張振禮

（上海建工二建集團(tuán)有限公司，上海 200080）

0 引言

劇院建筑作為文化傳播的集中載體，通常是地方的標(biāo)志性建筑，起到增添城市的文化氛圍和藝術(shù)定位的作用。景德鎮(zhèn)陶溪川大劇院是由德國(guó)大衛(wèi)·奇普菲爾德建筑事務(wù)所主創(chuàng)設(shè)計(jì)，整體采用千年瓷都的傳統(tǒng)建筑文化特征搭配現(xiàn)代化建筑簡(jiǎn)約風(fēng)格。本文依托項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，將施工中遇到的一些共性及特性技術(shù)成果進(jìn)行總結(jié)，為同類型劇院工程施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)分享。

1 工程概況

項(xiàng)目位于江西省景德鎮(zhèn)市珠山區(qū)，朝陽(yáng)路與陶溪川路交叉口東側(cè)，總建筑面積105635m2，由大、小劇院及3棟附屬商業(yè)樓組成，整體設(shè)兩層地下室，普遍區(qū)域基坑開(kāi)挖深度-10.1m。其中大劇院地上建筑面積24432m2，地上七層，總高度36.0m；小劇院建筑面積7147m2，地上四層。建筑整體將城市歷史文化風(fēng)格與現(xiàn)代簡(jiǎn)約風(fēng)格相結(jié)合，遵循清水設(shè)計(jì)理念，外墻大面積設(shè)置清水磚，室外連廊選用清水混凝土結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 大劇院實(shí)景

劇院主體結(jié)構(gòu)整體采用鋼混框架結(jié)構(gòu)體系，局部懸挑和大跨混凝土結(jié)構(gòu)部位設(shè)置預(yù)應(yīng)力混凝土梁，大劇院主舞臺(tái)及觀眾廳上空設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)屋面。

2 工程重、難點(diǎn)分析

2.1 灰?guī)r地質(zhì)條件下深基礎(chǔ)

本工程基坑面積約2.8萬(wàn)m2，局部深坑挖深達(dá)-17.2m，基坑支護(hù)采用大直徑灌注樁排樁+預(yù)應(yīng)力錨索懸臂式支護(hù)。工程地處喀斯特地貌分布區(qū)域，基底分布巖面起伏、局部平均厚度約2m、巖層強(qiáng)度達(dá)38MPa的石灰?guī)r層，地下巖溶發(fā)育較發(fā)達(dá)，樁基、深坑高強(qiáng)度巖層開(kāi)挖施工難度大。

2.2 混凝土主體結(jié)構(gòu)

大劇院東、南、北側(cè)舞臺(tái)及小劇院主舞臺(tái)上方設(shè)有高空大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁。大劇院觀眾席由馬蹄形曲面踏步結(jié)構(gòu)，2～4層為平面弧形懸挑樓座，懸挑主梁為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。異型結(jié)構(gòu)分布較多，模架搭設(shè)、測(cè)量定位難度大。

2.3 清水混凝土結(jié)構(gòu)

前廳5700m2清水混凝土連廊采用連續(xù)雙層空腔板夾梁-柱結(jié)構(gòu)，其中框架柱柱帽為漏斗樁軸線對(duì)稱雙曲面結(jié)構(gòu)，其模版選型和設(shè)計(jì)、拼縫處理、施工工藝優(yōu)化是確保成品效果的重點(diǎn)、要點(diǎn)，前廳連廊局部效果如圖2所示。

圖2 前廳連廊局部效果

2.4 超重大跨度鋼結(jié)構(gòu)

大劇院屋面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在建筑中部核心區(qū)域，其中主舞臺(tái)屋面鋼架最大單件重量約20t，觀眾廳屋面鋼桁架最大單榀重量近30t，主舞臺(tái)區(qū)域自屋面（+36.0m）至基礎(chǔ)設(shè)備坑（-17.0m），觀眾廳區(qū)域自屋面（+23.1m）至首層結(jié)構(gòu)均為超高空腔區(qū)域，吊裝設(shè)備選擇、吊裝點(diǎn)設(shè)置、吊裝施工難度極大，大劇院屋面鋼結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

圖3 大劇院屋面鋼結(jié)構(gòu)模型

2.5 舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備

大劇場(chǎng)為經(jīng)典的品字型舞臺(tái)結(jié)構(gòu)，由主舞臺(tái)、左右側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)組成，其中主舞臺(tái)臺(tái)面至柵頂凈高約29m，下部設(shè)備深坑深17m。舞臺(tái)機(jī)械功能多、設(shè)備復(fù)雜、安裝精度要求高，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的降噪措施很關(guān)鍵。

2.6 建筑聲學(xué)裝飾

大劇院觀眾廳前場(chǎng)墻面大面積采用曲面造型GRG+實(shí)木木皮，雙曲面GRG板塊為基層，表面貼實(shí)木皮的反射裝飾結(jié)構(gòu)，攔河內(nèi)外GRG構(gòu)件裝飾在預(yù)應(yīng)力懸挑板構(gòu)件上。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)構(gòu)件重量有限定需求，為保證聲學(xué)效果，需實(shí)驗(yàn)優(yōu)化原材配比，在滿足聲學(xué)性能要求的前提下實(shí)現(xiàn)輕量化。

2.7 超重異型弧形玻璃幕墻

前廳水連廊區(qū)域幕墻采用6m+3m超白大玻璃幕墻體系，支撐系統(tǒng)采用T型鋼支撐體系，轉(zhuǎn)角位置為90°弧形大玻璃，上部6m高弧形玻璃單片重量達(dá)1.5t，無(wú)法采用常規(guī)吊裝工藝或吸盤系統(tǒng)安裝，需對(duì)安裝裝置進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)和研制。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 深坑巖層爆破施工

舞臺(tái)臺(tái)倉(cāng)深坑區(qū)域?yàn)檎w式中風(fēng)化石灰?guī)r塊巖，屬較硬巖，面積約700m2，石方量約5000m3。為實(shí)現(xiàn)快速破巖，采用電子雷管爆破技術(shù)，需控制好爆破對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)及對(duì)周邊環(huán)境的影響。結(jié)合施工條件及工期要求，采用預(yù)裂爆破+深孔爆破結(jié)合的松動(dòng)控制爆破方案，將塊巖分隔成破裂帶，將爆破沖擊力分散降低且始終控制在深坑范圍內(nèi)。爆孔分預(yù)裂孔、輔助孔、主爆孔三種類型，均采用φ90mm孔徑深孔爆破，根據(jù)計(jì)算確定每種炮孔單孔裝藥量，為減少爆破夾制作用，采用多段微差起爆，合理選取微差間隔和爆破參數(shù)。圖4、圖5為爆孔的平面和剖面布置。

圖4 爆孔平面布置

圖5 爆孔剖面布置

（1）外圍預(yù)裂孔橫向間距50mm，采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，預(yù)先起爆將塊巖與周邊巖石隔斷。

（2）預(yù)裂孔內(nèi)側(cè)輔助孔二道和主爆孔一道同步爆破?？椎讘?yīng)用復(fù)合消能裝藥結(jié)構(gòu)，應(yīng)用柔性墊層及用于能量反射的球形效能墊塊，阻斷爆破沖擊波向下傳遞，強(qiáng)化向上反射波，實(shí)現(xiàn)保護(hù)基面不受嚴(yán)重?cái)_動(dòng)和損傷、確保爆破基面平整的目的。

（3）坑內(nèi)其余區(qū)域按方案要求滿布輔助孔及主爆孔，最后同步起爆完成深坑巖層爆破。

3.2 特殊部位結(jié)構(gòu)施工

3.2.1 觀眾席馬蹄形踏步施工

大劇院觀眾席由馬蹄形曲面踏步組成，2層以上為懸挑樓座，最大懸挑長(zhǎng)度4.13m，主梁截面為500mm×1000mm，池座踏步高度100~150mm，樓座踏步高度有385mm、480mm及525mm。

模架采用鋼管扣件腳手架體系，立桿環(huán)向設(shè)置在踏步中心、逐層對(duì)應(yīng)，各層模架保留至預(yù)應(yīng)力張拉完成。踏步立面模板在板底設(shè)置φ14對(duì)拉螺栓、上口設(shè)置10#鐵絲與底模拉結(jié)固定。觀眾席踏步模架剖面圖如圖6所示。

圖6 觀眾席踏步模架剖面圖

3.2.2 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工

本工程多個(gè)大跨結(jié)構(gòu)部位設(shè)有預(yù)應(yīng)力梁，采用后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)分布統(tǒng)計(jì)

（1）預(yù)應(yīng)力施工采用一端張拉，一端錨固的形式，大劇院觀眾廳樓座原設(shè)計(jì)張拉端設(shè)置在外側(cè)高懸空部位，張拉施工較為困難。為便于施工，將預(yù)應(yīng)力張拉端調(diào)整至樓座內(nèi)側(cè)，同時(shí)盡可能利用已有結(jié)構(gòu)孔洞作為張拉端，減少二次開(kāi)洞，固定端做法如圖7所示。

圖7 固定端做法節(jié)點(diǎn)示意

（2）預(yù)應(yīng)力梁采用內(nèi)凹式張拉端，在結(jié)構(gòu)中部張拉時(shí)設(shè)置混凝土加腋。專門用于預(yù)應(yīng)力張拉的孔洞，待預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后澆筑封堵。

3.3 400T履帶吊基礎(chǔ)胎架加固

大劇院核心區(qū)主舞臺(tái)及觀眾廳上空外蓋為大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面，最大跨度36m，單品桁架最大重量27.8t。鋼結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)到結(jié)構(gòu)外輪廓最近距離約39m，屋面相對(duì)標(biāo)高為34.5m。主舞臺(tái)下部為設(shè)備深坑，觀眾廳下部為階梯樓板，承載能力較低，難以采用整體提升技術(shù)安裝。

因鋼結(jié)構(gòu)分布區(qū)域距地下室邊界距離較大，且鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件較重，在塔吊起重能力不足情況下，經(jīng)過(guò)方案比選最終選用400t履帶吊適當(dāng)調(diào)整吊裝工作半徑于地下室頂板上吊裝。履帶吊停放吊裝設(shè)置在地下頂板消防登高區(qū)域，頂板板厚250mm，主梁截面為500mm×800mm和500mm×1000mm，頂板設(shè)計(jì)承載力難以滿足要求，需進(jìn)行加固處理[1]。

（1）履帶吊停放及行走區(qū)域地下室頂板經(jīng)驗(yàn)算分析采用φ609×10鋼管柱支撐主梁和次梁方式加固，共設(shè)置4排5列，自頂板至底板設(shè)置，將頂板荷載傳遞至底板，如圖8所示。

圖8 頂板加固平剖面布置

（2）頂板反梁區(qū)域采用碎石+素土分層回填壓實(shí)，連接頂板和外部場(chǎng)地。履帶中線間距7.5m、頂板主梁間距7.2m，沿履帶中線、主梁軸線布置6m×3m×0.15m路基箱，履帶就位點(diǎn)須在主梁上。

（3）為確保吊裝過(guò)程中支撐胎架體系和結(jié)構(gòu)安全，吊裝期間應(yīng)對(duì)履帶吊傾斜、支撐體系變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

3.4 異型清水混凝土柱施工

前廳連廊區(qū)域清水混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)有53根異型清水混凝土柱，柱高9.15m，下部直徑0.65m圓柱段高約7m，柱頂裝飾柱帽為漏斗樁軸線對(duì)稱雙曲面結(jié)構(gòu)，直徑由0.65m弧線過(guò)度至4.8m，其模板支撐體系選型和深化設(shè)計(jì)、細(xì)部接縫處理和施工工藝控制是本工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

3.4.1 模架體系選型和驗(yàn)算

經(jīng)對(duì)木模板、鋼模板、鋁合金模板、樹(shù)脂類模板和玻璃鋼模板等多種模板體系調(diào)研，綜合經(jīng)濟(jì)效益、施工質(zhì)量和效率等多種因素對(duì)比比選，最終選用定制加工組合鋼模板及支撐體系。面板選用3mm厚304不銹鋼板，龍骨及法蘭選用12mmQ235鋼板制作和法蘭螺栓固定；柱帽區(qū)域等間距設(shè)置水平龍骨4道、豎向龍骨8道，支撐選用φ159×6無(wú)縫鋼管+φ14纜風(fēng)繩，下部圓柱等間距1m設(shè)置水平龍骨、豎向龍骨4道。

應(yīng)用MIDASGENS有限元計(jì)算軟件對(duì)模架體系進(jìn)行計(jì)算分析，驗(yàn)證模板側(cè)向變形能否滿足清水混凝土平整度要求，同時(shí)驗(yàn)證柱帽部分豎向撐桿能否滿足穩(wěn)定性要求，如圖9所示。

圖9 異型清水柱模架構(gòu)造及計(jì)算分析

3.4.2 雙曲面模板深化設(shè)計(jì)和加工

柱帽模板結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件特征應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行3D建模構(gòu)架分解成11塊，通過(guò)電腦放樣應(yīng)用大族激光G4020F切割機(jī)進(jìn)行激光切割下料。首先在特制模具多次壓制至弧面沒(méi)有棱角，制成R3416單弧面板并檢查其尺寸是否符合要求，然后在特制曲面的三芯卷板機(jī)上反復(fù)壓制完成符合設(shè)計(jì)尺寸規(guī)格要求的雙曲面板并進(jìn)行編號(hào)，最后根據(jù)板件編號(hào)完成柱帽模板、龍骨的拼裝、焊接和打磨成型[2]，如圖10所示。

圖10 雙曲面模板加工制作

3.4.3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）現(xiàn)場(chǎng)拼裝前應(yīng)確保模板無(wú)污染、無(wú)銹蝕、無(wú)變形，涂刷LBT-2061水性乳化型氟素脫模劑，防止混凝土與磨具內(nèi)膽?zhàn)みB和成型后表面氣泡甚至蜂窩麻面。

（2）模板拼縫采用高密度汽車膩?zhàn)釉幽z高壓噴射填充，防止拼縫處漏漿，確保拼縫處成型質(zhì)量。

（3）模板底部設(shè)置可調(diào)托座，吊裝過(guò)程中采用全站儀進(jìn)行定位、垂直度和標(biāo)高控制，混凝土澆筑過(guò)程中做好動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

3.5 大劇場(chǎng)舞臺(tái)機(jī)械施工技術(shù)

大劇場(chǎng)舞臺(tái)區(qū)由主舞臺(tái)、左右側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)組成，其中寬深尺寸主舞臺(tái)28m×21m、左右側(cè)舞臺(tái)18.4m×21m、后舞臺(tái)深19.9m×18.6m。舞臺(tái)機(jī)械功能多，設(shè)備復(fù)雜，安裝精度要求高。

3.5.1 測(cè)量放線、預(yù)埋件檢查

根據(jù)舞臺(tái)總體設(shè)備布置圖在機(jī)坑中心線上找出中間一塊雙層升降臺(tái)臺(tái)面中心“+”字位，采用經(jīng)緯儀向上投影找出舞臺(tái)中心線，利用幾何法復(fù)驗(yàn)并修正舞臺(tái)中心線，根據(jù)修正后的舞臺(tái)中心線在舞臺(tái)機(jī)坑面和墻地面上彈出墨線，并在兩端作出不被覆蓋的永久性標(biāo)記。

3.5.2 驅(qū)動(dòng)裝置安裝

將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件分別吊裝至安裝支架上，按所劃的傳動(dòng)軸中心線用經(jīng)緯儀或拉線法確定減速機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、換向器安裝位置。按柔性齒條嚙合箱中心線用經(jīng)緯儀或拉線法確定安裝位置，用框式水平儀校正安裝水平，并確保換向器輸出軸與嚙合箱輸入軸同軸度在聯(lián)軸器規(guī)定允差范圍內(nèi)。以嚙合箱齒塊導(dǎo)槽出口為參照，安裝齒塊儲(chǔ)存箱，裝入齒塊鏈，要求嚙合箱導(dǎo)槽與儲(chǔ)存箱導(dǎo)槽平滑過(guò)渡，齒塊通過(guò)無(wú)異響、無(wú)卡阻現(xiàn)象。

3.5.3 升降臺(tái)導(dǎo)軌安裝

導(dǎo)軌吊裝定位后，采用吊線錘或激光水準(zhǔn)儀校準(zhǔn)兩個(gè)方向的垂直度，要求導(dǎo)軌全長(zhǎng)鉛垂度≤2mm，校正導(dǎo)軌后，將聯(lián)接板點(diǎn)焊在側(cè)鋼架上。待導(dǎo)軌就位后，再?gòu)?fù)核確認(rèn)導(dǎo)軌的垂直度，導(dǎo)軌間的平行度，導(dǎo)軌安裝間距等均符合要求，再對(duì)連接板進(jìn)行滿焊固定。將導(dǎo)靴套在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌頂部間隙控制在1.5～2.0mm，側(cè)面間隙0.5～1.0mm，將導(dǎo)靴焊接在側(cè)鋼架上。

3.5.4 升降臺(tái)鋼架安裝

制作若干個(gè)臨時(shí)等高鋼架，調(diào)整好水平后，將工廠分片制作的構(gòu)件按各自組裝位置吊裝至等高架上；按要求拼裝鋼架，拼裝焊接過(guò)程在要防止結(jié)構(gòu)變形，焊縫長(zhǎng)度超過(guò)60mm、寬度超過(guò)6mm要分段分層焊接，避免熱量過(guò)度集中引起結(jié)構(gòu)變形。

3.6 雙曲面反射裝飾結(jié)構(gòu)施工

大劇院前場(chǎng)墻面應(yīng)用以雙曲面GRG板塊為基層，實(shí)木皮為面層反射裝飾結(jié)構(gòu)，最小折角達(dá)到25°，對(duì)于板塊制作和安裝精度要求極高。為保證裝飾效果和質(zhì)量，還應(yīng)做好GRG板塊接縫處理、木皮粘貼工藝和潮濕環(huán)境下含水率控制。

3.6.1 “BIM+三維掃描”技術(shù)應(yīng)用

通過(guò)三維掃描儀將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)1:1還原至電腦軟件中，為后期高精度模型調(diào)整做基礎(chǔ)信息支撐。通過(guò)設(shè)計(jì)方案的二維圖紙不斷調(diào)整模型，修改關(guān)鍵性收口節(jié)點(diǎn)處，以達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求的方案。將已調(diào)整后的模型與現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)云模型進(jìn)行復(fù)核碰撞，完善基層鋼架結(jié)構(gòu)及重點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)行方案模擬，如圖11所示。

圖11 三維掃描及BIM方案模擬

模型調(diào)整確定后結(jié)合種類、分層進(jìn)行分組拆解，對(duì)同類型模具進(jìn)行編號(hào)確認(rèn)，導(dǎo)出下單圖紙[3]。同時(shí)應(yīng)完善模具翻邊，明確預(yù)埋點(diǎn)設(shè)置，為后期基層鋼架的施工提供基層數(shù)據(jù)，如圖12所示。

圖12 BIM模型模具拆解

3.6.2 GRG構(gòu)件原材配比優(yōu)化

針對(duì)GRG構(gòu)件原材料配比通過(guò)對(duì)多組不同膨脹顆?；蚺蛎泟└男援a(chǎn)品試樣進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，紀(jì)錄其對(duì)密度的影響，并進(jìn)行強(qiáng)度和聲學(xué)效果測(cè)試，經(jīng)過(guò)多組試驗(yàn)確定最終配比，在滿足聲學(xué)性能的前提下將密度下降至12~13kg/（m2/cm），實(shí)現(xiàn)了材料的輕量化，如表2所示。

表2 GRG構(gòu)件配比檢驗(yàn)

3.6.3 GRG板塊接縫處理

GRG板塊接縫處理墻首先應(yīng)清除縫隙內(nèi)的灰塵、砂漿等雜物，然后依次進(jìn)行摻加玻璃纖維填縫材料打底填縫，接縫處玻璃纖維帶處理，固化時(shí)表面填縫材料批平等三道接縫處理工序。填縫材料固化后先后批三道加膠膩?zhàn)舆M(jìn)行表面修整，并用細(xì)砂紙打磨至平整順滑。

3.6.4 實(shí)木皮施工含水率控制

實(shí)木皮粘貼施工前基層含水率應(yīng)小于12%，并用硝基清漆進(jìn)行表面封閉處理。為滿足雨季基層含水率要求，采取鼓風(fēng)機(jī)加空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)域試運(yùn)行使用方式，按施工流水分區(qū)域分階段進(jìn)行排風(fēng)抽濕措施，保持木皮施工區(qū)域空氣濕度恒定。

3.7 超重弧形玻璃幕墻安裝

清水連廊區(qū)域超大弧形玻璃幕墻體系安裝工藝經(jīng)方案比選宜采用電動(dòng)吸盤配合提升設(shè)備進(jìn)行安裝，但常規(guī)吸盤裝置為平面骨架，針對(duì)大圓弧異型玻璃構(gòu)架僅通過(guò)骨架角度調(diào)整既無(wú)法保證吊裝期間吸盤內(nèi)的真空度，又會(huì)產(chǎn)生吸盤受力不均，局部甚至超過(guò)吸盤承載能力。

3.7.1 吸盤裝置深化設(shè)計(jì)

結(jié)合超大玻璃面板特征，本工程通過(guò)擬合面板弧度、分段深化設(shè)計(jì)同弧度吸盤裝置骨架，龍骨與吸盤間角度可調(diào)，通過(guò)該裝置保證圓弧吸盤中心軸、龍骨與吸盤接觸點(diǎn)垂線、吸盤與大玻璃接觸面中心點(diǎn)垂線在同一直線上，提高電動(dòng)吸盤裝置利用效率，吊裝過(guò)程中無(wú)須調(diào)整吸盤和骨架間角度即可保證吸盤中心對(duì)稱軸與玻璃接觸點(diǎn)切面垂直。

裝置系統(tǒng)由24個(gè)吸盤分三段組裝，硅膠吸盤直徑300mm，每個(gè)吸盤配有獨(dú)立開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，額定承重2400kg，如圖13所示。

圖13 吸盤裝置平面布置

3.7.2 玻璃吊裝施工控制

玻璃現(xiàn)場(chǎng)吊裝可根據(jù)玻璃面板規(guī)格進(jìn)行多重花式組合，分段間通過(guò)沿電動(dòng)吸盤寬度方向等間距設(shè)置5道M30螺栓連接。同時(shí)選用大功率真空蓄能器提高最大真空蓄力，1s內(nèi)即可達(dá)到吊裝所需真空率，避免吸氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致出現(xiàn)漏氣。