張偉，曹一品，黃應(yīng)仲

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 工程概況

中交匯通橫琴?gòu)V場(chǎng)工程總用地面積32 453.77 m2，總建筑面積280 903.56 m2。本工程地下室共4層，地上部分由2棟住宅、1棟辦公塔樓及3棟商業(yè)裙房組成。其中3號(hào)樓為超高層建筑，建筑高度達(dá)309.4 m，采用鋼管混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒+伸臂桁架的結(jié)構(gòu)體系。建筑地下4層，地上62層，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.5 m，標(biāo)準(zhǔn)層面積為1 900 m2。其中核心筒墻體B3至F8層為鋼板-混凝土組合剪力墻，外墻厚1 200 mm，內(nèi)墻厚600 mm（見表1），平面示意圖見圖1。F21、F42層為伸臂桁架層。鋼板墻水平焊縫采用全熔透一級(jí)焊縫，豎向焊縫采用部分熔透三級(jí)焊縫，鋼板墻上栓釘水平、豎向間距為300 mm，栓釘長(zhǎng)120 mm，直徑19 mm。

2 施工難點(diǎn)及特點(diǎn)

本工程鋼板剪力墻單片數(shù)量多，面積大，施工工藝復(fù)雜，安裝及焊接量大。與其他工序交叉施工多，相關(guān)穿插連接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，深化設(shè)計(jì)難度大。厚板焊接和對(duì)接焊縫等級(jí)要求較高，其中水平焊縫為全熔透一級(jí)焊縫，對(duì)焊接工藝和焊工水平要求較高。構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接頭處應(yīng)力集中，易出現(xiàn)層狀撕裂，焊接變形等問題。自身剛度小，易產(chǎn)生變形；受溫度、日照等環(huán)境影響高。

表1 鋼混組合剪力墻厚度Table1 Thickness of steel concrete composite shear wall

圖1 核心筒鋼混組合剪力墻平面示意圖Fig.1 Schematic diagram of the core tube steel concrete composite wall

施工過(guò)程中需對(duì)鋼板墻深化設(shè)計(jì)，制定安裝順序、安裝方案以及鋼板之間的焊接方式、焊接順序明確焊接工藝控制等。為保證安裝精度，需有效控制焊接應(yīng)力；在焊接過(guò)程中對(duì)鋼板墻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變形量，及時(shí)調(diào)整焊接順序及焊接工藝，使鋼板墻的施工質(zhì)量滿足要求。

3 深化設(shè)計(jì)

3.1 連接板深化設(shè)計(jì)

鋼板剪力墻通常具有面積大，板長(zhǎng)方向剛度小，受自重、日照或焊接應(yīng)力影響易產(chǎn)生變形；鋼板厚度方向易受焊接應(yīng)力影響而產(chǎn)生變形或冷裂紋、層狀撕裂，不僅增加了施工難度，而且使得鋼板剪力墻安裝質(zhì)量難以把控[1]。沿鋼板墻構(gòu)件長(zhǎng)度方向通長(zhǎng)布置豎直加勁肋間距，寬度方向間距3 m布置水平加勁肋，鋼板墻拼接處豎向焊縫位置間距1 m設(shè)置剛性卡板，以控制鋼板墻的焊接變形（見圖2）。

圖2 剛性卡板垂直布置示意圖Fig.2 Schematic diagram of thevertical arrangement of the rigid card board

3.2 連接方式深化設(shè)計(jì)

多數(shù)工程主要應(yīng)用雙面對(duì)稱焊接的工藝措施來(lái)減少鋼板墻的焊接變形，收到一定的成效。但是也存在一定缺點(diǎn)，例如：鋼板墻拼接處焊縫操作的空間小，雙面焊接需要清根，造成了清根量大，施工進(jìn)度緩慢，全熔透焊縫一次合格率較低等問題。

本工程在上述基礎(chǔ)上在第4段鋼板墻（20 mm板厚）及以上部分采取焊縫分段異側(cè)開設(shè)坡口的技術(shù)措施，將相鄰鋼板的開設(shè)的坡口朝向相反，即單坡交錯(cuò)。這種坡口直接實(shí)現(xiàn)了焊工分段跳焊的工藝要求，加快了施工速度，同時(shí)控制了焊接應(yīng)力，有效的減小了焊接變形。

3.3 預(yù)留洞口深化設(shè)計(jì)

本工程交叉施工多，各專業(yè)碰撞點(diǎn)多，同時(shí)又為了保證鋼板混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)尺寸及混凝土觀感質(zhì)量，核心筒剪力墻采用液壓爬模體系，模板形式采用鋼框木模板。因此，需提前考慮在鋼板墻上預(yù)留相關(guān)孔洞，例如：鋼筋孔、混凝土過(guò)漿孔、模板穿墻對(duì)拉螺栓孔、爬錐孔等。深化設(shè)計(jì)中提前規(guī)劃設(shè)計(jì)鋼板剪力墻上預(yù)留了相關(guān)孔洞，有效地協(xié)調(diào)各專業(yè)碰撞問題。工廠加工時(shí)仔細(xì)核對(duì)開孔位置及校驗(yàn)尺寸精度，并在開孔處周圍按照規(guī)范要求進(jìn)行孔洞補(bǔ)強(qiáng)處理（見圖3），滿足鋼板墻的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

圖3 預(yù)留洞口補(bǔ)強(qiáng)示意圖Fig.3 Schematic diagram of the reserved hole reinforcement

4 鋼板墻安裝與連接

鋼板墻安裝前，需對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查驗(yàn)收。對(duì)鋼板墻截面尺寸、平整度、垂直度及預(yù)留孔洞尺寸和位置進(jìn)行詳細(xì)核對(duì)，確認(rèn)合格后方可吊裝。鋼板墻吊裝作業(yè)前，需在掛鉤處安裝豎向連接懸掛式操作平臺(tái)，并設(shè)置防墜器；鋼板墻底部懸掛牽引繩。利用吊裝設(shè)備采用單機(jī)回轉(zhuǎn)的方法從外向內(nèi)將鋼板墻有序安裝，鋼板墻吊裝就位后，用撬棍和三角楔鐵調(diào)整正橫、豎拼接焊縫的安裝間隙[2]，經(jīng)全站儀監(jiān)測(cè)無(wú)誤后，利用自身的連接板、連接耳板配合普通螺栓進(jìn)行臨時(shí)固定。相連的鋼板墻橫、豎向拼接焊縫端部進(jìn)行焊接。這樣既提高了連接強(qiáng)度，又保證了鋼板墻定位尺寸精度及自身結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)起到了控制由自重產(chǎn)生的變形的目的。

5 鋼板剪力墻施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 防變形施工技術(shù)

1）單片薄板鋼板墻吊裝防變形施工技術(shù)

鋼板墻吊裝時(shí)應(yīng)采取防止平面外的變形措施[3]，本工程第4段及以上鋼板墻厚度為20 mm，單片起吊時(shí)極易產(chǎn)生吊裝變形，項(xiàng)目采用如下措施控制起吊的變形：采用三點(diǎn)吊裝，端頭2塊吊耳處各設(shè)置1個(gè)吊點(diǎn)，板中采用鋼絲繩穿過(guò)2個(gè)過(guò)漿孔形成1個(gè)吊點(diǎn)。利用過(guò)漿孔設(shè)置吊點(diǎn)時(shí)，注意鋼絲繩的保護(hù)，并在此設(shè)置1個(gè)5 t的遙控電動(dòng)葫蘆（見圖4）。信號(hào)工指揮，吊鉤緩慢升起，控制電動(dòng)葫蘆按鈕，電動(dòng)葫蘆配合收緊，有效控制跨中的撓度，減小了變形。當(dāng)鋼板墻直立后，工人通過(guò)爬籠上到鋼板墻頂端，摘除裝有電動(dòng)葫蘆的鋼絲繩。

圖4 單片薄板鋼板墻吊裝防變形措施Fig.4 Anti-deformation measuresfor lifting single sheet steel plate wall

2）剛性支撐防變形施工技術(shù)

地下室施工階段，在組裝完成的鋼板墻上安裝剛性斜向支撐來(lái)控制焊接變形，支撐采用H形鋼，截面H300伊300伊10伊15，每段鋼板墻共布置3道支撐，地下室階段剛性支撐平面布置圖見圖5。

圖5 地下室階段剛性支撐平面布置圖Fig.5 Floor plan of basement stage rigid support

地上施工階段，軸線兩端鋼板墻（T形板）安裝完成后除拉設(shè)纜風(fēng)繩外，同時(shí)將規(guī)格H300伊300伊10伊15的型鋼直接搭接在T形板上，焊接固定作為臨時(shí)鋼梁（見圖6）。當(dāng)軸線上鋼板墻吊裝就位時(shí)，通過(guò)臨時(shí)鋼板與鋼梁焊接固定，既穩(wěn)定了中間墻板的自身結(jié)構(gòu)安全，又減小了自重產(chǎn)生的變形。

圖6 地上階段剛性支撐平面布置圖Fig.6 Floor plan of rigid support in the ground stage

5.2 優(yōu)化焊接工藝

1）溫度控制

焊接開始前，采用電加熱板方式進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不小于80益，焊接層間溫度控制在120~180益[4]，這樣既起到了焊縫預(yù)熱，又起到了焊縫保溫的效果，確保了焊接質(zhì)量。

2）焊接方式

采用多層焊接方式，焊接時(shí)連續(xù)施焊，每一焊道焊接完成后及時(shí)清理焊渣及飛濺物[4]，相鄰層搭接50 mm左右，保證焊縫質(zhì)量。

3）焊接順序

焊接過(guò)程形成的不均勻溫度場(chǎng)和熱塑性變形，使焊縫在冷卻過(guò)程中不均勻收縮到約束而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱為焊接應(yīng)力[5]。在焊接應(yīng)力的作用下，焊件將產(chǎn)生變形，該變形簡(jiǎn)稱焊接變形。本工程鋼板墻總體焊接遵循“分區(qū)進(jìn)行、每步歸零、中心向四周、對(duì)稱施工”的原則，先焊接連梁與鋼板墻焊縫，再分區(qū)分段焊接鋼板墻豎向焊縫，最后焊接鋼板墻水平焊縫。

核心筒地下室部分第一、二段鋼板墻及地上第三段鋼板墻內(nèi)外板厚分別為40 mm、60 mm，焊縫坡口為X形坡口，單條豎向焊縫按1.5~1.7 m分區(qū)施焊。配置2名焊工分別在鋼板墻兩面按焊接分區(qū)交錯(cuò)施焊，焊工1施焊順序：F1—E1—D1—C1—B1—A1；焊工 2施焊順序：E2—D2—C2—B2—A2—F2，每焊接分區(qū)再按600 mm左右劃分若干焊接分段，采取由下向上立焊、分段退焊的方式進(jìn)行施焊。每區(qū)的焊縫焊至1/3焊縫高度之后在下一焊接分區(qū)進(jìn)行焊接；每段的焊縫焊完一層后，在下一位置焊接，依此順序直到焊接完成（見圖7）。

圖7 鋼板墻（40 mm，60 mm）豎向焊縫施焊順序示意圖Fig.7 Schematic diagram of welding sequences of vertical weld seam of steel plate wall(40 mm,60 mm)

每一鋼板墻吊裝單元與下層鋼板墻的對(duì)接焊縫為單條水平焊縫，水平焊縫總的施焊順序由中間向兩邊對(duì)稱施焊。每條單條水平焊縫的施焊順序，由中間向兩邊對(duì)稱施焊。

單條水平焊縫，焊縫長(zhǎng)度超過(guò)2 m的采取2名焊工施焊，長(zhǎng)度小于2 m的采用1名焊工施焊。每條水平焊縫按500~600 mm左右劃分為若干焊接分段，每名焊工焊接3段焊縫，每焊完一層后輪換至下一段。焊接時(shí)采取分段退焊，由中間向兩邊的順序施焊。每條焊縫，采取正面焊接1/3焊縫高度，再反面焊接1/3焊縫高度，依次完成正反面的剩余板厚焊縫。

5.3 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

鋼板墻的測(cè)量方法與頻率直接影響到鋼板墻施工質(zhì)量。鋼板墻變形監(jiān)測(cè)主要采用全站儀配合貼片進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位按層高均布（見圖8），焊接過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)變形收縮量超過(guò)規(guī)范后立即停止焊接，通過(guò)控制焊接熱輸入量、調(diào)整焊接順序來(lái)減小焊接變形[5]，直到焊接變形收縮量滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

圖8 監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布示意圖Fig.8 Schematic diagram of monitoring point distribution

通過(guò)對(duì)鋼板墻上監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)，可以控制鋼板墻身左右安裝間隙變形量，同時(shí)還可以監(jiān)測(cè)了解到墻面整體彎曲垂直度情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整校正[2]。鋼板墻焊接時(shí)，全程跟蹤控制，落實(shí)到每一片墻板，若局部變形值超過(guò)規(guī)范要求須馬上停止焊接，調(diào)整焊接工藝參數(shù)與焊接順序，以保證鋼板墻變形值控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程通過(guò)對(duì)鋼板墻進(jìn)行了科學(xué)合理的深化設(shè)計(jì)，有效地解決了各專業(yè)碰撞問題；焊縫坡口的優(yōu)化，提高了焊縫質(zhì)量同時(shí)縮短了焊接時(shí)間；明確了合理的安裝順序，應(yīng)用單片鋼板墻吊裝防變形施工技術(shù)、剛性支撐防變形施工技術(shù)，縮短了工期，保證了鋼板墻安裝質(zhì)量；經(jīng)對(duì)鋼板墻焊接工藝的優(yōu)化，對(duì)鋼板墻焊接方式、焊接順序的控制，焊接過(guò)程采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工技術(shù)，有效減小了焊接變形，提升了整體施工質(zhì)量。