弓國濤

（陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，西安 710032）

1 引言

伴隨著我國城市化進(jìn)程的持續(xù)加快，城市人地矛盾使高層和超高層建筑成為城市建筑發(fā)展的主流方向，對(duì)于建筑地下室工程施工也提出了更加嚴(yán)格的要求。在超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工中，技術(shù)人員應(yīng)明確施工關(guān)鍵技術(shù)，做好有效的施工管理，保證鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和效果。

2 工程概況

某超高層建筑的高度達(dá)到了309 m，地下部分分為4 層，標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m，底板標(biāo)高-15.2 m。為了保證地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，鋼管柱采用的是Q345GJB 材質(zhì)，厚度能夠滿足Z25（鋼板厚度方向性能級(jí)別），最大吊裝重量接近300 N（30 t）。鋼板剪力墻部分的最大厚度達(dá)到了60 mm，南北兩側(cè)的鋼柱與基坑邊緣的最小距離為15 m，基坑與施工現(xiàn)場(chǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的距離為16.5 m，在基坑邊緣2 m 范圍內(nèi)，應(yīng)避免堆放土方或材料[1]。

3 超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 明確吊裝方案

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，3 號(hào)塔吊為平臂式，最大起吊重量100 kN（10 t），在70 m 吊臂端部位置吊重為15 kN（1.5 t），4號(hào)塔吊最大起吊重量為100 kN（10 t），在65 m 吊臂端部位置吊重為17 kN（1.7 t），2 臺(tái)塔吊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下室施工區(qū)域的全面覆蓋，但是無法很好地滿足鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝要求。為了保證施工順利進(jìn)行，設(shè)置1 臺(tái)新塔吊，吊臂長度為35 m，最大起吊重量320 kN（32 t），能夠很好地滿足鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝要求。但是，模擬分析顯示，該吊裝方案需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行塔吊安裝，會(huì)導(dǎo)致施工工期延長?；诖?，經(jīng)過相應(yīng)的方案比選后，決定采用汽車吊配合80 t 履帶吊的方式來合理分配吊裝任務(wù)，在提高吊裝效率的同時(shí)，也能縮短工期。設(shè)置在基坑內(nèi)的履帶吊受基坑空間的限制，行走路線寬度僅為5 m，場(chǎng)內(nèi)回轉(zhuǎn)半徑為12 m。在經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察和計(jì)算后，基坑邊緣的施工位置會(huì)引發(fā)較大的基坑變形問題。為了保障維護(hù)結(jié)構(gòu)安全，選擇的汽車吊為500 t，設(shè)置在施工現(xiàn)場(chǎng)西側(cè)的市政道路上，將部分圍擋拆除，使汽車吊的支腿能夠進(jìn)入基坑邊緣約9.5 m[2]。

3.2 做好測(cè)量控制

從保證施工質(zhì)量的角度，在超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)施工中，應(yīng)做好相應(yīng)的測(cè)量控制工作，建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，并且在基坑周邊設(shè)置相應(yīng)的軸線控制樁，借助外控法實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑內(nèi)部各個(gè)結(jié)構(gòu)軸線和標(biāo)高位置的控制?？梢栽诘装迳贤斗泡S線，就結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的安裝位置進(jìn)行校核，并且于已經(jīng)完成初凝的混凝土結(jié)構(gòu)上進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)的引測(cè)，構(gòu)件安裝過程中，監(jiān)理人員需要隨時(shí)校驗(yàn)軸線和標(biāo)高[3]。

3.3 重視變形控制

3.3.1 吊裝變形控制

因?yàn)閱纹蛔中弯摪寮袅Ρ旧淼拈L度和寬度較大，在吊裝過程中容易出現(xiàn)變形問題。結(jié)合相關(guān)軟件分析剪力墻翻轉(zhuǎn)時(shí)的變形情況，可明確其變形主要是彈性變形，變形量為80 mm，當(dāng)?shù)跹b至立位時(shí)，變形會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。但是，從保證鋼板剪力墻安裝精度的角度，在吊裝過程中，應(yīng)設(shè)置HW300 mm×300 mm 的鋼梁來減少吊裝變形。

3.3.2 焊接變形控制

地下室中鋼板剪力墻的常規(guī)厚度為40 mm，局部厚度達(dá)到60 mm，在板與板之間，橫向?qū)涌诘拈L度為2.65 m，豎向?qū)涌陂L度為8.75 m。鋼板本身的焊接量較大，焊接環(huán)節(jié)很容易出現(xiàn)變形問題。為了保證鋼板剪力墻的焊接效果，施工人員在焊接作業(yè)過程中應(yīng)堅(jiān)持以下幾個(gè)基本原則：

1）分區(qū)焊接，先豎向焊接再橫向焊接，從中間向兩端分區(qū)進(jìn)行。

2）單桿雙焊，雙桿單焊。

3）多層多道焊。在實(shí)際操作中，對(duì)于焊接的變形控制可以采用的方法有[4]：

（1）剛性固定法。作業(yè)人員需要沿垂直焊縫方向設(shè)置加勁鋼板，間距控制為1 m，同時(shí)，應(yīng)該沿鋼板墻構(gòu)件長度方向通長布設(shè)豎直加勁肋，在鋼板剪力墻構(gòu)件寬度方向，需要通長布設(shè)水平加勁肋。對(duì)于一些約束相對(duì)薄弱的區(qū)域，如門洞位置，應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的鋼梁加固。

（2）殘余應(yīng)力釋放法。在應(yīng)力相對(duì)集中的區(qū)域，應(yīng)該預(yù)先設(shè)置直徑在100 mm 應(yīng)力釋放孔，調(diào)整孔周圍的應(yīng)力，以此來緩解參與應(yīng)力引發(fā)的變形問題。

（3）減少熱輸入。在對(duì)鋼板剪力墻進(jìn)行焊接過程中，可以采用雙面對(duì)稱K 形坡口的形式，確保在焊縫截面減小時(shí)，殘余應(yīng)力也會(huì)隨之減小。結(jié)合該工程的實(shí)際情況，選擇二氧化碳?xì)獗：福啥嗝┕と藛T采取多層多道、退焊與跳焊相互結(jié)合的方式進(jìn)行焊接作業(yè)。

（4）選擇特定焊接工藝。地下室鋼板剪力墻焊接時(shí)，應(yīng)先焊接剪力墻連梁，確保能夠發(fā)揮出加勁的作用，然后對(duì)鋼板墻層間對(duì)立焊縫區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的分段焊接，再就層間鋼板墻上的橫向焊縫焊接。水平方向上，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)從中間向兩邊分段退焊，搭配對(duì)稱焊接的方式來保證焊接效果。

3.4 鋼柱焊接控制

在該工程中，使用鋼柱直徑較大，焊縫長，而且材質(zhì)焊接性能差，在焊接熱影響區(qū)域和焊縫根部很容易出現(xiàn)冷裂紋，從保證施工質(zhì)量的角度，施工人員應(yīng)該做好鋼管柱厚板的焊接控制。

1）焊接鋼管柱時(shí)，可以采取電加熱技術(shù)做好焊前預(yù)熱，在焊接過程中必須保證層間溫度，焊接完成后，也需要采取相應(yīng)的保溫措施保證焊縫質(zhì)量。同時(shí)?？梢赃x擇間接熱輸入密度集中、熔池保護(hù)及脫氫效果良好的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，可以采用多層多道錯(cuò)位焊接工藝，嚴(yán)格控制焊接環(huán)境，設(shè)置好防雨保溫棚來保障焊接作業(yè)的順利實(shí)施。

2）應(yīng)該明確日照及焊接變形對(duì)鋼柱垂直度偏差的影響，計(jì)算好鋼柱預(yù)偏的方向和角度，保證施工效果。

3）應(yīng)該做好焊接收縮變形的預(yù)控工作，可以在鋼柱的4個(gè)面沿對(duì)接縫焊接馬板，依照千分表的大小設(shè)置馬板的大小和間距[5]。在柱兩側(cè)焊接的馬板上對(duì)稱擺放千分表，確保鋼針頂緊馬板，固定好旋鈕后，可以進(jìn)行焊接，要求作業(yè)人員能夠做好千分表讀數(shù)的觀察，對(duì)比讀數(shù)差值，再依照相關(guān)公式明確鋼柱在不對(duì)稱焊接情況下的焊接變形，對(duì)其進(jìn)行預(yù)控。

4 結(jié)語

總而言之，在該工程中，借助500 t 汽車吊與80 t 履帶吊的相互配合，能夠?yàn)榈叵率忆摻Y(jié)構(gòu)吊裝和施工提供便利，通過對(duì)吊裝順序的合理安排，可以促進(jìn)施工效率的有效提高。從施工人員角度，可以借助受力計(jì)算來保證地下室鋼結(jié)構(gòu)的施工安全，配合科學(xué)的焊接工藝和可靠的變形控制，能夠切實(shí)保障超高層地下室鋼結(jié)構(gòu)的施工效果。