澳門銀河娛樂度假城3期工程中的組合柱施工技術

周屹東

上海建工集團（澳門）有限公司 上海 200120

1 工程概況

澳門銀河娛樂度假城3期位于澳門路凼填海區，原銀河1期南側，占地超過35 000 m2，地庫2層，有一個體育中心6層、高40 m，一個展覽中心6層、高40 m。在展覽中心上部坐落2座分別為14層、6層的豪華酒店，共由733個客房組成。銀河3期項目總建筑面積超過180 000 m2。2017年7月開工，計劃于2019年底完工。合約金額約40億澳門元。目前體育館（MFH）已施工到GF，展覽館（CONVEX）位置正在進行地庫結構施工。

2 結構簡介

澳門銀河娛樂度假城裙樓和上蓋酒店二者有不同的混凝土結構設計，如裙樓為大跨度框架結構，酒店則為剪力墻結構，故其在7樓位置設計有大型轉換梁，在14層酒店位置，豎向設計有16根大型鋼結構勁性柱，以滿足其結構要求。

3 施工總體安排

3.1 工程特點與難點

1）原材料特殊，有厚達90 mm的鋼厚板，鋼筋連接器要求高。

2）根據設計圖紙，加工要求高，工期緊，現場沒有條件可滿足其加工要求。

3）工程建筑面積大，單件多，且存在部分構件質量大、既有的大面積地下室又造成大型機械難以進入安裝區域內吊裝的矛盾。

4）現場交叉施工多，土建與鋼結構搭接作業，施工協調組織難度大。

3.2 對策

根據設計及現場實際，我們及時提出對策并制訂施工方案，即把鋼結構勁性柱施工分成2個部分：工廠加工和現場安裝施工[1-4]。

首先，按設計要求對組合柱進行編號，共分16組。同時，根據組合柱的質量和澳門市場上現有的起重設備以及施工現場的條件進行設計深化，決定把組合柱分成3種類型。

種類一： 共3組組合柱，LG2至GF共分為上下2段（圖1右），先完成下段吊裝再進行上段吊裝，使用塔機吊裝。

種類二：共2組組合柱，LG2至GF共分為上下2段（圖1中），先完成下段吊裝再進行上段吊裝，使用90 t輪胎吊機吊裝。

種類三：共11組組合柱，LG2至GF為一段式（圖1左），使用90 t輪胎吊機吊裝。

圖1 鋼組合柱分類示意

其中，種類一、種類二僅是吊裝方法不同，單件質量控制在8 t以內，吊裝方法可行。種類三的單件質量略大，最重12.7 t，經驗算，仍在吊重安全范圍內，吊裝方法亦可行。

4 工廠加工

由于施工現場條件和加工機械的限制，我們依據澳門銀河娛樂度假酒店的結構圖紙及相關文件要求，將鋼柱交由專業生產工廠加工，由項目部抽調相關技術人員駐廠檢驗。

4.1 原材料采購

根據設計要求，勁性柱材料為S355J0，厚度種類比較多，難以采購齊全，經與設計溝通，部分用現有厚度的鋼材替代。同時完成鋼筋連接器的采購。

對于進場材料的材質證明等相關文件原件，檢查無誤后歸檔備查。

4.2 質量控制

特別是對進廠中厚板進行分層測試，通過拉伸、沖擊測試其機械性能。同時，還需對其進行100%的UT（超聲波）探傷，檢驗其Z向性能，確保其材質符合設計文件的要求。

焊材：檢查品種、規格、型號、牌號、生產批號以及外觀質量。核對質量證明書，按規定對焊材進行復驗，報批合格后才能使用。對保管的環境、存放的條件每天檢查。

4.3 圖紙深化

依據相關圖紙和施工策劃中確定的3種類型，以及吊裝的先后順序，進一步進行加工圖深化，平均每組組合柱需分割成近30個規格的零部件。能直接用型材的，直接使用，以節約加工時間。

考慮到工期和質量要求，在勁性柱加工的同時將鋼筋連接器、銷釘也同步安裝。對每根立柱、每個部件（包括其數量）及尺寸均進行編號和標注，這將對后續加工非常有利。

4.4 加工

根據加工圖紙，采用數控技術進行切割開料，保證每個零件的平整度和坡口符合設計要求。待切割、鋸割與銑削檢驗合格并經第三方檢測合格才能使用。

所有的鋼板的對接，鋼板與型材的對接，柱底板，鋼板組立H型鋼，加勁肋及其外分板等均采用全熔透焊縫。柱腳筋板、鋼筋連接器、栓釘為角焊。

根據設計要求，還需在組合柱上焊接直螺紋套筒，以用于梁鋼筋的連接。這些直螺紋套筒需檢測合格后才能運到工廠使用。

由于在轉角部位有部分梁鋼筋與勁性柱并非90°連接，故決定采用加焊一塊斜鋼板后再焊接直螺紋套筒，并進行拉拔試驗。套筒須用專用的蓋子封蓋，便于以后鋼筋的連接。

4.5 焊接檢查

焊接檢查分焊接前、焊接中和焊接后檢驗三種形態。主要檢驗焊材、焊接工藝和焊接質量，一旦發現質量問題即行補焊或重焊，若同一部位的焊縫兩次檢查不合格，堅決退回作報廢處理。

4.6 構件檢驗質保措施

圖號、構件號、中心線、一節柱的1 m標高線、坐標中心點、柱底板四邊中心線等鋼印標記及其它們的方向與位置，都必須遵照制造工藝執行。

構件的總長、斷面尺寸、彎曲度、扭曲度及兩端的傾斜度、構件端面的對角線、垂直線等幾何尺寸應重點保證精度，嚴格按圖紙及驗收標準進行驗收。

各構件腹板與翼板的垂直度、翼板的傾斜及折彎、腹板的中心偏移及局部不平度、底板及勁板的平整度均應符合規范。

各構件上的牛腿及節點板的角度，各節點板與牛腿的間距以及它們至軸線的尺寸應符合圖紙和技術要求。

構件大樣、拱高及分段處坡口、間隙及連接部平整度應確保圖紙及技術要求。

構件加工完成后，出廠前須對焊縫進行UT（超聲波）、MPI（磁粉）、VI（外觀）以及錘擊測試。經加工方、第三方、顧問等三方檢查合格后才能出廠，根據施工先后運到工地，有序堆放。

5 現場吊裝

鋼結構施工平面布置遵循以下原則：注意最大限度避免影響其他專業的施工；滿足施工平面布置要求，分階段合理布置；在滿足施工的條件下，盡量節約施工用地；在保證場內交通運輸暢通和滿足鋼結構安裝對構件配套要求的前提下，最大限度的減少場內運輸，特別是減少場內二次搬運[5-9]。

經計算，利用現有的鋼棧橋（挖土用），用90 t汽車吊能夠滿足調運和吊裝要求。

5.1 臨時堆場

由于本工程受局部地下室的影響，采用分區域分塊安裝的方式進行施工，各施工階段場地條件均不相同，因此必須針對性地合理布置場地。

根據施工進度安排，構件分批運輸至施工現場，構件運輸車輛按照規劃線路行駛，構件卸車后分散放置于吊裝區域附近，避免集中堆載。

5.2 支座安裝

設計要求采用預埋螺桿的方法，有效長度不小于1 350 mm，混凝土強度B45。

柱腳預埋螺桿在地下室基礎底板施工時進行（螺栓用套板相對固定），用全站儀、水平儀進行精確定位，精確校正并固定。在混凝土澆筑過程中，應由專人監督，防止其移位。

混凝土澆筑完成后，再次進行軸線和標高的復核。

5.3 柱體吊裝

5.3.1 ?吊裝流程

所有下層螺帽定位于預定水平位置→組合柱吊裝→檢查水平，同時調整下層螺帽定位→安裝上層螺帽，并鎖緊→檢查垂直度（測量點為組合柱頂部的中心位置），同時調整底板的螺絲帽以確定垂直度→于底板與承臺之間進行灌漿（使用SIKA 214，配比為每25 kg加入3.60～3.75 L水拌勻使用）→灌漿材料強度滿足要求后即可拆除臨時固定（圖2）

圖2 柱體底座灌漿示意

5.3.2 ?勁性柱水平及垂直度控制

1）水平控制。于柱身靠底部位置測放一條水平借線，借線根據樓板的預留鋼筋連接器來計算出水平，安裝組合柱時即利用借線檢查水平，依靠調整底板的螺帽來確定水平。

2）垂直度控制。利用經緯儀于柱身側部測放垂線，垂線的放樣依據柱頂及柱底的十字線為基礎，確保安裝組合柱后頂部及底部的坐標正確。

6 焊接施工

6.1 鋼結構焊接特點

受起重質量的限制，2個勁性柱之間的連接板須采用現場焊接的方法。由于構件截面大、鋼板厚，鋼板厚度的增加一方面會加大焊縫金屬熔敷量，造成焊接變形及應力的增大，另一方面也會使焊縫裂紋敏感性相應加大。

現場搭設有臨時的防風、防雨、保溫措施以保證焊接質量。

6.2 厚板焊接要點

1）選用合理的接頭坡口形式。在保證焊透的情況下采用小坡口，以降低熔敷金屬量，減少焊接收縮，從而減小焊接變形及殘余應力。

2）選用低氫的焊接材料。由于低合金高強鋼對氫致裂紋敏感性較強，應優先選用低氫（或超低氫）焊條。CO2氣體只要達到規范要求，所得熔敷金屬的含氫量極低，具有較好的抗氫裂性。

3）焊接熱輸入的控制。正火或正火加回火的鋼材對焊接熱輸入較敏感，為確保焊接接頭的韌性，不宜采用過大的焊接熱輸入。焊接操作上盡量不用橫向擺動和挑弧焊接，可采用多層窄焊道焊接。如是熱軋鋼則相對可以適應較大的焊接熱輸入。

4）預熱及層間溫度控制。隨著碳當量、板厚、結構拘束度、焊接材料含氫量的增加和環境溫度的降低，可相應提高焊前預熱溫度。為了促進焊接區氫的逸出，防止焊接過程中氫致裂紋的產生，應控制層間溫度不低于預熱溫度，必要時進行中間消氫熱處理。

5）焊后處理。焊后處理包括后熱及消氫處理，后熱溫度一般為150～250 ℃，消氫溫度則是在300～400 ℃，加熱好后保溫一段時間，目的是加速焊接中氫的擴散逸出。根據我們以往的厚板焊接經驗，對于一般的拘束接頭都可采用焊后緩冷措施，不會產生氫致延遲裂紋[10-12]。

6.3 焊接質量檢查及焊接缺陷返修

1）焊接質量檢查。焊接質量檢查包括外觀和無損檢測，要求100%進行，并且在焊后24 h內檢測。

2）焊接缺陷返修。焊縫表面的氣孔、夾渣等缺陷，需用碳刨清除后重焊。焊縫內部的缺陷，根據UT探傷儀對缺陷的定位，用碳刨清除。對裂紋，碳刨區域兩端要向外延伸各50 mm的焊縫金屬。返修焊接時，對于厚板，必須按原有工藝進行預熱、后熱處理。預熱溫度應在前面基礎上再提高20 K。焊縫同一部位的返修不宜超過兩次。如若超過兩次，則要制定專門的返修工藝并報請顧問工程師批準。

7 安全注意事項

吊車自重48 t＋配重20 t，最大吊重為13 t。為了吊運安全，應做到：

1）吊運時支腿要伸出至最大距離。

2）吊運時吊車需設置在棧橋中間，且吊運時不允許其他車輛在同一跨棧橋上通過。

3）支腿下最少要放置一塊1 200 mm×1 200 mm×25 mm鋼板，且最少要覆蓋棧橋上4條鋼閘板。

4）支腿中心位置需設置在距離主梁中心1.75 m范圍。

5）吊運前對吊具進行專業檢查，合格后才能使用，吊運當天查看風速，若超過規定風速則不能起吊。

8 效果

通過實踐訓練，吊裝技術日臻嫻熟，基本上一天內可以完成1個組合柱、4根勁性柱的吊裝、矯正、固定。然后進行連接板的焊接工作。

因為材料要求的特殊性，鋼材是從香港采購，鋼筋連接器則是從臺灣采購，加工廠在珠海，項目在澳門。通過本工程的實踐，極大地提高了我們在采購時的整合能力。

整個圖紙深化、材料采購、工廠加工、運輸、吊裝、現場焊接、固定、灌漿等工作非常順利。鋼柱安裝效果很好，保證了工程的順利進行（圖3、圖4）。

圖3 連接板焊接完成，完工后的勁性柱

圖4 鋼柱與鋼筋的連接