塔吊進(jìn)行吊裝。本工程在布置塔吊時(shí)，上述鋼連廊設(shè)計(jì)方案尚未確定，無(wú)法按照鋼連廊的構(gòu)件吊裝需求來(lái)選擇塔吊的型號(hào)和位置，且不經(jīng)濟(jì)。

2）場(chǎng)地情況受限。鋼連廊所在的2#、3#樓北側(cè)緊鄰金海路（地鐵車(chē)站施工），無(wú)停放大噸位吊車(chē)的場(chǎng)地。2#、3#樓南側(cè)為地下室頂板，與周邊臨時(shí)道路距離較遠(yuǎn)，若采用大噸位吊車(chē)進(jìn)行吊裝，須在地下室頂板上?？孔鳂I(yè)，需要對(duì)地下室進(jìn)行大量加固工作。

3）鋼連廊高空施工難度大。本工程連廊結(jié)構(gòu)跨度較大，安裝高度較高，若采用常規(guī)分件高空散裝方案，需要搭設(shè)大量高空支撐架，安全風(fēng)險(xiǎn)大，且高空組裝焊接工作量大，影響結(jié)構(gòu)施工周期，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)較差。

2.2 技術(shù)路線確定

針對(duì)上述情況，在前期策劃階段，鋼連廊安裝考慮了大型吊車(chē)吊裝、屋面吊吊裝和整體提升3種方式，并作了優(yōu)缺點(diǎn)比較（表1）。經(jīng)方案比對(duì)，最終選擇方案3作為實(shí)施方案，即：連廊構(gòu)件散件進(jìn)場(chǎng)，在地面拼裝成整體后，采用液壓同步提升施工技術(shù)將其整體提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

液壓同步提升施工技術(shù)較為成熟，曾多次用于國(guó)內(nèi)外一些大型項(xiàng)目，其施工安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性也得到了很好的驗(yàn)證，優(yōu)勢(shì)明顯[1-4]：

1）通過(guò)提升設(shè)備組合，提升質(zhì)量、跨度、面積不受限制。以柔性索具承重，只要有合理的承重吊點(diǎn)，提升高度不受限制。

表1 鋼連廊安裝方案比對(duì)

2）液壓提升器錨具具有逆向運(yùn)動(dòng)自鎖性，使提升過(guò)程十分安全，并且構(gòu)件可以在提升過(guò)程中的任意位置長(zhǎng)期可靠鎖定。

3）液壓提升器通過(guò)液壓回路驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作過(guò)程中加速度極小，對(duì)被提升構(gòu)件及提升框架結(jié)構(gòu)的附加動(dòng)荷載很小。

4）液壓提升設(shè)備體積小、自重輕、承載能力大，特別適于在狹小空間進(jìn)行大噸位構(gòu)件提升。

5）設(shè)備自動(dòng)化程度高、可靠性好，操作方便靈活。

3 提升方案優(yōu)化

本工程鋼連廊本體高度約36 m，但寬度僅11.9 m，若采用一次性整體提升的方式，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但“頭重腳輕”帶來(lái)的側(cè)向穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，我們將提升對(duì)象作了分解，分3階段實(shí)施，第1階段為地面拼裝頂部桁架，整體提升至一定高度（滿足下部連廊拼裝高度要求即可）；第2階段為地面拼裝底部桁架及上部鋼框架，下放頂部桁架，與拼裝好的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)接形成整體；第3階段為連廊整體提升至設(shè)計(jì)高度（圖2）。這種“倒裝法＋順裝法＋整體提升”的方式，既可有效減小拼裝高度，又使該提升方式與鋼連廊受力設(shè)計(jì)工況最接近。

4 方案實(shí)施與控制事項(xiàng)

4.1 實(shí)測(cè)實(shí)量

鋼連廊安裝前，由于2#、3#樓的主體結(jié)構(gòu)已全部完成，故需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有連接部位的鋼牛腿做實(shí)測(cè)實(shí)量，并將測(cè)量結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)單位，在深化設(shè)計(jì)和工廠制作環(huán)節(jié)消化各類偏差。該環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵，直接影響對(duì)接精度和構(gòu)件受力狀況。

4.2 深化設(shè)計(jì)

1）計(jì)算分析與模擬：了解設(shè)計(jì)意圖，計(jì)算分析、模擬桁架在拼裝、提升、卸載等階段的構(gòu)件受力和變形，對(duì)已完工結(jié)構(gòu)的影響等（結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件在恒載、風(fēng)載及差異沉降等共同作用下的應(yīng)力及應(yīng)力比），進(jìn)而明確提升工況（前置條件），并據(jù)此對(duì)提升支架、吊點(diǎn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖2 整體提升示意

2）提升支架數(shù)量、布局：應(yīng)結(jié)合提升桁架系統(tǒng)的安全性和可靠性要求，在滿足桁架鋼結(jié)構(gòu)液壓提升力要求的同時(shí)，盡量使每臺(tái)液壓設(shè)備受載均勻。對(duì)提升支架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、連接節(jié)點(diǎn)的受力以及不同步、非對(duì)稱或風(fēng)荷載情況下的側(cè)向穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。明確提升支架的焊縫等級(jí)、探傷要求。本連廊在桁架端共設(shè)置4個(gè)提升點(diǎn)（圖3、圖4）。

圖3 提升點(diǎn)布置平面示意

提升平臺(tái)由提升梁、立柱、斜拉桿及斜撐組成。為了保證提升平臺(tái)及主桁架平面外的穩(wěn)定性，在提升平臺(tái)側(cè)面設(shè)置側(cè)向撐。

3）提升設(shè)備選擇：應(yīng)盡量保證各提升吊點(diǎn)的液壓提升設(shè)備配置系數(shù)基本一致，同時(shí)要求各個(gè)吊點(diǎn)在上升或下降過(guò)程中能保持一定的同步性，以保證提升（下降）結(jié)構(gòu)的空中穩(wěn)定。提升設(shè)備主要包括穿芯式液壓千斤頂、泵站組成的提升器和鋼絞線等。根據(jù)GB 51162—2016《重型結(jié)構(gòu)和設(shè)備整體提升技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，提升器安全系數(shù)不小于1.25，鋼絞線安全系數(shù)不小于2.00。本連廊自重約600 t，設(shè)置4個(gè)提升點(diǎn)，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況，本工程共配置6臺(tái)TLJ-2000型提升器。TLJ-2000型提升器的額定提升能力為200 t，額定配置12根鋼絞線。配置鋼絞線的規(guī)格為1×7-17.8 mm，單根鋼絞線破斷拉力為360 kN。

4）相應(yīng)結(jié)構(gòu)加固：須對(duì)拼裝現(xiàn)場(chǎng)的下部支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗(yàn)算，包括拼裝胎架和吊車(chē)停機(jī)位。本工程須在地下室頂板?？?80 t履帶吊進(jìn)行構(gòu)件拼裝，我們?cè)谥數(shù)冉Y(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件部位設(shè)置鋼梁等形式進(jìn)行加固（圖5）。

圖4 提升支架

圖5 履帶吊采用鋼梁加固

5）臨時(shí)擱置：由于頂層桁架需在空中停留以等待下部結(jié)構(gòu)拼裝，時(shí)間較長(zhǎng)，所以在主樓兩側(cè)的預(yù)留牛腿上設(shè)置臨時(shí)擱置牛腿，臨時(shí)擱置牛腿采用與原弦桿截面相同的型鋼，以螺栓方式連接（圖6）。

圖6 臨時(shí)擱置牛腿設(shè)置示意

4.3 鋼連廊整體提升工藝

1）頂層桁架拼裝：在胎架上分段拼裝連廊最上層的桁架結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)主樓上安裝提升平臺(tái)、提升器及鋼絞線，調(diào)試提升系統(tǒng)。

2）頂部桁架試提升：在驗(yàn)收等準(zhǔn)備工作就緒后，進(jìn)行試提升，使頂層桁架整體脫離拼裝胎架。確認(rèn)無(wú)異常后，提升器進(jìn)行機(jī)械鎖緊，靜置約12 h，觀測(cè)結(jié)構(gòu)受力、變形情況，觀察提升系統(tǒng)的工作狀況。

3）頂部桁架正式提升：全面檢查并測(cè)量各提升點(diǎn)標(biāo)高情況，確認(rèn)一切正常后，繼續(xù)將頂部桁架提升至＋73.77 m高度（以桁架上弦頂標(biāo)高為基準(zhǔn)），停止提升，鎖緊提升器機(jī)械，安裝臨時(shí)擱置牛腿結(jié)構(gòu)。

4）底部桁架及鋼框架拼裝：在正投影下方原位拼裝底部桁架以及上方的6層鋼框架，按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求探傷。

5）頂部桁架下放、連接：拆除臨時(shí)擱置牛腿，利用液壓千斤頂將頂部桁架下放，并與下部已拼裝好的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)接，整個(gè)連廊形成一個(gè)整體。

6）連廊整體提升與嵌補(bǔ)段焊接：將整個(gè)連廊同步提升至設(shè)計(jì)高度（圖7），姿態(tài)微調(diào)后焊接嵌補(bǔ)段，完成與兩側(cè)結(jié)構(gòu)的對(duì)接。嵌補(bǔ)段施工須考慮焊接順序、焊接工藝等對(duì)焊接變形的影響。

圖7 鋼連廊提升

7）卸載及提升器拆除：嵌補(bǔ)段施工、探傷等檢查驗(yàn)收工作完成后進(jìn)行卸載。卸載由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制，所有吊點(diǎn)同時(shí)下降相同的力值比例，卸載采用分級(jí)進(jìn)行（千斤頂?shù)牧χ禍p小從1%～3%分3級(jí)逐步控制），直至鋼絞線徹底松弛，完成荷載轉(zhuǎn)移。過(guò)程中注意觀察和檢測(cè)，卸載后拆除提升裝置。

4.4 施工監(jiān)測(cè)

信息化施工是提升控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，除現(xiàn)場(chǎng)巡查、作業(yè)區(qū)視頻監(jiān)控外，在主體結(jié)構(gòu)、提升支架及鋼連廊結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件中設(shè)置應(yīng)力應(yīng)變、行程位移、風(fēng)速監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，保證提升過(guò)程的安全。

4.5 其他

1）鋼連廊底部的防火涂料、底部裝飾或幕墻施工等在提升方案策劃時(shí)宜一并考慮。

2）鋼連廊中的壓型鋼板，特別是底部的壓型鋼板宜在提升前鋪設(shè)完成。

3）立體施工、交叉作業(yè)不得影響提升作業(yè)；不得有影響行程的障礙物。

4）制訂應(yīng)急預(yù)案，如傳感器故障、控制系統(tǒng)故障、突然停電故障、液壓油管突然爆裂故障、液壓提升器故障、鋼絞線斷絲故障、液壓泵源故障等突發(fā)事件的解決對(duì)策。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程鋼連廊采用液壓同步提升技術(shù)，克服了復(fù)雜環(huán)境、特殊工況條件等的制約，順利完成了施工任務(wù)。既節(jié)約了成本，又縮短了施工周期，鋼連廊的施工質(zhì)量和安全也得到了有效保障，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。