潘宏亞

（四川省川建院工程項目管理有限公司， 四川 成都 610017）

1 項目概況

港資華置廣場項目位于四川省成都市中央商務(wù)區(qū)(CBD)太升南路地段，是總建筑面積為 43 余萬 m2的城市綜合體，地下室為 4 層，地上設(shè)有五星級酒店、高級寫字樓、高檔住宅等 4 棟塔樓及大型商場等 5 層裙樓。其中兩棟住宅樓分別為 53 層，塔體總高度達(dá) 197 m。根據(jù)建筑設(shè)計的需要，兩棟住宅樓在地上 38 層(143 m 高度處)至屋面結(jié)構(gòu)部位采用懸挑對接，尤如巨臂橫空出世，形成獨(dú)具特色的“凱旋門”空間結(jié)構(gòu)。

圖1 凱旋門效果圖

為了承擔(dān)凱旋門上部懸挑結(jié)構(gòu)荷載，在 38 層～40 層間采用了超高層高空“門”式大懸挑轉(zhuǎn)換桁架作為懸挑樓層部分的承力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。該門式結(jié)構(gòu)采用箱型鋼管混凝土桁架，用以支撐其上部共 11 層混凝土結(jié)構(gòu)層動、靜荷載。單棟塔樓轉(zhuǎn)換桁架長度約 26.1 m，懸挑長度約 14 m，雙棟塔樓桁架中間預(yù)留 1.2 m 間距(抗震縫)。單棟塔樓為不對稱結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及受力情況復(fù)雜，施工工藝要求高。

圖2 懸挑轉(zhuǎn)換桁架三維圖

2 工程重點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1 凱旋門鋼桁架高強(qiáng)度超厚鋼板現(xiàn)場焊接

凱旋門桁架安裝采用的是分段吊裝焊接的方式，主要截面形式為箱形構(gòu)件，其中鑄鋼(G20MN5QT)最大截面為 1 500 mm×1 500 mm×120 mm×120 mm。因此焊接具有如下特點(diǎn)。

(1)凱旋門懸挑桁架鋼板厚度均超過 50 mm，最大板厚達(dá)120 mm。存在全位置焊接，焊接工作量大，焊縫等級要求高。焊接重點(diǎn)要控制焊接變形、減小殘余應(yīng)力和防止層狀撕裂等。

(2)箱形構(gòu)件承擔(dān)載荷大，焊縫質(zhì)量等級要求高，焊接條件差，焊接難度大。

(3)有 G20Mn5QT 與 Q345B 兩種材質(zhì)的焊接，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜且對焊接工藝及焊工素質(zhì)有相當(dāng)高的要求。

(4)本工程焊接作業(yè)集中在高空進(jìn)行，焊接時需搭設(shè)懸挑式焊接操作平臺，焊接作業(yè)條件十分復(fù)雜，既要防風(fēng)、防雨、又須防止雷擊，因此為確保施工安全，須采取超常規(guī)的預(yù)防措施。

2.2 凱旋門懸挑桁架封閉大斜撐鋼管混凝土泵送頂升澆筑

為了承擔(dān)懸挑結(jié)構(gòu)上部 11 層鋼筋混凝土樓層的荷載傳遞，在每棟塔樓的轉(zhuǎn)換桁架中設(shè)置了兩根大斜撐鋼管作為主要受力、傳力構(gòu)件。大斜撐總長度為 11.2 m，由塔樓向外懸空 45°，大斜撐由 1 根長度為 6 m，截面 1 000 mm×800 mm×60 mm×60 mm 的矩形鋼管與 3 個長 1.67 m、厚 120 mm的鑄鋼構(gòu)件節(jié)點(diǎn)焊接而成，焊接施工成型后在大斜撐內(nèi)部形成一個 11 m×0.88 m×0.68 m 的斜向空心封閉結(jié)構(gòu)。因設(shè)計中考慮本構(gòu)件的耐火性能要求高，故需要將此空心封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部以 C60 混凝土澆筑密實(shí)(見圖 3)，形成鋼管混凝土類型的斜向支撐桿件。4 根懸挑斜撐結(jié)構(gòu)距離地面高度 134.4

圖3 大斜撐鋼管混凝土澆筑范圍示意圖

由于凱旋門中懸挑轉(zhuǎn)換桁架的封閉斜向鋼管混凝土的特殊設(shè)計要求，在施工中存在如下技術(shù)難點(diǎn)。

(1)大斜撐為封閉型的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，頂部無開放式的進(jìn)料口，傳統(tǒng)的泵送澆筑或塔吊高拋法澆筑施工工藝均難以滿足澆筑要求。

(2)凱旋門大斜撐位于地面以上 134.4 m 以上，混凝土澆筑高度高，同時斜撐為由塔樓向外 45°懸挑，下方無施工平臺可供利用，操作面狹小且在高空操作危險性大。

(3)因?yàn)榇笮睋巫鳛閯P旋門結(jié)構(gòu)門式大懸挑轉(zhuǎn)換桁架主要受力桿件，斜向支撐內(nèi)存在多達(dá)七層的加強(qiáng)肋隔板，隔板中間最小開洞凈空僅為 300×300，采取普通方式澆筑混凝土?xí)r內(nèi)部空氣難以完全排除，極易導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土空洞等缺陷。

(4)斜向桿件澆筑中，無法運(yùn)用振搗棒對混凝土進(jìn)行振搗勻?qū)崳舨捎猛飧街秸駬v器進(jìn)行振搗，則又因鋼斜撐的管壁特厚，亦難于進(jìn)行有效振搗，因此，采取自密實(shí)細(xì)石混凝土澆筑且混凝土由下而上用混凝土泵強(qiáng)力推送頂升，依靠混凝土自身重力作用以達(dá)到密實(shí)均勻的目

(5)由于桿件內(nèi)混凝土無法進(jìn)行施工縫二次處理，所以鋼管內(nèi)混凝土一次澆筑成型，保確斜撐鋼管內(nèi)混凝土成型質(zhì)量。

2.3 高空無支點(diǎn)的安全防護(hù)

(1)懸挑鋼構(gòu)高空操作作業(yè)面大、點(diǎn)多，危險性大。

(2)鋼結(jié)構(gòu)吊裝需要避免發(fā)生點(diǎn)狀碰撞事故。

(3)塔樓外腳手架的搭設(shè)，需要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行洞口預(yù)留以及加固。

(4)鋼結(jié)構(gòu)施工操作架的搭設(shè)以及工具式掛架的安裝，需要在鋼結(jié)構(gòu)桁架周圍整體覆蓋，提供足夠安全有效的操作面。

2.4 超高超長懸挑桁架的監(jiān)測

(1)根據(jù)工程工序安排情況進(jìn)行施工模擬分析，計算各階段的受力情況及變形。

(2)做好懸挑末端的位移變形監(jiān)測。

(3)鋼桁架自身應(yīng)力及應(yīng)變的監(jiān)測。

(4)凱旋門區(qū)域混凝土樓板裂縫監(jiān)測。

3 監(jiān)理控制要點(diǎn)

針對工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)，監(jiān)理在施工過程中采取針對性措施進(jìn)行控制，對施工方案關(guān)鍵工序及施工難點(diǎn)重點(diǎn)審核；對施工單位采取的措施的可行性進(jìn)行評審。監(jiān)理根據(jù)圖紙及施工方案，將施工難點(diǎn)匯總后對現(xiàn)場監(jiān)理人員進(jìn)行交底，對關(guān)鍵工序進(jìn)行重點(diǎn)控制，確保施工質(zhì)量。除常規(guī)施工質(zhì)量控制外，著重做好以下方面監(jiān)控。

3.1 高強(qiáng)度超厚鋼板現(xiàn)場焊接質(zhì)量監(jiān)控

(1)由于超厚鋼板構(gòu)件加工在外地，監(jiān)理部多次派出總監(jiān)代表，和香港顧問公司、檢測方共同遠(yuǎn)赴湖北武漢某鋼構(gòu)總廠和江蘇省某鑄鋼集團(tuán)，針對廠方的材料及加工質(zhì)量進(jìn)行定時定點(diǎn)的跟蹤檢查，前期主要檢查生產(chǎn)單位及作業(yè)人員的資質(zhì)資格等，審核加工材料報審，特殊工藝方案，檢查計劃落實(shí)情況和構(gòu)件質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)檢驗(yàn)。

(2)鋼材質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》規(guī)定的 Q345B 材質(zhì)要求。材料必須有出廠合格證和檢驗(yàn)報告，所有栓釘應(yīng)符合 GB 10433《圓柱頭焊釘》規(guī)定，其抗拉強(qiáng)度＞400 kPa，屈服強(qiáng)度＞240 kPa。

(3)要求施工方在正式施工前做好焊接工藝評定，針對各種類型的焊接節(jié)點(diǎn)，確定最佳焊接工藝參數(shù)，制定合理、詳細(xì)的工藝措施和流程。

(4)焊接工藝應(yīng)優(yōu)先采用自動焊。焊條、焊絲、焊劑應(yīng)針對不同鋼種、板厚和坡口形式，按《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》的規(guī)定選用。

(5)鋼結(jié)構(gòu)必須按圖加工，完成后各加工人員及有關(guān)人員均須簽字驗(yàn)收。鋼構(gòu)件進(jìn)場時，應(yīng)提供質(zhì)量合格證明。

(6)鋼結(jié)構(gòu)安裝前，應(yīng)對其平面位置和標(biāo)高進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

(7)凱旋門鑄鋼件壁厚 120 mm(尺寸 1 500 mm×1 500 mm×120 mm，材料為 G20MN5QT)，安裝中采用 CO2半自動保護(hù)焊接，要求保持鑄鋼件的預(yù)熱溫度為 125℃～200℃，層間溫度為 125℃～250℃；保證在多層焊中，后道焊縫要存在起碼的預(yù)熱條件，避免出現(xiàn)熱應(yīng)力裂紋。焊接后要用火焰加熱到200℃～250℃，保溫 1.5 h，并覆蓋保溫石棉布，使其緩慢冷卻。

(8)所有焊縫均須經(jīng)過監(jiān)理人員的檢查。焊縫表面應(yīng)均勻，不得有裂紋、夾渣、焊瘤、燒穿、弧坑和針狀氣孔等缺陷，焊接區(qū)不得有飛濺物。一級焊縫應(yīng)進(jìn)行 100% 的無損檢測，二級焊縫應(yīng)進(jìn)行抽檢，抽檢比例應(yīng)不小于 20%。

3.2 鋼管混凝土頂升澆筑質(zhì)量監(jiān)控

(1)要求施工方在鋼結(jié)構(gòu)大斜撐的深化設(shè)計階段，提前考慮各鋼構(gòu)件混凝土澆筑孔、觀察孔、溢漿排氣孔的設(shè)置(見圖4)，在保證凱旋門結(jié)構(gòu)體系受力要求的前提下，滿足頂升泵送混凝土的施工要求。

(1)通過采取配置高性能的 C60 無收縮自密實(shí)泵送混凝土，解決頂升泵送工藝中存在的超高層泵送、高強(qiáng)度、無振搗自密實(shí)等特殊混凝土材料性能要求。

(2)要求施工方通過對施工機(jī)械的選型、泵管的布置和加固進(jìn)行優(yōu)化，從技術(shù)措施上保證頂升泵送混凝土一次澆筑成型。

(3)為了保證鋼管混凝土的澆筑質(zhì)量，混凝土澆筑完成28 d 后采用超聲波進(jìn)行無損檢測，利用 ZBL-U520 非金屬超聲波儀及配套儀器對四根轉(zhuǎn)換鋼桁架大斜撐方形鋼管混凝土進(jìn)行檢查，每根大斜撐上采取 250 mm×250 mm 測點(diǎn)間距布置，檢測點(diǎn)共計 108 個，對混凝土密實(shí)度、均勻性、混凝土與鋼管壁的粘結(jié)情況等進(jìn)行檢測。

圖4 大斜撐鋼管預(yù)留孔洞開設(shè)圖

3.3 高空無支點(diǎn)安全防護(hù)監(jiān)控

(1)由于本工程屬于住建部規(guī)定的《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》的范圍，監(jiān)理部要求施工方做好專項方案，同時組織專家對專項方案進(jìn)行論證。

(2)督促施工方據(jù)專家的論證報告修改完善專項方案，并經(jīng)施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字報總監(jiān)，建設(shè)方負(fù)責(zé)人審批后才能實(shí)施。

(3)凱旋門高空構(gòu)件安裝時，督促施工方必須在作業(yè)面下方滿鋪安全網(wǎng)，由于下方懸空，工程必須采用軟性安全防護(hù)。

(4)鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，存在大量桁架構(gòu)件對接的節(jié)點(diǎn)焊接施工，局部需要施工人員在鋼梁側(cè)面和底部作業(yè)，施工前根據(jù)本工程鋼結(jié)構(gòu)的截面大小需求加工制作安防吊籃， 并在檢測合格后運(yùn)入場內(nèi)備用。

(5)大斜撐桿件上為保證施工人員可以沿著 45° 坡面爬上進(jìn)行塔吊掛鉤解鎖以及斜拉鋼絲繩固定，需要提前在大斜撐桿件上焊接防護(hù)爬梯。

(6)吊裝過程中應(yīng)劃定作業(yè)區(qū)，無關(guān)人員不得入內(nèi)。吊裝作業(yè)人員，必須戴好安全帽，高處作業(yè)系好安全帶，嚴(yán)禁酒后作業(yè)。

4 超長懸挑桁架鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)控

為了保證鋼桁架的安裝施工質(zhì)量，監(jiān)理方應(yīng)督促施工方檢測并報見證。

(1)采用在桁架鋼結(jié)構(gòu)上粘貼應(yīng)變器，連接傳感器數(shù)據(jù)采集儀對桁架的應(yīng)變進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。

(2)對施工過程中桁架安裝以及上部結(jié)構(gòu)施工荷載變化進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，每一層進(jìn)行監(jiān)測 1 次。

(3)結(jié)構(gòu)封頂后每月 1 次，連續(xù)觀測 3 個月，若結(jié)構(gòu)應(yīng)力連續(xù) 3 個月內(nèi)平均變形值不超過 10 個單位，則每 3 個月觀測1 次；連續(xù) 2 次每 3 個月平均變形值不超過 10 個單位，則每6 個月觀測 1 次；外界發(fā)生劇烈變化時應(yīng)及時觀測。

5 監(jiān)理工作方法及措施

(1)根據(jù)本工程特點(diǎn)制定實(shí)施細(xì)則，內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行監(jiān)理交底。

(2)施工中監(jiān)理采取旁站、巡檢、抽檢的方法。對于隱蔽工程中工序重要部位我們實(shí)行全天候、全過程跟班旁站；對于時間較長才能完成的工序我們采用定期巡視的方法進(jìn)行檢查。

(3)工程質(zhì)量監(jiān)理采用事前、事中、事后控制的方法。鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量監(jiān)理主要控制原材料及產(chǎn)品進(jìn)場驗(yàn)收、鋼結(jié)構(gòu)焊接、鋼結(jié)構(gòu)零部件加工、鋼結(jié)構(gòu)安裝、鋼結(jié)構(gòu)涂裝、工程質(zhì)量的檢驗(yàn)和見證檢測。

6 結(jié) 語

隨著超高層建筑的發(fā)展，超長懸挑桁架技術(shù)越來越多地應(yīng)用于工程實(shí)踐，通過對港資成都華置廣場凱旋門中高強(qiáng)度超厚鋼結(jié)構(gòu)焊接、頂升泵送混凝土澆筑，無支點(diǎn)安全防護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等高新技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，達(dá)到了預(yù)期的監(jiān)理控制效果。

(1)項目監(jiān)理部嚴(yán)審施工方案，提出多項合理化建議，確保工程可靠性。該方案順利通過重慶大學(xué)教授組成的專家組審核。

(2)在工程實(shí)施中全過程攝像，便于質(zhì)量追溯。焊接過程中隨時用紅外線測溫儀控溫，保證焊接的預(yù)熱溫度和層間溫度。焊縫超聲波檢測，由業(yè)主方聘請第三方著名的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，保證了焊接質(zhì)量可控?，F(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接一次合格率 98%，返修合格率為 100%。

(3)鋼桁架的位移變形監(jiān)測均在設(shè)計允許范圍內(nèi)。對鋼管混凝土進(jìn)行檢測，未發(fā)現(xiàn)其有不密實(shí)或空洞等質(zhì)量缺陷，滿足設(shè)計要求。