鋼構件樓地面滑移施工技術

徐建軍

(寧波建工工程集團有限公司,浙江 寧波 315040)

1 工程概況

寧波市D1-2b市政府綜合辦公樓工程位于寧波市東部新城,工程地下室為2層,地下室建筑面積約37 750 m2,綜合樓7層,建筑面積為60 026 m2,工程主體采用框架及型鋼混凝土組合結構。該工程與北側相鄰的D1-2a綜合商務樓、信息商務樓工程的地下室連為一整體,整體地下室東西長202.2 m,南北長198.2 m,地下室頂板離自然地坪高差為2、3 m不等,項目南側有一臨時施工道路,而道路南側緊鄰為在建地鐵工程,北側為在建D1-1a會議接待中心及D1-1b行政服務中心,東側為擬建D1-3a信訪武警中心,見圖1。

根據本工程的平面位置可以看出項目處于各地塊的中心位置,而上部建筑物又處在地下室的中間區域。由于本工程鋼構件數量較多,鋼柱分節最大質量為5.83 t,最大高度為8.6 m,鋼梁分節最大質量為9.25 t,最長長度為12.65 m,且地下室頂板離地面高差較大,頂板面標高也不一,故如何解決鋼構件的場內運輸是本工程的一個難點。傳統施工中往往采用加固地下室頂板,然后在加固的頂板上再鋪設路基板或搭建鋼結構車道板,鋼構件運輸車輛在加固完成的車道上進行行走來實現。但該方法對本地下室頂板的加固要求較高,自然地坪至頂板的斜道也難以布置,且費用也較大。現在地下室頂板上采用鋼構件樓地面滑移施工技術,較好地解決了傳統鋼構件在地下室頂板上運輸對頂板加固成本大,起重設備選型大,以及會造成運輸車道所在的地下室梁板產生裂縫、滲漏等質量隱患問題。

2 工藝原理

該鋼構件樓地面滑移施工技術是由軌道結構、滑移小車及牽引裝置組合而成。實施時是先安裝軌道結構,然后安裝滑移小車及牽引裝置,接著用汽車吊把鋼構件吊運至滑移小車上進行滑移運輸至指定位置,最后由汽車吊把鋼構件吊離滑移小車進行就位安放。見圖2、圖3。

圖2 鋼結構滑移平面布置示意圖

圖3 鋼結構滑移剖面示意圖

3 施工特點

1)結構簡單,操作方便,靈活性強,效率高。既可以對小型鋼構件通過一輛滑移小車進行滑移,也可以根據大型鋼構件的長度通過調整前后兩輛滑移小車的間距進行滑移。

2)滑移軌道及滑移小車制作簡單,重復利用率高,只需一次投入可進行多個項目的重復使用,成本較低。

3)鋼構件可直接滑移到就位位置,起重機械的選型不用考慮卸貨點的起吊距離,只需要考慮安裝及其就位點的距離即可,大大降低了起重機械的型號,節省了起重機械的租賃費用。

4)滑移軌道以梁為主要受力支點,局部采用支點加固,故不會對板產生沖擊荷載,避免了對梁板結構產生裂縫及滲漏水的隱患。

5)卸貨及就位可采用單獨的汽車吊進行,不需要再利用主體施工的塔吊機械,故極大地提高了施工進度。

4 主要施工方法

4.1 滑移機構設計

1)滑移機構的設計應根據所需滑移最大鋼構件的質量和尺寸、卸貨點與吊裝就位點的距離、樓地面的標高等綜合確定,使該結構能夠承受最大鋼構件的設計荷載[1]。

2)建筑施工構件滑移機構包括滑軌、滑移小車及牽引裝置,是由牽引裝置牽引裝載鋼構件的滑移小車沿滑軌滑移到達吊裝就位點。

3)滑軌由平行的軌道構成,各軌道為H型鋼,H型鋼的上翼板板面作為軌道面,H型鋼的下翼板與樓地面混凝土或鋼支座固定。

4)滑移小車是由滑車結構及滑輪組組合而成。滑車結構是通過設計計算確定,由H型鋼或方鋼管焊接組合而成,其底部共有4個滑輪組,每個滑輪組由4個滑輪組合而成。滑車結構的側向共有4個限位滑輪組,分別安裝在滑移小車軌道方向的側面,以防止滑移小車在運行過程中偏離軌道。

5)牽引裝置是由1臺卷揚機與1個定滑輪組合而成,卷揚機安裝在H型鋼軌道末端的外側,定滑輪固定在軌道封頭型鋼水平連接桿的鐵板小孔上。見圖4、圖5。

圖4 水平樓地面鋼結構滑移機構剖面示意圖

圖5 高低差樓地面鋼結構滑移機構剖面示意圖

4.2 梁板局部支點加固

1)頂板局部支點加固主要是對軌道支承受力點、汽車吊行進線路梁板結構及鋼結構吊裝區域就位堆放點。

2)對已設計軌道路線所經過的梁板結構進行復核,如不能滿足要求的部位可采用型鋼柱進行加固。一般情況下,水平樓地面鋼結構滑移軌道所經過的梁板結構均能滿足受力要求,但對有高低差的滑移軌道下支撐有型鋼立柱且無梁的位置,需要對其對應的梁板結構進行支撐加固。

3)鋼結構安裝需要汽車吊進行配合,在汽車吊行走路線所經過的梁板位置均應進行結構復核,特別是在汽車吊支腿位置均應進行加固。

4)在吊裝區域鋼結構就位位置,由于鋼結構堆放集中,在該區域需要對其進行受力分析,可采用鋼管腳手架或型鋼進行加固。

5)梁板結構支撐加固可提請原設計單位對梁板配筋進行調整,在不違反設計規范的前提下盡可能滿足施工荷載的要求,以減少加固支撐費用。

4.3 軌道制作及安裝

1)軌道是由HW型鋼制作,根據設計長度及規格尺寸進行下料,其規格一般采用200 mm×200 mm×10 mm×12 mm。

2)軌道結構是由兩根平行的HW型鋼及其支撐組合而成。為了適應在不同高低跨的混凝土結構平面上進行滑移,軌道結構可以隨結構平面高度的變化分為兩種形式組合應用,也可以采用一種形式單獨應用。

3)在軌道安裝之前,需要根據滑移機構的設計圖紙進行彈線放樣,標記出軌道、結構梁及軌道立柱的中心線和邊線。

4)對樓地面有高差的部位,低跨處應設置H型鋼立柱作為支座,立柱應支撐在樓板梁上,其底部放置H250 mm×115 mm×6 mm×8 mm的H型鋼,此型鋼橫鋪在樓板梁上,相鄰H型鋼立柱之間用角鋼進行八字對撐,以增強軌道結構基座的整體穩定性,安裝好后的立柱頂面高度應與高跨處的地下室頂板混凝土面相平[2]。

5)低跨處型鋼支座的下翼緣通過預埋在混凝土頂板內的預埋螺栓穿過焊接鋼板的小孔用螺母對H型鋼進行固定。

6)低跨處的H型鋼立柱安裝完成后,便可對軌道進行全面鋪裝,HW型鋼軌道鋪設在型鋼立柱的頂面上,鋪設時軌道中心線應與立柱中心線重合。見圖6。

圖6 軌道安裝完成示意圖

7)高跨處的H型鋼軌道直接鋪設在混凝土的頂板上。對于同一標高水平面上的滑移軌道放置時,為防止在運輸構件時軌道施加給樓面的力過大,在軌道與樓面梁接觸處墊設30 mm的鋼板,鋼板規格根據下方樓面梁的寬度進行設置,鋼板用預埋螺栓固定,滑移軌道間用HW200×200×10×12的型鋼進行連接。見圖7。

圖7 水平面軌道鋪設支墊示意圖

8)軌道安裝時應先進行臨時固定,焊接時為點焊,待校正好兩軌道之間的間距及頂面標高后,低跨處HW型鋼軌道直接用電焊同型鋼立柱進行焊接固定,高跨處其固定方法與低跨處H型鋼水平支座的固定方法一致。

9)軌道安裝完畢后,應在首末兩端焊接封頭板,既作為軌道結構橫向的連接結構,又作為牽引裝置和緩沖裝置的固定結構。

4.4 滑車組裝

滑車小車結構及底部的滑輪組可根據設計方案預先進行加工組裝，為了提高側向限位滑輪組的安裝精度，應在軌道結構鋪裝完成后把小車擱置在軌道上，然后根據兩軌道間的實際距離對其進行焊接拼裝[3]。通常情況下，在軌道上放置兩輛滑移小車即可完成大型鋼構件的滑移工作。見圖8。

圖8 滑車組裝完成示意圖

4.5 牽引裝置安裝及試車

1)牽引裝置中的卷揚機通過底盤的錨栓固定在接近軌道末端處的外側位置上，繞于卷揚機上的鋼絲繩穿過焊接在末端型鋼上的定滑輪組進行牽引工作。

2)在鋼構件滑移前應對滑移機構進行試車。先進行空車運行試驗,以檢驗滑移小車滑行過程中的平穩性,然后進行載荷試車,以設計容許最大載質量進行試車。

3)載荷試車過程中及試車后應對滑移小車及軌道結構進行全面檢查,主要是檢查滑移過程中是否有異響,各緊固件是否有松動,軌道結構各連接點及結合部位的空隙是否適當,軌道表面的水平度是否有變化。

4.6 鋼構件裝車就位

1)鋼構件根據長度分為兩種形式裝車就位,長度較短的小型鋼構件用一輛滑移小車裝車,對于長度較長的大型鋼構件是用前后兩輛滑移小車裝車就位。

2)小型鋼構件裝車時應確保滑移小車的外框尺寸與鋼構件外邊緣尺寸相匹配,鋼構件在滑移小車外緣懸空長度最多不能超過小車外緣的三分之一,且懸空長度在前后左右各兩個方向要對稱擱置,重心與滑移小車的重心相重合。

3)大型構件裝車就位前應先移動滑移小車至軌道的外側邊緣位置,然后根據鋼構件擱置點的長度調整兩輛滑移小車的間距,其中一輛滑移小車移動到軌道的首端處,作為鋼構件的一個擱置點,另一輛滑移小車移動到鋼構件的另一個擱置點位置處。

4)鋼構件運輸車輛行駛至滑移軌道外側的建筑物邊緣處,可用一輛汽車吊把鋼構件直接從貨車上卸貨至滑移小車上。

5)構件放置到滑移小車上后,用繩子把構件和小車捆綁到一起,以免在滑動過程中構件滑動,出現安全事故。

4.7 鋼構件滑移

1)構件滑移是通過牽引裝置進行的,牽引裝置上的卷揚機是鋼構件滑移的動力裝置。

2)牽引裝置卷揚機上的鋼絲繩同滑移小車進行連接固定,然后開動卷揚機收緊鋼絲繩,拉動滑移小車及載運的鋼構件滑移至軌道末端汽車吊卸車范圍內即可[4]。

3)滑移過程中,滑移小車的末端綁扎一根繩索進行牽拉,該繩索與預埋在混凝土中的鋼管、地錨進行盤繞,以控制鋼構件停止滑移時向前產生的慣性力,另外,該繩索還可以把滑移小車卸貨后空車拉回原點。見圖9。

圖9 鋼構件牽引滑移示意圖

4.8 鋼構件卸車就位

1)鋼構件滑移至汽車吊起重能力的卸貨區域后就可以從滑移小車上進行起吊卸車并就位至堆放區域。卸車前應對滑移小車前后滑輪用木楔進行固定,以防止卸車過程中小車滑動[5]。

2)就位堆放區域應在起重機械吊裝的起重半徑范圍內,其堆放區域的梁板應預先經計算復核加固,小型構件應盡可能放置在梁中心線位置,大型構件應垂直于主梁方向擱置。

3)鋼構件就位位置下方應安放墊木,構件疊放最多不得超過兩層。汽車吊在就位安放過程中應輕放,不得快速下落,以免對梁板造成沖擊荷載。

4.9 鋼構件起吊安裝

1)鋼構件起吊安裝根據鋼構件的質量及安裝部位分為塔吊安裝和汽車吊安裝兩種形式。

2)安裝前必須對鋼構件進行預檢,預檢內容為形狀尺寸、螺栓孔、摩擦面、剖口要求、梁的撓曲等。

3)在鋼結構吊裝之前,應對錨栓的絲扣進行保護,在安裝過程中,應保證構件自身的穩定,必要時應設立臨時支撐。

4)鋼構件安裝到位后,先用與螺孔同直徑的沖釘作定位,然后用與永久螺栓同直徑的普通螺栓作臨時固定,普通螺栓的數量不少于節點總螺栓數的三分之一,且不少于2只。臨時固定按上述要求完成后,方可拆除吊梁索具。

5)為節省塔吊、吊車吊裝提升和下落所需的時間,對小型構件可采用一次吊裝多根的方法。

6)鋼梁質量大于或等于5 t時,在鋼構件的上翼緣焊接吊耳板,使用4.9 t或更大的卸扣進行吊裝。

7)鋼梁質量在5 t以下時,在鋼構件的上翼緣上鉆吊裝孔,在孔中穿2～4.9 t的合金卸扣進行吊裝。

4.10 滑移軌道體系拆除回收

1)鋼構件全部安裝完成后, 可對滑移軌道體系進行拆除及回收。先拆除牽引裝置,然后拆除滑移小車,最后拆除軌道及其支撐體系。

2)滑移軌道體系拆除后應對滑移小車的滑輪及牽引裝置的滑輪用牛油進行涂刷保養,滑移軌道及其支撐體系涂刷機油或防銹漆進行保養,以備二次使用。

3)拆除完成后應對樓板的預埋螺栓進行割除并對混凝土表面進行防水處理。

5 結 語

鋼構件滑移機構制作安裝簡單,可供類似工程進行多次周轉使用,綜合成本較低。另外,由于軌道主要是通過梁來傳遞上部的荷載,只需對梁支點局部進行加固,不需對板進行全面加固,故大大減少了地下室的加固費用。再者,如果采用塔吊進行安裝作業,塔吊選型只需考慮就位半徑的起吊能力即可,不需要考慮卸貨點的起重距離,故極大地節省了大型機械設備的租賃費用。

該施工技術既適用于鋼結構的滑移,又適用于PC等預制構件的滑移；既適用于同一標高混凝土基層面上的滑移,也適用于不同高低跨混凝土基層面上通過設置軌道結構基座進行滑移。由于結構簡單,施工方便,經濟效益明顯,故可為類似工程提供借鑒和參考。