既有糧食筒倉改造中的鋼結構施工技術

湯洪家

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

2017年上海城市空間藝術季臨時主展館裝修工程位于上海市浦東新區民生路3號。該工程原為始建于1995年的80 000 t鋼筋混凝土散糧系列化筒倉建筑，現改建為空間藝術季主展館項目。本項目鋼結構分為3大區域：筒體內部鋼平臺、外掛扶梯系統、鋼連廊雨篷系統。建筑總面積約40 000 m2、總用鋼量約1 100 t。

2 技術難、特點

需改建的筒倉屬于圓錐漏斗形倉筒體系，建筑高度為40 m、大小筒體直徑分為12 m和6 m，由鋼筋混凝土框架柱作為承重支撐體系，外圍為由圓形筒體相連作為墻，在頂層有連廊與旁邊1座高8層的獨立工作樓相連，下部為空曠采光和運輸通道空間（圖1）。鋼結構平臺分布有5個核心筒區域和7個與外掛扶梯系統相連區域；在直徑12 m的筒體內壁等長度安裝鋼框架結構平臺，且在無法正常使用垂直吊裝機械的情況下，更需要在確保7個筒倉底部漏斗不被破壞的同時安裝不同標高層的鋼框架結構。高空作業受諸多客觀條件的制約，這對于高空作業和有限空間內土法施工、筒體內水平運輸、高空作業安全操作措施、安全風險管控等，無疑是巨大的技術挑戰和嚴峻考驗[1-2]。

3 安裝方法選用

圖1 筒倉結構示意

本工程結構高約40 m，鋼結構吊裝施工風險較大。設計合理的安全操作系統，包括垂直登高、水平通道、作業平臺和防墜隔離措施等是安全生產的基本保證。安全操作系統除安全可靠外，尚須兼顧周轉方便，校正、焊接等設備的放置以及防風防雨措施等問題。筒體內部鋼結構施工時只能采用“土辦法”施工，利用高空吊籃、垂直登高爬梯、臨時格構柱、臨時操作吊籠等來提高工作效率、降低安全風險，吊裝選用有豐富經驗的工人及管理人員進行操作與管理。筒體內部鋼結構平臺分多層，需合理安排施工順序，保證外部進料和內部堆放均具有合理性，以確保施工順利。為保證筒體內部鋼結構施工，需將內部鋼梁倒入筒體內部，并應合理搭設內部施工材料堆放平臺、外部等高度的卸料平臺才能保證施工的連續性。

4 關鍵施工技術

4.1 測量定位

該工程屬于空間結構體系，通過在有限的空間內鋪設形態各異的平臺來拓展各種共享空間，施工過程中利用BIM軟件進行計算機模擬驗算以獲得準確可靠的測量控制數據，全程利用全站儀三維坐標原理控制各個節點，作業中通過各種工藝矯正、調平來減小誤差，確保各種機械設備、工作電器都能順利安裝到位。

4.2 環形走道搭設

為保證筒內鋼結構的順利施工，需搭設環形走道平臺，在錐形漏斗上鋪設堅固的環形走道（即環形操作平臺），并安裝了垂直于筒臂的“井”字形臨時登高爬梯作為人員內部臨時上下通道和施工操作平臺，并需依次完成筒內的測量放線、化學錨栓植入、埋板安裝等工序作業。環形走道平臺立柱及底部框架使用75 mm×5 mm角鋼制作，上鋪3 000 mm×250 mm×65 mm跳板（圖2）。

圖2 環形走道平臺設置示意

環形走道平臺使用搭設在錐斗底部的爬梯進行施工（圖3）。

圖3 爬梯搭設示意

4.3 豎向通道

2層以上在分布有鋼結構的倉筒內，需搭設豎向通行通道。底部使用100 mm×100 mm×6 mm×8 mm的H型鋼搭設支撐平臺，平臺上設置1 m×1 m豎向登高梯（圖4）。

4.4 水平運輸通道

水平運輸通道通過相鄰倉筒壁時開洞，倉筒內鋼構件經上料卷揚機豎直倒料至相應樓層，使用3 t液壓拖車經水平運輸通道運輸到施工筒倉內，使用固定在倉筒頂板上的吊裝卷揚機進行吊裝（圖5、圖6）。

4.5 倉筒內部鋼結構吊裝

圖4 豎向通道示意

圖5 水平運輸通道示意

圖6 運輸通道做法

本工程倉筒內部鋼結構吊裝機械采用卷揚機，高空吊籃作為升降臨時操作平臺，吊裝過程中鋼絲繩豎直，需在施工倉筒頂部開設每個倉筒的吊裝洞口。筒體頂部采用水鉆打孔法，開φ150 mm左右的圓形吊裝孔（吊裝繩索用），安裝不同角度和位置的卷揚機，利用滑輪導向原理來克服垂直吊裝機械難題，確保構件在筒內能夠合理到位，在筒臂與外掛系統相通鋼梁位置開設了構件穿入空洞，安裝過程中由外部吊裝機械將鋼梁起吊后，從筒臂緩緩穿入筒內，同時由筒內頂部卷揚機一起抬吊，直到構件平穩到達筒臂的埋件位置；各大倉筒內鋼梁分布相同，各小倉筒內部鋼梁分布相同，倉筒吊裝洞口尺寸為150 mm×150 mm。

5 結語

鋼結構施工有著輕便、快捷、穩定、環保和經濟性能等各個方面的優越性，也是現代化節能環保建筑發展的趨勢之一。本工程作為一項實際要求較高的施工作業，鋼結構的施工有著其自身的特殊性，該項目課題的研究能更好地提升對于鋼結構技術的分析和高難度施工的把控力度，從而通過合理化的臨時措施和施工新工法，進一步優化施工過程中的工藝水準，以此來為高效節能、低碳環保、新型建筑創造良好的實施條件。