古寺改擴建工程中特殊部件安裝關鍵技術

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 項目簡介

江南名剎靜安寺自1997年起依宋式建筑營造法式并結合現代建筑形式實施改擴建。改建后的靜安寺全寺為4進共10 個單體，采取一次規劃、分三期實施。

作為宗教建筑，上海靜安寺的改擴建過程中遇到眾多大型佛像、特殊部件吊裝，受自身形體和質量特點以及特殊的營建方式和特殊的作業環境影響，這些佛像和部件的安裝難度較大，必須采取特殊的施工方法來完成，其中尤以金剛座塔、大型佛像和阿育王柱的安裝為最。

2 寺廟核心建筑——寶塔內大型佛像及頂部金剛寶座塔安裝[1-9]

2.1 塔內大型佛像的吊裝與寶塔主體結構同步施工

新建寶塔位于寺院的西北角，兩側距離已有5 層建筑不足10 m，另兩側為城市主干道，人、車流繁忙。寶塔為樓閣式，地下1 層、地上10 層，每層建筑面積70 m2，建筑高度68 m（圖1）。

寶塔的1～8層供奉佛教信物，其中4～8層為大型佛像，每尊質量約4～5 t。

因佛像體型碩大，幾何尺寸均已超出建筑門洞大小，若在寶塔建成后將無法從門洞吊裝進入，因此決定采取事先就位的工藝，即隨寶塔建造，在形成結構前將佛像先行吊裝就位。

由于寶塔開工較晚，但在進度方面卻有著明確的節點要求，主體結構進度要求保持6～7 d/層。因此無法按照建1 層就位1 座佛像的常規方法進行。

圖1 施工現場總平面布置

經過反復研究，我們設計了1 套“寶塔佛像二次就位”工藝，并設計了專用的臨時承重鋼架用以在寶塔結構承重前的佛像首次就位，待寶塔結構形成并具備承載能力后再進行二次就位，將佛像的荷載由先前的臨時承重鋼架轉換到由寶塔結構承受。

通過引入臨時承重鋼支架限定佛像荷載的傳遞途徑與方式，使佛像擱置不受樓層結構強度發展的制約，實現了佛像安裝與主體結構同步穿插施工。

2.1.1 支架設計

支架既是佛像的臨時支承架，也是佛像就位的起重架，同時又是佛像的保護骨架。

通過“MTS鋼結構設計系列軟件 MTSTool v2.0.1.20”計算、選型，確定采用125 mm×12 mm的角鋼和160 mm×63 mm×6.5 mm×10 mm的槽鋼通過螺栓聯接組成臨時支架。

2.1.2 支架制作安裝

臨時支架由工廠制作構配件、現場散件組裝而成。支架與底板預埋件焊接固定，從寶塔基礎分段安裝至寶塔8層。

支架單元（按樓層分段劃分）在每層結構混凝土澆筑完成后組裝，安裝高度高出上層樓面30～50 cm以供與上層支架連接。支架單元安裝順序：柱→柱間水平主鋼梁→次鋼梁→柱間立面支撐→水平承重平臺系統（擱置平臺）。安裝時重點控制立柱的垂直度。支架單元安裝完成后按鋼結構規范要求驗收（圖2）。

圖2 支架示意與安裝施工實景

2.1.3 佛像就位與支架拆除

由于鋼支架按臨時擱置4 尊佛像進行過荷載設計，故在第5尊佛像（第8層）吊裝前，須將最下層（第4層）的佛像脫離支架，以手動葫蘆將佛像平移就位至樓層結構上（利用支架橫梁設置吊點）。佛像正式就位的前提是樓層結構混凝土強度達到設計強度的100%。待所有佛像正式就位后拆除支架桿件。

2.2 金剛寶座塔高空安裝

金剛寶座塔位于寶塔的頂部，自下而上由蓮花座、塔基、大小五塔3 部分組成，其中：蓮花座位于寶塔的35.6～39.2m標高處，由蓮花瓣和腰線組成，通過斜向鋼架與主體結構連接。蓮花座上底邊長12.8 m，下底邊長9.8 m，高4.1 m。總建筑面積366 m2，總質量19.5 t。

塔基位于寶塔的39.2 m標高以上部位，長、寬均為10.3 m，高5 m。由須彌座、拱門花板、檐層（共5 層）組成。通過型鋼支架與寶塔主體結構連接。

圖3 金剛寶座塔平、立面示意

大小五塔位于寶塔的最頂部，以一大四小對稱布置。其中：大塔4 m×4 m×19.2 m，質量25.7 t，安裝高度64 m，居中設置；小塔1.52 m×1.52 m×9.9 m，質量5.42 t/座，安裝高度52 m，角點布置。五塔骨架為不銹鋼（由若干榀桁架拼接而成），外掛銅鑄佛像（總計868 尊佛像），頂層為塔剎。安裝完成后的總高度68 m。

2.2.1 實施難點

（a）金剛寶座塔的組裝工序多、安裝精度高、工藝復雜。

（b）金剛寶座塔安裝屬臨街高空作業。寶塔臨近的愚園路、華山路交通繁忙，路側行道樹、高壓線、電車扳樁線林立。金剛寶座塔安裝高度為35.6～68 m標高，而樓層操作面僅60 m2。

（c）整個施工場地僅有大門處約130 m2區域。寶塔東側7 m處雖安裝有1 臺ST6015塔式起重機，但塔吊無法附墻，吊裝高度有限。

2.2.2 方案確定

對蓮花瓣、塔身鋼架合理分段，充分挖掘和利用既有的起重設備并結合大型汽車吊，因地制宜完成金剛寶座塔的高空安裝；同時通過設置高空隔離平臺、組合式拉結腳手等輔助措施，解決了高空狹小場地的登高操作問題，確保了施工作業和環境安全。

2.2.3 蓮花座安裝

金剛寶座下有12 片蓮花瓣，其中8片10 m×1.8 m、4 片9 m×0.4 m，質量分別是3.6 t和1 t。施工時，將蓮花瓣劃分成若干單元板塊，后按“下部蓮花瓣→腰線→上部蓮花瓣”安裝順序，利用塔吊結合人工方式將板塊安裝就位。

2.2.4 塔基安裝

塔基龍骨支架、銅鑄掛件等利用現場塔吊完成。

安裝順序：測量定位→安裝主支撐龍骨→安裝須彌座、拱門花板龍骨→安裝塔基須彌座銅體→安裝拱門花板→安裝第一層至第五層檐層→安裝女兒墻外咒牌（燈光安裝同步施工）。

圖4 蓮花座吊裝示意

2.2.5 大小五塔塔身、塔剎安裝

優先利用現有設施設備，考慮到大塔塔剎安裝由于現場塔吊高度不夠無法吊裝，土法吊裝風險又太大等因素，采取折中方案：4 座小塔及大塔塔剎以下部分由現場ST6015塔吊配合安裝就位，大塔塔剎部分采用2 400 kN汽車吊吊裝。

安裝控制點：

（a）安裝前，對檐層的垂直度、扭曲度進行檢查；

（b）吊裝前，確定安裝基準線作為各層的定位中軸線。各檐層的實際中心線與對接層的中心線位置偏差不大于5 mm；

（c）安裝到塔剎層時，先將內部鋼架與頂層檐層連接牢固，檢測內部各層焊接質量；

（d）塔剎與頂層瓦面的脊瓦滿焊連接，內部骨架延伸至頂端，焊接完畢人員及設備從基礎預留孔內撤離；

（e）燈光安裝同步實施；

（f）部件安裝完畢表面焊接部位打磨噴漆后補金；

2.2.6 操作腳手及安全防護

由于寶塔緊鄰寺外道路，金剛寶座塔的安裝又在約50 m的高空進行，為防止高處墜落，在常規落地腳手無法搭設的情況下，我們在寶塔的39.2 m標高處設置了硬隔離懸挑平臺，兼作上部腳手的承重鋼平臺。懸挑平臺以20 b槽鋼作為懸挑梁，通過Φ20 mm的U形扣與樓層平臺固定。同時，由于寶塔焊接工作較多，為滿足防火要求，在懸挑平臺夾板面再增加了一層薄鐵皮。

金剛寶座塔的腳手搭設高度約15 m，架體高度較高且在近40 m的高空向上搭設，架體受風載較大，頂部除部分已安裝的金剛寶座塔塔身外，無可靠拉結，故除利用塔身鋼構件設置腳手拉結外（塔身懸臂，相互間設臨時系桿以增大剛度），我們將圍繞塔身的內外腳手連通，以增強架體的整體穩定性。

3 大雄寶殿銀佛安裝

大雄寶殿為二期建筑，位于寺院的中部。地下1層、地上2層（其地下室、1層為現澆鋼筋混凝土結構，2層為木結構）。

銀佛（如來佛）位于大雄寶殿的2層，就位前，大雄寶殿的主體建筑（包括外立面）已經建造完成。

3.1 實施難度

銀佛體形碩大、質量重：銀佛由佛像和底座2 部分組成，總高度8.8 m（其中銀佛高6.6 m、寬5.1 m）。總質量15 t。

銀佛就位須跨越山門，但就位期間包括大雄寶殿（底層）在內的一期、二期建筑均已對外開放。

3.2 銀佛安裝

根據運輸條件結合現場環境，銀佛由山門進入。由于佛像巨大，無法從山門門洞進出，故利用1 300 kN汽車吊先將銀佛從山門屋頂請進寺院內部。1 300 kN汽車吊的吊裝工作安排在晚間進行以緩解附近交通壓力，同時減輕對寺廟正常活動的影響。

在2 層樓面設置臨時鋼平臺，利用小型汽車吊將銀佛吊至鋼平臺，以拖拉平移方式將銀佛請進大雄寶殿室內。平臺長22 m，寬4.5 m。鋼平臺支座的接觸面適當加大并盡可能設置于下部能承重的鋼筋混凝土構件上。

由于供奉銀佛的大雄寶殿為木結構，無法利用結構直接設置吊點，小型汽車吊也無法進入室內，只能借助一些非常規起重裝置。

我們在室內架設4 套桅桿實現佛像（包括底座）的就位，即利用2層的鋼筋混凝土樓面結構（為厚1.2 m預應力厚板結構）設置桅桿的底座、纜風、滑輪組件及卷揚機等，同時落實對大雄寶殿地坪等的保護措施。

4 阿育王柱吊裝

阿育王柱（正法久住梵幢）位于靜安寺正門東側，由樁承臺基礎、石柱、銅獅、平臺4 部分組成，總質量逾180 t。

4.1 實施難度

（a）阿育王柱造型墩實、莊嚴，石柱體型大、自重重、柱體保護要求高，由產自河北易縣的整根花崗巖雕刻而成，長18 m（錨入杯形基礎2 m），石柱底部12.03 m，Φ2.1 m，上部逐漸變徑為Φ1.8 m，本體質量達160 t，重心高度距石柱頂部9.52 m（計算值）?；◢弾r強度雖高，一旦受力不當極易斷裂。此外，柱體已刻有文字，不能對其表面有所摩擦和傷害。

（b）石柱吊裝環境特殊：阿育王柱柱體就位基礎位于繁華的南京西路路邊，南京西路路面下有軌道交通通過，地面市政線網多。

4.2 吊裝方案的確定

經反復研究，確定以大型汽車吊單機吊裝和雙機抬吊并尾部遞送的吊裝方法完成石柱的卸車和吊裝豎立。由1 臺5 000 kN吊車（LTM1500）作主吊，1臺1 100 kN吊車（ATF-100）擔負石柱在吊裝初始的抬尾遞送等有關配合工作。

4.3 方案實施控制點

（a）運輸：由大件運輸公司按指定路線、進車方向，在夜間23：00后負責將石柱運抵現場。其間以防止石柱斷裂為控制重點。此外，為配合現場吊裝，對裝車的要求：石柱底部開槽與地面平行；石柱頭部裝車于拖車頭部；從柱體底部往上1.8～3.2 m之間和10.3～11.7 m之間不能設鞍座支墊，便于吊裝捆綁。

（b）試吊：LTM1500 吊機在現場先行載荷試驗，在100%額定載荷下檢查吊車的各項指標確保萬無一失。

（c）吊點設置：主吊點設置在距柱頂7 m處，輔吊點（抬尾吊點）設置在距柱底面2.5 m處，柱體兩側呈對稱布置。吊點的連接方式為捆綁法。在石柱捆扎部位加墊厚50 mm海綿和厚10 mm的橡膠板，并在其外包裹30 根80 mm×60 mm×900 mm硬質木方作為鋼絲繩捆扎點的保護層（木方用鋼帶鋼釘串聯形成）。

圖5 阿育王柱直立吊裝示意

（d）吊索選用：主吊索選用Φ52 mm、6×37+FC鋼絲繩，使用長度36 m，數量4 根，均為壓扣型吊索。主吊索豎立時還須設置一套定位鋼絲繩，選用Φ28 mm、6×37+FC鋼絲繩，長度24 m，數量4 根，嵌入石柱底部槽口。所用鋼絲繩的使用安全系數均要求大于6（倍）。

（e）垂直度控制：石柱能否順利進入杯口是吊裝的關鍵，石柱直立后如不垂直地面，則采用輔助的1 100 kN汽車吊進行微調。吊裝完畢采用2 臺經緯儀呈90o檢測垂直度，待調整到規范要求后再卸主吊繩扣。

（f）地基處理：5 000 kN汽車吊停放位置位于地鐵通道區域的上方，按地鐵方要求，地面承載力需控制在80 kN/m2內，5 000 kN汽車吊配重135 t，額定吊重190.2 t，每個支腿下荷重均超過此要求，故在現場采取加鋼路基箱和厚鋼板增加承壓面積以滿足地面承載力要求，經計算，足夠安全。

整個吊裝工作在凌晨4：00前結束并完成清場，凌晨5：00恢復電車觸網線路。道路開放。

5 結語

歷經十余載的靜安古寺改擴建工程目前已基本建成，金光燦燦的靜安古寺佇立在鬧市中心成為上海一景。圍繞大型佛像、構件在復雜工況、特殊環境條件下安裝所積累的經驗與產品保護辦法可為同類型建筑施工作業提供借鑒。