羅兆青,劉云晉,馮 浩
(山西誠聯(lián)工程項目管理有限公司,山西 長治 046000)
長治市氣象局多普勒天氣雷達觀光塔工程(以下簡稱“本工程”)為山西省長治市 2007 年度重點工程,是集氣象預報、科普教育、旅游觀光于一體的綜合性建筑。該建筑總高為 128.50 m,建筑面積為 4 360 m2,地下 1 層、地上 23 層,屬于框架剪力墻筒體結(jié)構(gòu)。第 1 層為門廳和科普知識展廳,第 5 層為觀光平臺,第 21 層為旋轉(zhuǎn)觀光廳,第23 層為雷達機房,頂部為雷達和雷達罩。塔內(nèi)設有兩部觀光電梯。該工程建成后將成為當?shù)氐淖罡呓ㄖ锖蜆酥拘越ㄖ铩T摻ㄖ搀w直徑為 9 m,采用滑模施工工藝;在100 m~104 m 標高處設有直徑為 25 m 的旋轉(zhuǎn)觀光廳,自筒體向外挑出 8.35 m,結(jié)構(gòu)新穎復雜。該建筑屬于超高建筑,施工難度大,安全防護等級高,對監(jiān)理工作提出了很高的要求。
本工程的關(guān)鍵部位是 85 m 以上突出筒身的旋轉(zhuǎn)觀光廳及其下部支撐體系,包括突出筒體的沿水平面相隔 60° 的 6個弧形鋼筋混凝土斜支撐,3 層依次外突的弧形箱體(最下一層是滑模改動筒體厚度滑上去的實心部分),6 個扇形碗體及旋轉(zhuǎn)觀光層。
(1)在塔身 85 m 處搭設寬度為 6 m 的環(huán)形 H 型鋼施工鋼平臺。
(2)在施工鋼平臺上搭建倒圓臺形滿堂施工腳手架,沿圓周用安全網(wǎng)和密目網(wǎng)進行全封閉。
(3)按弧形支撐→弧形箱體→弧形碗體→旋轉(zhuǎn)觀光層的順序施工。施工內(nèi)容主要包括腳手架支設、鋼筋綁扎(含植筋、鋼筋焊接)、模板安裝、澆筑混凝土和拆除模板等工序。
(1)審核施工單位編制的關(guān)鍵部位專項施工方案和安全專項施工方案。檢查方案的編制、審核和批準人員的簽字蓋章是否齊全,重點檢查專項方案的可行性和抗傾覆計算是否正確,核查鋼平臺設計單位出具的圖紙簽字和圖章是否齊全。
(2)核查施工項目部項目經(jīng)理、技術(shù)負責人、工長、技術(shù)員、質(zhì)量員和安全員是否持證上崗且在有效期內(nèi)。
(3)檢查塔吊司機、電焊工、架子工等特種作業(yè)人員持證上崗的情況,資格證是否在有效期內(nèi),特種作業(yè)人員上崗證件復印件加蓋施工單位公章并留存項目監(jiān)理部備查。
(4)檢查現(xiàn)場鏟車、混凝土配料機、電子稱、攪拌機和振動棒的維修保養(yǎng)記錄,現(xiàn)場查看設備運轉(zhuǎn)情況是否正常。
(5)查看材料供應計劃與現(xiàn)場物資儲備情況,確保原材料及時供應。
(6)根據(jù)監(jiān)理實施細則,及時檢查驗收各工序檢驗批,驗收合格后方可進入下道工序。
(7)各工序檢驗批的驗收至關(guān)重要,一旦疏忽大意,必將留下質(zhì)量隱患。85 m 處的施工鋼平臺拆除后,隱患問題暴露,再去處理,從技術(shù)與經(jīng)濟角度已不可行,代價巨大。因此,工程監(jiān)理部通知施工單位對每道工序的檢驗批及時報驗,監(jiān)理人員輪流倒班,24 h 在崗,隨時跟進,確保萬無一失。
在第一次驗收弧形支撐鋼筋綁扎檢驗批時,監(jiān)理對照施工圖紙檢查未發(fā)現(xiàn)問題,鋼筋的型號、規(guī)格和綁扎的間距符合施工圖紙要求,但總覺得該部位哪里不對勁,詢問施工單位技術(shù)員有沒有漏綁鋼筋,施工單位技術(shù)員堅定表示:“這么重要的部位不敢少了鋼筋,絕對是按圖紙施工?!苯?jīng)過仔細觀察,監(jiān)理發(fā)現(xiàn)弧形支撐的頂部 AB 段(8.35 m)沒有暗梁,只有兩側(cè)的雙向網(wǎng)片鋼筋(見圖 1)?;⌒沃闻c塔身筒體相交的部位 AC 段設有暗柱,弧形邊緣設有 CE 和 BD 兩個暗柱,頂部沒有暗梁,相當于人體的肩膀缺少了鎖骨,存在重大質(zhì)量安全隱患。于是,現(xiàn)場指令施工單位暫停該部位施工,立即與設計單位聯(lián)系,確認該部位的配筋是否遺漏。果不其然,設計單位查看圖紙后,立即發(fā)來了設計變更通知單,增加了鋼筋混凝土弧形支撐頂部的暗梁。
圖 1 斜撐配筋示意圖
分析表明,100 m~104 m 處的旋轉(zhuǎn)觀光廳外挑部分主要靠下部的 6 個弧形支撐托住,如果漏掉頂部的暗梁,輕則觀光廳開裂,重則垮塌,后果不堪設想。這種配筋遺漏,審圖機構(gòu)未能發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場施工技術(shù)人員更會疏忽,但在監(jiān)理驗收過程中被及時發(fā)現(xiàn),靠的是監(jiān)理的責任心(終身負責制)、施工經(jīng)驗和臨場感受。筆者認為,監(jiān)理只有全身心地投入到現(xiàn)場工作,才能更仔細地去發(fā)現(xiàn)安全隱患和思考解決方案。
斜拉工法的整體施工順序如下:基礎→筒身滑?!粚咏Y(jié)構(gòu)→筒身滑?!虏啃睋巍鍖悠脚_→滑模至頂部→上部斜撐及觀光層。
圖 2 底板拉結(jié)示意圖
塔身上部 100 m~104 m 是旋轉(zhuǎn)觀光廳,施工至 100 m旋轉(zhuǎn)觀光廳底板鋼筋綁扎工序,監(jiān)理巡查時發(fā)現(xiàn)施工人員在加固 85 m 處鋼平臺挑梁,經(jīng)查發(fā)現(xiàn),鋼平臺的一支挑梁有輕微扭曲變形。施工單位采取如下措施:在此梁的兩側(cè)各加焊一支同規(guī)格的支撐桿件,同時增加鋼平臺上腳手架的密度,以防鋼平臺上部支撐體系變形失穩(wěn)。
監(jiān)理認為,加密腳手架的方法不妥。鋼平臺上的鋼梁之所以發(fā)生變形,是因為不能承受上部荷載,若在鋼平臺上再增加腳手架,無疑是雪上加霜。若用鋼絲繩從上部拉住觀光廳底板,則為固定筒身(直徑為 9 m、壁厚為 0.4 m,之前已施工完畢,混凝土強度經(jīng)試驗檢測達到設計強度 C30)的鋼絲繩提供了強有力的保障。具體技術(shù)路線如下。
(1)在旋轉(zhuǎn)觀光廳底板梁梁端和梁中主筋上(梁主筋直徑為 25 mm 的三級鋼)各焊接一個吊耳。
(2)觀光廳層高為 5 m,底板在 100 m 標高處,在105 m 處的環(huán)形暗梁的對應位置用沖擊鉆鉆直徑為 32 mm的孔,此孔固定 Φ16 鋼絲繩與底板梁梁中拉結(jié),繩中用花籃螺栓漲緊。
(3)同理,梁外端 8.35 m 處與該底板上 10 m 處暗梁鋼絲繩拉結(jié),下部用花籃螺絲漲緊,同時從內(nèi)向外起拱 0.2%。
(4)重復以上步驟,共做 6 組拉結(jié),按 180° 對稱漲緊。
(5)荷載計算復核(見圖 3)。① 計算單元的確定:氣象塔水平面環(huán)形結(jié)構(gòu)中,6 個弧形支撐將觀光廳底板分成了 6 個相同的受力單元,圖 3 中陰影部分為第一道鋼絲繩拉結(jié)單元;環(huán)形陰影兩端分別支撐在弧形斜撐頂部,下部有滿堂腳手架支撐,K 點為框架梁上拉結(jié)點;底板受力以下部滿堂腳手架支撐為主,上部斜拉的鋼絲繩為輔,鋼絲繩拉結(jié)僅為下部鋼平臺卸荷的 1/3。② 荷載取值:a.鋼筋混凝土底板按 2 400 kg/m3,底板厚度 120 mm,則底板自重g=2 400×0.12=288 kg/m2≈2.88 kN/m2;b.施工活載取 1 kN/m2,計算荷載=2.88+1=3.88 kN/m2;c.環(huán)形陰影面積A=(θπ)/360 (R2-r2)=(60×3.14)/360(10.772-6.592)=37.97≈38 m2;d. 根據(jù)上述受力分析,則豎直向上的卸荷F=38×1/2×3.88×1/3=24.57 kN;e.驗算公式 3αFg≤[Fg]、cosθ=F/Fg,式中,3 為安全系數(shù),θ為鋼絲繩與豎直方向的夾角,α為鋼絲繩的不均勻系數(shù)(取α=0.85),F(xiàn)g為鋼絲繩的計算拉力,[Fg]為鋼絲繩的容許拉力,∮16 鋼絲繩取 133 kN, 由于 cosθ=F/Fg,F(xiàn)g=F/cosθ,F(xiàn)g=F/cosθ=24.57/0.4992=49.22 kN,3αFg=3×0.85×49.22=125.51 kN≤Fg=133 kN,符合要求。
圖 3 荷載計算簡圖