王光新，劉平 （中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東分公司，上海 200135）

1 項(xiàng)目概況

某文旅項(xiàng)目GLC128B 摩天輪總高度達(dá)128m，轉(zhuǎn)盤直徑120m，單根立柱重量達(dá)到117.7t 和160.8t，轉(zhuǎn)盤總重約304t，吊廂數(shù)量42 個(gè)。該摩天輪由五根大立柱、主軸裝置、轉(zhuǎn)盤、座艙、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、操縱室以及電氣系統(tǒng)等組成。

其中大立柱采用二+三立柱結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤及乘客的重量、風(fēng)和地震的水平荷載全部通過主軸裝置由此立柱承擔(dān)，這種支撐腿立式結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、重量輕、強(qiáng)度高、剛性大、堅(jiān)固耐用、安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)盤為全鋼索結(jié)構(gòu)，鋼索將主軸與轉(zhuǎn)盤外圈牽扯成轉(zhuǎn)盤整體。摩天輪外觀如圖1所示。

圖1 摩天輪外觀

2 安裝方案選擇

摩天輪的支腿最高處離地面68m，每條支腿分為6 小節(jié)對(duì)接而成，支腿與地面成一定角度。為確保支腿安裝精度，選用地面拼裝整吊的安裝方法。

摩天輪的安裝最關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)盤的安裝，常用的三種轉(zhuǎn)盤安裝方法為地面拼裝、整體吊裝法，中心旋轉(zhuǎn)安裝法，立面旋轉(zhuǎn)安裝法。

地面拼裝、整體吊裝法是指輪緣鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后組裝成整體，并連接內(nèi)部剛性桁架支撐或柔性鋼纜索，然后進(jìn)行整體吊裝就位。著名的英國(guó)“倫敦之眼”采用該施工方法。地面拼裝、整體吊裝法有利于鋼結(jié)構(gòu)安裝，安裝精度易保證；但摩天輪結(jié)構(gòu)規(guī)模和重量一般較大，所以需要較大的施工場(chǎng)地和較強(qiáng)的起吊能力。

中心旋轉(zhuǎn)安裝法是指支承塔架和輪軸安裝就位后，以塔架設(shè)置工作平臺(tái)或利用起吊系統(tǒng)，從中心向外圍逐圈安裝摩天輪結(jié)構(gòu)體系，在一些中、小型的摩天輪安裝工程中應(yīng)用較多。

立面旋轉(zhuǎn)安裝法是指支承塔架和輪軸安裝就位后，采用臨時(shí)剛性輪輻帶動(dòng)分段輪緣和鋼索旋轉(zhuǎn)安裝的施工方法。適用于依靠鋼纜索提供向心力的柔性摩天輪結(jié)構(gòu)體系，該法已用于天津慈海橋摩天輪結(jié)構(gòu)安裝。立面旋轉(zhuǎn)安裝法可以避免大量的高空作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)性較低，但是需要較大的牽引動(dòng)力系統(tǒng)和良好的制動(dòng)系統(tǒng)。

本工程根據(jù)摩天輪的結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，結(jié)合場(chǎng)地條件，以保證安全、質(zhì)量為前提，該摩天輪轉(zhuǎn)盤最終選擇采用立面旋轉(zhuǎn)安裝法進(jìn)行安裝。

3 施工過程

3.1 安裝場(chǎng)地準(zhǔn)備

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件、考慮起重機(jī)械吊裝順序和工況，制定最終設(shè)備進(jìn)場(chǎng)道路、拼裝場(chǎng)地、纜風(fēng)錨點(diǎn)布置、卷揚(yáng)機(jī)布置、吊車占位布置的總體規(guī)劃，如圖2 所示。共設(shè)計(jì)6處纜風(fēng)錨點(diǎn)，其中2處為借用輪緣安裝的背風(fēng)地錨，4 處為混凝土埋入式地錨，主要用于支腿、主軸安裝時(shí)的纜風(fēng)拉設(shè)。500t 履帶吊分五次站位完成大立架、主軸、的吊裝工作。

圖2 安裝場(chǎng)地布置

3.2 地面拼裝整體吊裝工藝

大立柱共由5個(gè)支腿組成，西側(cè)為2個(gè)支腿，東側(cè)為3 個(gè)支腿，每根支腿分6節(jié)進(jìn)行拼裝，其中內(nèi)側(cè)4 根支腿拼裝成整體后，單根支腿的重量為117.7t（其中底節(jié)自重22.8t）；外側(cè)支腿拼成整體后重量為160.8t。

3.2.1 大立柱安裝流程

支腿安裝總體規(guī)劃安裝順序?yàn)閷⑽鱾?cè)的4 個(gè)支腿的底段安裝完成，然后整吊2～6 段組合件，依次安裝西側(cè)的兩根支腿，再安裝東側(cè)的兩根支腿和外側(cè)支腿。大立柱三維示意如圖3所示。

圖3 摩天輪大立柱三維示意圖

3.2.2 大立柱安裝要點(diǎn)

塔架分段安裝前，首先對(duì)塔架預(yù)埋件的尺寸、水平度進(jìn)行復(fù)測(cè)，必須滿足設(shè)計(jì)安裝要求，方可進(jìn)行下一步安裝。然后使用260t 履帶吊將支腿的底段安裝完成，與基礎(chǔ)預(yù)埋件進(jìn)行螺栓連接安裝，最后張拉攬風(fēng)繩。

在拼裝場(chǎng)地上使用260t 履帶吊將各條支腿2～6 段拼裝成整體，并按設(shè)計(jì)要求施擰連接部位螺栓。然后利用500t 履帶吊與260t 履帶吊的配合，首先將支腿底部整體抬空，260t 履帶吊配合調(diào)整角度，緩慢的將支腿吊成安裝角度，與底段進(jìn)行對(duì)位安裝，按設(shè)計(jì)要求施擰連接螺栓。待張拉完成攬風(fēng)繩以后，吊車便可緩慢松鉤。

當(dāng)1#和2#支腿完成吊裝后，利用500t 履帶吊完成支腿頂部連接段的安裝，安裝過程中通過纜風(fēng)調(diào)整1#和2#支腿的角度，使支腿與連接段進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)接，然后安裝連接螺栓。

使用相同的方法，完成5 條立柱和頂部連接段的安裝工作。

繼續(xù)將主軸整體吊裝完成，如圖4所示。在主軸起吊前，預(yù)先系掛4 根拖拉繩，方便吊裝過程及對(duì)位時(shí)的調(diào)節(jié)。然后利用履帶吊將主軸吊裝至超出標(biāo)高約200mm，使主軸與兩組大立柱的中心線基本一致。利用拖拉繩將主軸轉(zhuǎn)正，臨時(shí)纜風(fēng)調(diào)節(jié)配合調(diào)節(jié)，主吊松放，進(jìn)行主軸與塔頂?shù)倪B接。對(duì)墊塊進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，確保安裝精度合格后，將主軸與塔架頂部平臺(tái)焊牢，完成對(duì)位安裝。軸端與塔架頂部?jī)商幁h(huán)焊縫100%磁粉探傷，磁粉探傷方法和質(zhì)量評(píng)定應(yīng)符合《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》（NB/T 47013-2015）的規(guī)定，檢驗(yàn)質(zhì)量等級(jí)不低于I級(jí)。主軸安裝完成后，拆除臨時(shí)攬風(fēng)繩，完成大立柱及主軸的安裝。

圖4 支腿連接段和主軸安裝完成

3.3 立面旋轉(zhuǎn)安裝工藝

轉(zhuǎn)盤分為21 個(gè)分段，單個(gè)分段重約14t，在安裝過程中布置6 根臨時(shí)安裝支撐，單組臨時(shí)安裝支撐重按27t 考慮，采用260t履帶吊完成安裝。

3.3.1 轉(zhuǎn)盤安裝流程

先使用履帶吊配合安裝第一根轉(zhuǎn)盤臨時(shí)支撐和第一個(gè)轉(zhuǎn)盤分段，然后利用卷揚(yáng)機(jī)、滑車組的配合，將已安裝轉(zhuǎn)盤分段繞主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并安裝下一轉(zhuǎn)盤分段。如此往復(fù)把剩余臨時(shí)支撐及轉(zhuǎn)盤分段安裝到位。

3.3.2 轉(zhuǎn)盤安裝要點(diǎn)

首先利用吊車安裝臨時(shí)支撐，將臨時(shí)支撐（1#輪緣與1#臨時(shí)支撐提前地面拼裝成整體）與主軸對(duì)位連接。此時(shí)吊車緩慢松鉤，使臨時(shí)支撐成自由豎直狀態(tài)，然后安裝輪緣和下部支撐，如圖5 所示。

圖5 摩天輪轉(zhuǎn)盤安裝

使用2 臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)用于轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤安裝一半后再使用另外2 臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)從反方向拉拽防止轉(zhuǎn)盤往另一個(gè)方向自由旋轉(zhuǎn)。利用卷揚(yáng)機(jī)、滑車組的配合，將已安裝轉(zhuǎn)盤分段繞主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至滿足2#輪緣安裝的角度。牽引系統(tǒng)收緊鎖死，防止轉(zhuǎn)盤整體擺動(dòng)，然后利用吊車安裝2#輪緣，與1#輪緣法蘭對(duì)接，并安裝對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)盤拉索，以此類推，如圖6 所示。

圖6 摩天輪轉(zhuǎn)盤立面旋轉(zhuǎn)安裝

注意每一步都必須調(diào)整輻條長(zhǎng)度。保證輪緣的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤拼裝超過1/2 圓時(shí)，防止轉(zhuǎn)盤擺動(dòng)，需要做雙向保險(xiǎn)。

由于本次輪緣安裝時(shí)，使用臨時(shí)支撐承擔(dān)了已安裝部分輪緣的附加力，最后一段輪緣合攏在6 點(diǎn)鐘方向。合攏時(shí)，由于雙向保險(xiǎn)施加拉力后最后一段輪緣間距離將比自然狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)伸長(zhǎng)一小段的現(xiàn)象，所以最后一段輪緣安裝時(shí)，需利用牽引滑車組和保險(xiǎn)滑車組進(jìn)行對(duì)拉，直至合口張大至滿足最后一段輪緣的安裝。合攏過程中嚴(yán)格控制所需附加力的大小，為使準(zhǔn)確無誤，現(xiàn)場(chǎng)采用拉力計(jì)測(cè)量并對(duì)施工過程進(jìn)行旁站觀察。安裝完成后如圖7所示。

圖7 轉(zhuǎn)盤完成安裝的示意圖（臨時(shí)支撐未拆）

3.4 拉索調(diào)整及臨時(shí)支撐拆除

3.4.1 拉索調(diào)整

當(dāng)臨時(shí)支撐拆除后，整個(gè)轉(zhuǎn)盤的荷載將全部由拉索承擔(dān)，由于各個(gè)拉索的張緊力相互影響，在安裝過程和臨時(shí)支撐拆除過程中都要不停的調(diào)整拉索的松緊使其受力均衡。經(jīng)過拼裝過程中對(duì)這兩項(xiàng)跳動(dòng)逐段調(diào)整，合攏后的大轉(zhuǎn)輪其徑向跳動(dòng)和側(cè)向跳動(dòng)已基本達(dá)到圖紙要求，稍加調(diào)整就可進(jìn)行臨時(shí)支撐的拆除工作。

3.4.2 臨時(shí)支撐拆除

①轉(zhuǎn)盤拉索按設(shè)計(jì)要求初調(diào)完成后，使用轉(zhuǎn)盤安裝時(shí)的4 臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)作為動(dòng)力（兩臺(tái)牽引、兩臺(tái)保險(xiǎn)），使轉(zhuǎn)盤繞主軸旋轉(zhuǎn)，直至臨時(shí)1#臨時(shí)支撐垂直向下。利用臨時(shí)支撐安裝用的吊車，將1#臨時(shí)支撐緩慢吊起，吊車完全受力后，割除下接頭和鋼管的焊接，拆除連接部位的連接件。吊車緩慢松鉤，將臨時(shí)支撐緩慢落地，完成1#臨時(shí)支撐的拆除。

②繼續(xù)啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，直至2#臨時(shí)支撐垂直向下，相同的方法將2#臨時(shí)支撐拆除至地面。如此往復(fù)，直至完成6 根臨時(shí)支撐的拆除（拆除過程如圖8 所示），然后按照工藝要求再次對(duì)轉(zhuǎn)盤拉索進(jìn)行復(fù)調(diào)。

圖8 拆除臨時(shí)支撐示意圖

至此，巨型摩天輪至關(guān)重要且安裝難度最大的部分就已經(jīng)順利完成安裝了，接下來是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、吊廂等非受力結(jié)構(gòu)的安裝。

3.5 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝包括安裝4 套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)支架和4套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

根據(jù)摩擦環(huán)位置將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)支架與支架立柱焊接固定，支架上的連接法蘭與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在一起。連接螺栓為高強(qiáng)螺栓，按設(shè)計(jì)要求施擰到設(shè)計(jì)值。此時(shí)通臨時(shí)電源，觀覽車即可自轉(zhuǎn)。至此驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝完成。后續(xù)待吊廂安裝完畢后，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的上下調(diào)節(jié)螺桿，對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確調(diào)整。

3.6 吊廂安裝

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝完成后，接通臨時(shí)電源，使摩天輪通電自轉(zhuǎn)。安裝吊廂前先安裝吊廂支架，共42 個(gè)吊廂和支架，為了確保受力均衡，安裝吊廂支架和吊廂時(shí)均應(yīng)對(duì)稱安裝。

單個(gè)吊廂安裝時(shí)，先利用小型吊車首先將單個(gè)吊廂吊運(yùn)至轉(zhuǎn)盤側(cè)面的滾動(dòng)小車上。單個(gè)吊廂自重約為1.2t，使用人工推引滾動(dòng)小車，使吊廂運(yùn)送至轉(zhuǎn)盤正下方。使用2 組手拉葫蘆，吊空吊廂，與支架對(duì)位安裝。

按照上述辦法逐個(gè)安裝吊廂。為防止安裝過程中過分偏載，以4 個(gè)吊廂為一組，摩天輪配合自轉(zhuǎn)，對(duì)稱安裝。

安裝完畢，再次檢查輪緣的軸向與徑向跳動(dòng)偏差要符合圖紙要求。如果有變化應(yīng)對(duì)拉索進(jìn)行微調(diào)。在型式試驗(yàn)后或試運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，檢查輪緣的軸向與徑向跳動(dòng)偏差要符合圖紙要求，各拉索松緊度要均勻，必要時(shí)再次調(diào)整拉索。最后在拉索調(diào)整螺母處做好防松標(biāo)志。

4 結(jié)語

巨型摩天輪由于高度和直徑特別大，吊裝難度大、危險(xiǎn)系數(shù)高，采用預(yù)拼整吊法安裝支腿，立面旋轉(zhuǎn)安裝方法安裝轉(zhuǎn)盤，既能有效減少施工現(xiàn)場(chǎng)用地，又能合理減小起重機(jī)械的型號(hào)，施工現(xiàn)場(chǎng)組織受制約因素少，可以減少與周邊作業(yè)的交叉，滿足施工的安全，并能達(dá)到相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收要求，立面旋轉(zhuǎn)安裝方法適用于依靠鋼纜索提供向心力的大型柔性摩天輪結(jié)構(gòu)體系，可適應(yīng)未來更大的建造規(guī)模，值得學(xué)習(xí)和推廣。