大型復雜鋼筋砼廠房屋面加建工程施工的重點難點分析

歐天祿

（華胤鋼結構工程（中國）有限公司，上海 閔行區 215300）

前言

隨著國民經濟的快速穩步發展，沿海沿江開放城市土地資源的供需狀況開始出現了失衡，為突破困局，有些企業開始把目光投向了屋面加建工程上。在已建廠房屋面再加蓋廠房工程，需要解決一系列復雜的問題，如原廠房結構的安全問題、原廠房室內設備設施的安全問題、施工期間現場上下里外人員的人身財產保障問題等。建國以來，因屋面加建工程也出現過一系列的安全問題，時刻敲著警鐘。如80年代河南鄭州空軍醫院車庫加層建筑倒塌案例、黑龍江北安第一工具廠加層建筑倒塌案例、廣東坪石隧道工程局醫院車庫加層建筑倒塌案例、廣東汕頭皮革廠玩具車間加層建筑倒塌案例、江西新建縣望城崗陸軍學院食堂改建工程倒塌案例；90年代四川開縣塑料印刷廠綜合樓加層建筑倒塌案例、湖南長沙市培羅蒙制衣綜合樓倒塌案例等。多少人為此付出了生命的代價，是我們應該引以為戒的。

1 工程概況及特點

仁寶電子廠房屋面加建工程位于江蘇省昆山出口加工區內，加建部分為全鋼結構廠房，建筑面積18600m2，單層（與原廠房屋面間設有500～5800mm高的架空層），層高11m左右。原鋼筋混凝土框架結構廠房始建于2001年，次年投入使用，建筑占地面積25480m2，其中屋面面積25480m2，分為生產區和就餐區，生產區為單層，高度6.5m，就餐區為兩層，高度11.5m，如圖1、圖2所示。本工程加建期間，原廠房室內并未停止生產，且為24h不間斷作業，一樓作業人員3班制，每班人員約在4000人以上。一樓共設4條生產線，每條生產線設備價值約在2億元人民幣上下。除此之外，本工程施工場地相當狹小、現場人員繁雜且多，必須在保證施工品質的同時確保安全生產，所以為順利施工增添了不小難度。

圖1 原廠房屋面加建廠房示意圖

圖2 原有廠房與加建鋼結構廠房剖面圖

2 施工難點分析

2.1 原結構的加固處理

由于原廠房設計之初業主單位并未要求設計單位考慮將來屋面加建的可能，所以在進行本次加建鋼結構廠房的設計方案時對原廠房結構進行了計算復核。經過對原廠房結構的反復驗算，驗證了本次加建鋼結構廠房方案的可行性。對原廠房結構進行復核時，設計單位還與專業檢測機構一道，對現場工程實體進行檢測和取樣試驗，最終確認需要對二樓就餐區部分鋼筋混凝土柱子進行加固處理。由于一樓生產區的柱子無須加固處理即能滿足屋面加建的要求，這恰巧為現場加固施工提供了有利條件，增加了企業對本工程屋面加建的信心。屋面加建施工前，業主方選擇了專業資質的加固公司對需要加固的柱子進行了加固處理，加固所用的材料進行了取樣檢測，正式施工前還作了試件進行實驗確認。柱子加固完成后由專業資質單位進行了現場實地檢測，有效保證了加固的施工質量。

2.2 加建廠房的測量定位

由于生產區24h處于生產狀態，如何將每根柱子軸線定位準確測設到屋面，是本次加建工程測量成敗的關鍵。本次加建工程測量方面重點要解決兩大問題.

2.2.1 要解決將一樓的定位軸線準確引測到屋面的問題

施工單位利用經緯儀等儀器于原廠房四周將已有定位軸線引至屋面后，再根據一樓柱位布置情況在屋面測出每根柱子的具體位置。由于擔心原施工單位施工時柱子定位可能出現偏差，因此在屋面定位好每根柱子后測量人員還對一樓的柱間距進行了復測，以確保屋面各個柱位的準確性。

2.2.2 要精準測出屋面每根柱子頂部標高的問題

由于原廠房屋面面積很大，原廠房屋面排水形式為結構找坡，因此混凝土柱子頂面標高是處于不同水平的，本工程一樓柱頂高度最大相差在2.88m，因此需要精準測出屋面每排每根混凝土柱頂的標高，不然會給屋面鋼柱鋼梁的吊裝帶來難以克服的困難。

2.3 混凝土廠房屋頂化學植筋

利用測量手段找出屋頂每根混凝土柱子的具體位置后，就需要根據設計要求進行化學植筋施工，本工程的化學植筋因工程量大，施工方委托了專業加固公司。化學植筋時需要在柱頂鉆孔且需避開柱頂鋼筋即不能破壞鋼筋，鉆孔需要一次成功，不能因鉆孔至一定深度發現偏位或可能破壞鋼筋而再改變孔位，如此返復必將破壞原混凝土柱頂的砼強度，因此需要嚴格控制、嚴謹施工。為防止上述問題的發生，化學植筋后的螺栓布置就可能不是理想狀態。為解決這一問題，施工方采取了靈活的辦法，即鋼柱底板制造時暫不開螺栓的孔位，待現場實際化學植筋完成后，再確認偏移量，最后再用磁力鉆開出鋼柱底板上的螺栓孔，如圖3所示。

圖3 修正后的鋼柱底板螺栓孔加工圖

2.4 解決施工中震動的問題

加建過程中的震動可能來自以下方面，化學植筋時鉆孔帶來的震動；鋼構件屋面水平運輸時與屋面接觸而摩擦產生的震動；鋼構吊裝時產生的沖擊震動。震動帶來的不利因素，會給一樓生產人員帶來恐懼心理，進而影響操作人員生產出來的產品質量，故需要最大限度地減少震動。本工程施工時采取了以下4種手段來降低震動，化學植筋時一邊鉆孔一邊向孔周邊注水，以減少噪聲和震動、同時及時更換新鉆頭，加快施工速度；鉆孔時分區進行、每區塊作業人員不宜設置過多，以減少可能的共震情況；屋面鋼構件水平運輸過程中，采取輕取輕放的原則，同時避開鋼構件直接與屋面接觸，鋼構水平運輸采用滑軌形式；鋼構吊裝時結合扒桿吊、三角架、手拉葫蘆等傳統方法進行，減少對屋面沖擊帶來的震動。

3 加建廠房鋼構材料倒運和吊裝

3.1 鋼構件在屋面水平運輸

經過多方案的比選論證，本工程加建鋼構件屋面水平運輸方案最終選用了滑軌形式，如圖4所示。由于本工程單支鋼構件的最大重量不超過1t，所以為滑軌運輸的方案創造了條件。為減少運輸過程中對原建筑的震動，設計將鋼構件安放滑軌的上方，所以鋼構件不會直接與屋面混凝土板接觸，這樣鋼構運輸過程中的震動及重量即被滑軌下面的支撐件吸收與分散了。實際使用的情況表明，效果相當不錯，采用滑軌的運輸方法可達到省力、快速，且移動方便。

圖4 鋼構件屋面的水平運輸方式

3.2 鋼構件的垂直吊裝

因屋面材料不能堆積在一起，故運輸到位的鋼構件就必須及時吊裝就位。方案要求每日進場的構件應能及時運送到屋面，同時在當日就要吊裝就位，不能堆積于屋面或現場的任何區域，所以組織工作顯得尤為重要。屋面鋼構件吊裝按先鋼柱、依次夾層平臺鋼梁、屋面鋼梁的順序流水展開，所以要求現場工程師制定好每一環節的材料進場運輸計劃，絕不能把一種型號的材料進場后再進其他型號材料，如此將會造成現場材料堆積，屋面吊裝工作無法進行，圖5所示為當時屋面鋼構件吊裝的情景。

圖5 鋼構件屋面吊裝情景

4 現場安全控制

加建工程成敗的關建還在于是否將安全事故控制在最低限度內，本工程因作業面狹窄，一樓生產車間24h不停止生產，因此安全生產的任務是相當重的。鑒于本工程的特殊性，業主單位與施工單位在簽訂合同時即先行編列了安全方面的應急預案，提供給予相關單位審批。

施工前將已建廠房的四面都搭設了腳手架，并滿掛安全網，同時主要通道、進一樓生產車間出入口、員工上下班通道等地段，全部搭設門字型安全通道，鋼構只能從不多的幾處吊運至屋面，并在此作業半徑范圍內設置警示標志，并加派兩名安全員從每天上班時間開始，站崗至下班時止，嚴格非作業人員進入此區域，有效保證了鋼構吊運的正常進行。

屋面鋼構吊裝作業前，由業主方和施工方組織了一班成員對一樓吊頂內看不見的地方進行了拉網式排查，對發現的諸多問題進行了一一整改，為后期屋面吊裝作業提供了有力保障。鋼構吊裝過程中還在一樓設置專職安全班組，由業主方，施工方各派了4名安全人員，8h跟蹤巡視監察，以防重大重故的發生。

5 執行效果

加建工程在仁寶電子得到了很好應用，3個月的主體吊裝及圍護施工中沒有發生一起重大安全事故，施工完成后在近幾年的使用過程中也未出現任何質量問題（本工程2007年8月正式投入使用），從后期跟蹤監測的沉降觀測相關資料得出，沉降的數據均在設計控制范圍內，表明本工程質量及安全完全達到了設計標準要求。

6 結語

仁寶電子一期廠房屋面加建鋼結構工程的順利完成，主要得益于各方的精心策劃、認真施工和高度重視。在不占用任何建設用地的情況下，加建工程為業主爭得了18000m2的使用空間，解決了產能擴建的困擾，同時還為業主解決了原混凝土廠房屋面因施工不良而出現長期漏水又無法徹底修補的難題。本次加建工程，節約了建設用地、節省了材料、減少了資金投入、提高了施工速度，同時施工噪聲小、對環境的污染小、體現了良好的經濟效益和社會效益。整個施工過程未發生一起重大安全事故，獲得了良好的評價，為今后類似工程的施工打下堅實的基礎。