摩天輪插入式柱腳預(yù)埋件的胎架設(shè)計及高精度安裝

湯志偉 林鳳生 黃建清

(1.中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建 福州 350000；2.中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建 福州 350000；3.中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建 福州 350000)

引言

摩天輪插入式柱腳預(yù)埋件的高精度安裝施工通過鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架設(shè)計、施工+鋼筋混凝土承臺相結(jié)合施工，依次采用鋼結(jié)構(gòu)支撐架設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架安裝，鋼筋混凝土大體積承臺基礎(chǔ)施工確保了插入式柱腳埋件的精準(zhǔn)安裝就位。

一、柱腳支撐架設(shè)計

(一)柱腳支撐架結(jié)構(gòu)體系

本工程柱腳支撐架為柱腳安裝定位的關(guān)鍵構(gòu)造。工裝由埋件、調(diào)節(jié)型鋼支墩、支架底座及上部支撐工裝組成，重量約50t。

1.支撐架底部支座設(shè)計。支撐架底部支座由H型鋼焊接而成。為避免支架、柱腳施工完成后造成承臺墊層局部沉降，故支座均通過埋件生根于樁頭上。具體做法為：將400*400*20埋件板通過與預(yù)先植入鋼筋(M12)進(jìn)行連接固定至樁頭上(植筋位置避開型鋼支墩)，埋件板位于樁中心位置；由于底座安裝時，HW350*350主梁會于樁柱筋碰撞，故現(xiàn)場實際施工時，根據(jù)柱筋與主梁碰撞位置，切割鋼梁上、下翼緣，使鋼筋垂直通過，后在割口上下翼緣間焊接10mm厚加強(qiáng)勁板，勁板應(yīng)平行于腹板。加勁板與鋼梁翼板單面角焊，焊縫有效長度不小于50mm。

施工時，考慮到樁頭標(biāo)高不一，故埋件施工完成后，通過型鋼支墩調(diào)節(jié)底座標(biāo)高，使底座保持水平。型鋼支墩因需根據(jù)現(xiàn)場實際測量確定下料長度，故在現(xiàn)場完成下料和制作。

2.上部支撐工裝設(shè)計。上部支撐工裝主要由立柱、斜撐及連梁組成，立柱及斜撐截面為HW300*300，連梁截面為HW250*250。上部工裝對柱腳主要起安裝定位和限制位移的作用。具體做法如下。支撐架上部工裝翼板需設(shè)置?16x60，間距200mm的栓釘(HW250*250型鋼翼緣打一排，HW300*300和HW350*350上打兩排)，且支撐架均不作防腐漆處理。

圖1 支撐架工裝三維示意圖

3.支撐架與承臺鋼筋連接節(jié)點設(shè)計。支撐架與承臺鋼筋碰撞主要分為兩種情況：第一種情況為鋼筋與支撐架型鋼腹板碰撞，此時型鋼設(shè)置鋼筋搭接板，搭接板厚度為0.8t(t為型鋼板材厚度)，搭接板寬度為5d(d為鋼筋直徑)+50mm。第二種情況為鋼筋與支撐架型鋼翼板碰撞，此時鋼筋做偏位處理，避開翼板。

4.支撐架施工受力分析。荷載工況及模型驗算結(jié)果分析：模型計算分析時，柱腳與支撐架共用一個節(jié)點，計算時通過釋放各向約束和彎矩以模擬節(jié)點位置受力的真實情況。

從計算結(jié)果可以看出：

通過對結(jié)構(gòu)施加施工活載和堆載，通過計算在荷載組合作用下Dxyz構(gòu)件最大位移為-0.59mm<1mm；荷載組合作用下梁單元應(yīng)力結(jié)果-35.83/23.69Mpa<205Mpa；荷載組合作用下最大應(yīng)力比0.16<1；屈曲分析值為209>1；連接處最大軸力<0,不存在受拉情況則不產(chǎn)生傾覆情況，故結(jié)構(gòu)整體能夠滿足設(shè)計要求。

5.支撐架底部基礎(chǔ)沉降驗算。考慮到支撐架及柱腳安裝完成后，地基在承受荷載后發(fā)生沉降，故支撐架底部埋件均設(shè)立于樁頭上，使得荷載不作用于200mm厚墊層上，避免柱腳因基礎(chǔ)沉降二造成的偏位。

圖2 荷載分析

二、柱腳支撐架安裝

(一)柱腳支撐架安裝

1.預(yù)埋板安裝。樁基施工完成后，樁頭破除至墊層以上100mm位置，柱筋露出樁頭。將400*400*20埋件板通過4個M12膨脹螺栓固定至樁頭上，埋件板位于樁中心位置，避免與柱筋碰撞。

2.找平型鋼及支撐底座施工。預(yù)埋板安裝固定完成后進(jìn)行安裝調(diào)節(jié)找平型鋼及支撐底座，找平長度根據(jù)現(xiàn)場實際尺寸進(jìn)行下料，后焊接在主梁上一同吊裝；主梁間連梁布置需避開樁柱筋位置。

3.安裝支撐架上部工裝。找平型鋼及支撐底座安裝調(diào)節(jié)完成后，應(yīng)先對其及灌注樁之間的縫隙進(jìn)行高壓注漿，注漿完成后開始進(jìn)行上部支撐架安裝。

4.柱腳吊裝。使用350t汽車吊吊裝柱腳，過程利用葫蘆配合汽車吊將構(gòu)件吊裝就位。考慮構(gòu)件寬度影響，非構(gòu)件傾向一側(cè)，工裝與柱腳間連接型鋼不進(jìn)行安裝；柱腳就位后，與限位型鋼點焊臨時固定。

5.柱腳固定。完成柱腳橫擔(dān)、非構(gòu)件傾向一側(cè)型鋼及柱腳與下部支撐型鋼的而焊接，使柱腳與支撐架工裝形成一體。

三、結(jié)語

1.福州灣摩天輪——福州之眼，是福建第一個采用插入式柱腳預(yù)埋件的摩天輪，摩天輪不僅是一個大型建筑，同時還是一個游樂設(shè)施，各部位設(shè)計時需考慮多種因素。本文針對福州灣摩天輪關(guān)鍵節(jié)點的設(shè)計質(zhì)量控制進(jìn)行研究探討。

2.摩天輪插入式柱腳預(yù)埋件的胎架設(shè)計是摩天輪插入式柱腳高精度安裝的重要基礎(chǔ)保障，施工過程中各工序的銜接及質(zhì)量控制，直接影響著柱腳預(yù)埋件的安裝精度。

3.項目通過廠家提供的柱腳埋件提資圖，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)胎架設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計，確保摩天輪柱腳埋件的安裝。