蘇冠敏，劉德敏

（1.上海新宇工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，上海 200433；2.上海市工程建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，上海 200433）

0 引言

G 60 科創(chuàng)走廊沿線是中國經(jīng)濟(jì)最具活力、城鎮(zhèn)化水平最高的區(qū)域之一。G 60 科創(chuàng)走廊包括：上海、嘉興、杭州、金華、蘇州、湖州、宣城、蕪湖、合肥 9 個城市，覆蓋面積約 7.62 萬km2。作為科創(chuàng)走廊起點，臨港松江漕河涇園區(qū)項目也起著重要的產(chǎn)業(yè)鏈帶頭作用。世界各大知名的跨國公司和國內(nèi)各行業(yè)龍頭企業(yè)紛至沓來。為此經(jīng)過多年的規(guī)劃和設(shè)計，由世界著名設(shè)計師拉斐爾先生操刀設(shè)計的拉斐爾云廊項目孕育而生，建成后將成為 G60 科創(chuàng)走廊沿線地標(biāo)性的建筑。項目施工過程中集中運用了大量的國內(nèi)新技術(shù)新工藝，其中作為點金之筆的云廊屋蓋工程，更是在世界范圍內(nèi)首屈一指，如網(wǎng)殼面積大，網(wǎng)殼呈現(xiàn)的獨特波浪形，總重量大等在世界范圍內(nèi)都極為少見。本文通過對此項目云廊屋蓋施工中部分工藝的重點難點分析解析，為其他同類型施工積累寶貴的經(jīng)驗并提供一些見解。

1 工程概況

拉斐爾云廊項目位于松江區(qū)新橋鎮(zhèn)（莘磚公路），總占地面積約為 82 萬 m2，規(guī)劃建筑面積 86 萬 m2，共由 20 多棟 80 m 高的建筑組成。其中項目一期為1～10#樓已基本完成（11# 待建），其屋蓋總長約 664 m，總寬約126 m，最高點約 10 0 m。本工程投影面積約 73 290 m2，由屋蓋鋁結(jié)構(gòu)、樹杈柱、馬道、檐口板、支座、鋁托板、鋼爬梯、配電箱、燈具、管線纜、線槽等組成。完成效果圖如圖 1 所示。

圖1 一期效果圖

為了減輕整個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的重量，整個上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用鋼鋁混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)作為主要支撐體系用量約為4 000 t，鋁結(jié)構(gòu)約為 2 000 t。上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)空間模型，如圖 2 所示。

圖2 上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)空間模型

整個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的下部支撐體系是由分布在個號房結(jié)構(gòu)屋面的鋼結(jié)構(gòu)樹作為支撐。如圖 3 所示。

圖3 屋面鋼結(jié)構(gòu)樹支撐

本項目上部的結(jié)構(gòu)是由鋼結(jié)構(gòu)和鋁結(jié)構(gòu)混合而成。而其中作為連接構(gòu)件的節(jié)點又分為三類：全鋼節(jié)點、鋁節(jié)點和鋼鋁混合節(jié)點。鋼節(jié)點的連接采用一級焊縫，鋁結(jié)構(gòu)和鋼鋁混合結(jié)構(gòu)由于鋁結(jié)構(gòu)的耐熱熔點低采用的是螺栓連接。鋁節(jié)點和鋼節(jié)點如圖 4 所示。鋼鋁混合節(jié)點接觸面為了避免雙金屬腐蝕采用不銹鋼墊片夾層。

圖4 節(jié)點圖

2 技術(shù)路線

首先安裝位于樓頂用于支撐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)樹，然后在 80 m 以上的高空搭設(shè)一個施工平臺，桿件在地面上拼裝成九宮格（部分采用臨時固定），然后利用重型塔吊對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行桿件吊裝，在高空作業(yè)平臺上進(jìn)行桿件調(diào)整，并進(jìn)行最終固定（焊接和螺栓連接）。現(xiàn)場吊裝設(shè)備布置圖，如圖 5 所示。

圖5 現(xiàn)場吊裝設(shè)備布置圖

根據(jù)原結(jié)構(gòu)、待施工鋁合金網(wǎng)殼及措施鋼平臺的空間關(guān)系，采取對屋蓋進(jìn)行分區(qū)、分塊安裝的思路，并對各分塊進(jìn)行編號。

將網(wǎng)殼和下部安裝平臺主要分為塔樓樓頂 T 區(qū)域、高連廊 K 區(qū)域、低連廊 P（5、6）區(qū)域、南裙房 P（1-4）區(qū)域及中庭 S 區(qū)域。區(qū)塊及劃分如圖 6 及表 1 所示。

圖6 屋面網(wǎng)殼及平臺劃分圖

表1 屋面網(wǎng)殼及平臺劃分表

圖7 安裝與卸載、拆除流程圖

根據(jù)安裝、卸載、拆除的施工先后順序又將上述27 個區(qū)域進(jìn)行劃分。首先安裝 1～6# 塔樓區(qū)域的鋁合金屋蓋桿件，隨后卸載 1～2# 塔樓區(qū)域（卸載順序為 S1，S2，P1-1，P1-2，T2，T1），其余已安裝部分仍然采用腳手架或格構(gòu)柱支撐；第二步安裝 7～8# 塔樓區(qū)域的鋁合金屋蓋桿件，隨后卸載 3～4# 塔樓區(qū)域（卸載順序為 S3，K1，S4，P2-1，P2-2，T3，T4）；第三步安裝 9～10# 塔樓區(qū)域的鋁合金屋蓋桿件，隨后卸載 5～6# 塔樓區(qū)域（卸載順序為S5，P5，S6，P3-1，P3-2，S7，K2，T6，T5）；第四步卸載7～10# 塔樓區(qū)域（卸載順序為 S8，P4-1，P4-2，P6，S9，T7，T8，T10，T9）。安裝、卸載、拆除順序如圖 7 所示。

3 工程難點及解決對策

3.1 面積大 質(zhì)量大

本項目網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)面積大，質(zhì)量大，且網(wǎng)殼非平面結(jié)構(gòu)，由 12 個波峰與 10 個波谷自然流動成型。網(wǎng)殼最高點將近 100 m，最低點 84 m，有 16 m 左右的落差。國內(nèi)無同類型可參照的施工方法，需大量的前期準(zhǔn)備工作。

解決對策：項目正式開工前大量的方案準(zhǔn)備（其中需要進(jìn)行專家論證的方案不少于 5 個，如：網(wǎng)殼安裝安全施工專項方案、塔吊安裝安全施工專項方案、P 平臺提升專項施工方案等），各類試驗（風(fēng)洞試驗至少做了 3 次），各類樣板。整個前期準(zhǔn)備工作持續(xù) 10 個月之久，充分體現(xiàn)了其施工難度。

為了減輕上部結(jié)構(gòu)荷載，所以將原先設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)，調(diào)整為鋼鋁混合結(jié)構(gòu)，除主要連接和支撐體系采用鋼結(jié)構(gòu)之外，其他結(jié)構(gòu)采用質(zhì)量輕的鋁結(jié)構(gòu)替換。

3.2 高空作業(yè) 工況復(fù)雜

整個項目位于 80～100 m 高空，且整個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不處于一個平面?，F(xiàn)場施工場地條件等工況復(fù)雜（施工區(qū)域高低錯落，主要涉及裙房、連廊、下沉式廣場及疏散通道、地下室及車庫通道等）。

解決對策：根據(jù)不同的現(xiàn)場工況，首先將整個屋蓋分成若干個區(qū)塊，并將不同的區(qū)塊標(biāo)號進(jìn)行分別處理，搭設(shè)施工平臺，如上面圖 6 所示。

T 平臺位于屋面，采用滿堂腳手架。T 平臺在結(jié)構(gòu)17～18 層設(shè)置反力架，用于連接平臺及安裝。

K 平臺利用原有的高跨連廊作為平臺，上面布設(shè)格構(gòu)柱用過道和連系梁連接。

P 1-4 由于處于采用地面平臺拼裝后整體提升，與上部結(jié)構(gòu)反力架連接固定，在平臺上設(shè)置格構(gòu)柱連系梁及過道。

P 5，P 6 位于地跨連廊上方，采用的是貝雷架。

S 區(qū)域采用高空吊裝與兩側(cè)反力架及鋼平臺連接。

3.3 材料精度要求高

由于現(xiàn)場的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是高低起伏的，這就意味著每一個節(jié)點盤都起著不同的轉(zhuǎn)換網(wǎng)殼起伏角度的工作。

解決對策：在整個材料加工過程中，光深化圖紙就高達(dá) 10 萬多張，每一根構(gòu)件和桿件要盡量達(dá)到零誤差，有誤差的也控制在 0.1 mm 內(nèi)。每個節(jié)點盤，每一根桿件在出廠前都進(jìn)行了精確測量并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，進(jìn)入 BIM 系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)拼裝，而且對每一個連接點進(jìn)行了編號，并將編號打在每一個連接點上，便于在現(xiàn)場根據(jù)編號圖逐一拼裝。除了上述 BIM 模型在模擬安裝上的應(yīng)用外，項目其他 BIM 技術(shù)應(yīng)用匯總?cè)鐖D 8 所示。

圖8 BIM 技術(shù)應(yīng)用點匯總

現(xiàn)場除鋼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接外，鋁結(jié)構(gòu)及鋼鋁混合結(jié)構(gòu)均采用鉚釘連接，為此施工方特意從美國進(jìn)口的不銹鋼螺栓共計 100 萬套。連接用螺栓如圖 9 所示。

圖9 連接用螺栓（單位：mm）

3.4 現(xiàn)場措施材料周轉(zhuǎn)量大 運輸困難

由于現(xiàn)場措施量極大，如果采用全面鋪開的施工方法，不但大量措施閑置，管理難度也很大，且不經(jīng)濟(jì)。

解決對策：現(xiàn)場采用的是措施材料周轉(zhuǎn)使用的辦法。比如 7～10 號樓的屋面腳手架用的是 1～4 號屋面腳手架；P 5 的貝雷架被周轉(zhuǎn)到 P6；P 4 的提升架是周轉(zhuǎn)用的 P 1 的，中庭 S 區(qū)域也大量使用周轉(zhuǎn)材料?，F(xiàn)場措施及結(jié)構(gòu)安裝盡量在相關(guān)區(qū)域塔吊覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行地面組裝，減少二次搬運，緩解運輸壓力。現(xiàn)場布置圖如圖 10 所示。

圖10 施工現(xiàn)場道路及材料堆場布置圖

3.5 措施拆除受上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)影響 拆除難度大

在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工完成后接下來的問題就是下部措施拆除，由于此時上部網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，下部措施拆除需要利用上部網(wǎng)殼的空洞將下部格構(gòu)柱進(jìn)行吊裝拆除。由于拆除過程中下部支撐格構(gòu)柱都位于節(jié)點下方，拆除過程中除了正常塔吊吊裝拆除外還要輔以大量的鋼絲繩、卷揚(yáng)機(jī)等進(jìn)行牽引，避免因歪拉斜吊造成吊裝安全事故。但在拆除過程中仍然無法避免擦碰，所以在相關(guān)吊裝孔旁邊做好軟質(zhì)隔離，避免硬碰撞造成結(jié)構(gòu)損壞。

3.6 現(xiàn)場結(jié)構(gòu)及措施存在大量碰撞點

本工程網(wǎng)殼主要依靠下部的格構(gòu)柱支撐體系作為安裝過程中的臨時固定措施。格構(gòu)柱體系主要由豎向的格構(gòu)柱支撐和水平向的格構(gòu)走道梁組成，其中豎向格構(gòu)柱、水平格構(gòu)梁和結(jié)構(gòu)樹狀柱存在大量碰撞交叉，部分碰裝點如圖 11 所示。

圖11 現(xiàn)場部分碰撞點示意圖

解決對策：利用 BIM 技術(shù)特點，進(jìn)行碰撞檢測結(jié)果，針對每個碰撞點進(jìn)行精確建模，并依據(jù)模型的碰撞程度，出具避讓方案。

根據(jù)避讓方案，及時調(diào)整原有格構(gòu)柱的設(shè)計工作，增加一段異形格構(gòu)柱豎向避讓段，并出具加工圖紙。做到在格構(gòu)柱安裝前解決碰撞問題，可以加快現(xiàn)場施工進(jìn)度，以避免現(xiàn)場施工時的大量返工。

3.7 施工過程中的安全管控

本項目作為危險性較大的分部分項工程，安全的全過程管理成為項目成敗的關(guān)鍵性因素。樓頂區(qū)域 14 293 m2，其余 58 997 m2均為懸空區(qū)域，作業(yè)安全管控，風(fēng)險大。無論作為施工方還是管理方，群策群力，始終將整個項目的安全控制在可控范圍內(nèi)。以下是部分重要的管理難點及解決辦法。

1）加強(qiáng)大型機(jī)械，特別是起重機(jī)械的管理。其中每月兩次專業(yè)單位對塔吊等起重設(shè)備進(jìn)行檢查。使用的鎖具班前班后都進(jìn)行檢查。特別是吊帶，對于非標(biāo)吊帶一律禁止使用。

2）加強(qiáng)所有工人的班前班后教育，切實落實項目的實名制管理。

3）針對項目的特種作業(yè)人員進(jìn)行專人管理和調(diào)配，特別是焊工，正式進(jìn)場前除了對證件核實外，還進(jìn)行焊接的工藝評定，對于焊接質(zhì)量差的焊工一律清退。

4）動火管理。嚴(yán)格執(zhí)行動火管理 3 級審批制度。特別是針對高空電焊切割等易造成火花濺落，引發(fā)火災(zāi)的情況?，F(xiàn)場采用 3 級防護(hù)：①動火作業(yè)人員動火點配備專人監(jiān)護(hù)，配備滅火器，使用接火斗。②對動火點下方周圍易燃物進(jìn)行清理。③上方動火時，下方也設(shè)置監(jiān)護(hù)人員并配設(shè)滅火設(shè)備。

5）吊裝過程中嚴(yán)格落實吊裝令，提升令等制度。吊裝過程中上下各配備一名指揮，減少盲區(qū)。

6）嚴(yán)格落實方案先行制度，嚴(yán)格審查審批。對于危險性較大的工程必須經(jīng)專家評審?，F(xiàn)場施工嚴(yán)格按方案落實。

7）落實現(xiàn)場安全網(wǎng)格化管理。由于施工現(xiàn)場施工面大，現(xiàn)場雖然配備 6 名安全員，但仍然會存在盲區(qū)，所以針對上述情況，項目部將安全管理落實到每一個班組，甚至每一個人，班組長對班組安全負(fù)責(zé)。一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患逐層上報。

8）對于結(jié)構(gòu)安全，項目部利用永久和臨時的應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)實時對整個結(jié)構(gòu)的安全進(jìn)行掌控。下載軟件后，管理人員能通過手機(jī)、電腦等設(shè)備查看當(dāng)前已完成結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化情況，從而有效把控結(jié)構(gòu)安全。

9）由于施工面在 80 m 以上高空，施工現(xiàn)場加強(qiáng)了對高空墜落和高空墜物的管理?，F(xiàn)場在施工操作面下的平臺上設(shè)置兩道防墜網(wǎng)。第一層為防墜落網(wǎng)，主要用于人員防墜；第二層是防止墜落網(wǎng)加密目網(wǎng)，即有防墜作用，也能防止部分小的部件墜落。安全網(wǎng)設(shè)置如圖 12 所示。

圖12 兩層安全網(wǎng)布設(shè)圖

10）現(xiàn)場危險品的管理也是本項目管理的重中之重。由于現(xiàn)場大量的鋼結(jié)構(gòu)及措施焊接及拆除，氣瓶的管理問題尤為突出。比如防震圈、防震帽的設(shè)置、動火點等的安全距離等。

11）現(xiàn)場使用的盤扣式腳手架，嚴(yán)格按照方案搭設(shè)。由于在固定前整個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的大部分荷載會落在腳手架和作為臨時支撐體系的格構(gòu)柱上，加上上部的氣瓶及構(gòu)件的堆在，要求施工單位在之前進(jìn)行精密計算，并在過程中嚴(yán)格落實把控。

12）多級安全巡視檢查制度。在整個項目施工安全管理過程中，除了每天的自檢和監(jiān)理的日常巡視檢查外，每周還有例行周檢、根據(jù)各施工時間段的專項安全檢查、業(yè)主聘請的第三方的月度檢查、安質(zhì)監(jiān)站的例行檢查，成為項目安全體系的重要組成部分，為整個項目的安全保駕護(hù)航。

4 結(jié)語

截至目前位于項目 1～10 樓屋面上部的云廊屋蓋施工已經(jīng)全部結(jié)束。相關(guān)驗收及竣工備案手續(xù)正在積極推進(jìn)。通過現(xiàn)場施工實踐表明，相關(guān)的施工方案和施工流程具有一定的可操作性，特別是施工中大量采用 BIM 技術(shù)模擬拼裝，最大限度地減少了誤差；而大量的應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)計參數(shù)的對比（均在設(shè)計參數(shù)范圍內(nèi)），為項目的可靠性和安全性提供了有力的佐證，也為科學(xué)實踐積累了大量有效數(shù)據(jù)。該項目對于今后的同類型結(jié)構(gòu)施工具有一定的參考價值和借鑒。