馬來西亞登嘉樓開啟橋高聳異形變截面塔樓施工技術

陳 萬 吳 昊

中國華西企業有限公司 廣東 深圳 518034

1 工程概況

馬來西亞登嘉樓開啟橋位于馬來西亞瓜拉登嘉樓市中心，是連接瓜拉登嘉樓南北岸的交通樞紐和地標性景觀建筑。本項目共4座塔樓，結構高度74.77 m，分別坐落在2個76 m×28 m×4 m水中主墩承臺的東西兩側（圖1）。塔樓上部由長35 m跨高空鋼結構連廊連接，連廊正下方為橋面。與連廊對應一側有觀光懸挑平臺；塔頂有鋼結構塔尖和鋼桅桿，鋼桅桿高32 m；塔樓下部結構與開啟橋的設備間和控制室相連[1-3]。

塔樓為鋼筋混凝土筒體，墻厚5 0 0 m m，局部800 mm，采用變截面，筒體底部為梯形，頂部為長方形。內部鋼筋混凝土旋轉樓梯設計作為筒體的加強構件，電梯井附著于塔樓外墻。塔樓外墻裝飾采用花崗巖石材干掛，連廊和觀光臺采用玻璃幕墻和鋁塑板，塔樓頂部為通風百葉窗，塔尖為銅板幕墻，塔樓筒體兩側設計有采光玻璃窗（圖2）。

圖1 主墩及塔樓平面

2 工程重、難點分析

2.1 周邊環境

塔樓位于河道入海口位置，項目位于河道中央。前期施工時，鋼便橋作為臨時通道，后期橋面作為施工通道。塔樓附屬建筑和構造多，塔尖鋼桅桿高度較高，對塔吊的布置和搭拆難度大。

2.2 塔樓截面及結構復雜

塔樓采用異形變截面，底部為（5 m＋8 m）×7 m梯形，頂部為8.1 m×3.7 m長方形；墻厚500 mm，連廊高度范圍內墻體厚度800 mm；內部為鋼筋混凝土旋轉樓梯，梯段踏步數量變化多，休息平臺凈高高度不統一；橋面到連廊之間的高度范圍內，塔樓筒體以外增加了電梯井結構；橋面以下地下室結構與塔樓剪力墻相連。

2.3 預埋螺栓多

連廊鋼結構跨度大，采用空腹桁架結構，與塔樓連接節點多，通過大量群組穿墻預埋螺栓與塔樓相連，塔樓標高和軸線的控制質量直接影響到后期連廊的安裝。觀光臺和橋面控制室鋼結構也在墻身上設計有大量預埋螺栓，影響模板的施工。

2.4 施工平臺設置難度大

塔樓外圍為封閉的鋼筋混凝土筒體，筒體本身無有效的結構屋面作為卸料平臺，筒體內外通道只有7個窗洞口，特別是在裝飾裝修階段，材料的運輸成為難題。

2.5 塔樓下部工作多

塔樓下方是橋面和開啟機械部分的施工，塔樓和橋面的工作均在關鍵線路上，同時施工會產生垂直交叉作業，安全隱患大。

3 方案技術分析與策劃

3.1 剪力墻施工

塔樓為變截面，且結構連接多、預埋螺栓多，不利于爬模或滑模施工，因此模板體系采用木模。塔樓樓梯休息平臺變化多，凈高不統一，施工時先進行剪力墻施工，休息平臺預留鋼筋，樓梯踏步和休息平臺二次澆筑。為保證墻身混凝土澆筑質量，混凝土一次澆筑高度4.6 m。

3.2 外墻腳手架設計

本塔樓外墻腳手架的設計和分段不同于普通建筑物或高聳構筑物。本項目塔樓需要充分考慮塔身結構、附著物結構及裝飾、裝修等工作的施工工序，否則難以充分發揮外墻腳手架的作用，或導致施工無法正常進行。

1）腳手架分4段設計，第1段采用落地式腳手架，第2～4段采用懸挑式腳手架，懸挑腳手架的型鋼支撐通過預埋螺栓與塔樓剪力墻連接，并用鋼絲繩卸荷。

2）在腳手架分段高度范圍內，為保證離墻最小距離滿足模板安裝和外墻石材安裝要求，垂直搭設的腳手架會有一部分離墻距離過大，需要對此進行專門設計：斜面坡度較小的兩側，加長小橫桿，向內增加操作面寬度；斜面坡度較大的一側，采用多排腳手架設計，靠內側的立桿與塔樓斜坡一致，保證腳手架平臺離墻距離滿足施工要求。

3）觀光平臺鋼結構及其外裝飾超出塔樓腳手架范圍，除了搭設該部分塔樓腳手架外，還需要進行觀光平臺外裝飾腳手架二次搭設。為了滿足觀光平臺外裝飾施工及其上部腳手架拆除需要，第4段腳手架須設置在連廊和觀光臺屋面以上（圖3）。

3.3 塔尖腳手架設計

圖2 塔樓立面

圖3 腳手架與塔吊布置立面

塔尖外形為錐體，如搭設普通雙排腳手架，會因上部結構和外裝飾距離外架太遠，而造成無法進行上部施工。塔尖腳手架下段立桿以第4段懸挑腳手架型鋼支撐作為基礎，上段立桿搭設在塔尖鋼結構橫連上，腳手架隨著塔尖往上收縮，形成錐形的封閉性腳手架。塔尖以下鋼桅桿同塔尖鋼結構一起分段安裝，塔尖以上鋼桅桿采用整段一次性吊裝，因此塔尖腳手架只需要拆除塔尖頂1.5 m高度。

3.4 塔吊布置

1）每個主墩布置1臺SCT6024塔吊，臂長60 m，可覆蓋2座塔樓的全部區域。塔樓截面較小，塔吊離塔樓太遠將不利于塔吊附墻的布置；離塔樓太近時，則塔樓大量的外挑構件將影響塔吊的降節和拆除，且塔吊吊鉤無法覆蓋太近的施工區域。因此，在定位前，根據塔吊頂升套架平臺和駕駛室的外框尺寸，進行塔吊拆除過程的計算機模擬，確保塔樓各段腳手架、觀光臺的外裝飾等外挑構件不會在塔吊拆除過程中產生碰撞。

2）塔吊設置2道附墻，第1道設置在塔樓＋45.00 m標高處，第2道設置在塔樓＋74.20 m標高處。根據塔吊性能參數，最大自由高度44.55 m，滿足施工要求。

3.5 卸料平臺設計

內裝修的材料主要為混凝土砌體材料和油漆膩子，外裝飾材料主要為干掛花崗巖及其連接件等零星材料。轉運材料的平臺，連廊以上可利用連廊和觀光臺屋面，橋面以下部分可利用承臺和橋面，橋面到連廊以下部分須設置卸料平臺。卸料平臺與窗洞口連接，實現塔樓內部和外部材料的傳遞。

4 施工要點

4.1 剪力墻施工

4.1.1 塔樓測量及軸線投射

對塔樓的施工作業層進行劃分，并計算每層標高的內外墻截面尺寸。軸線測量儀器采用激光經緯儀，塔樓四周布設軸網控制點（圖4），每次軸線測量和復核時，經緯儀均架設在固定的軸線控制點，對準塔樓底部的后視點后，在已拆模的剪力墻上進行軸線投射，在剪力墻上彈出控制線，同時引測內部控制線，并與外部控制線復核。模板安裝的復核也采用激光經緯儀投射，因塔樓2個側面的斜面在縱橫軸線方向的斜面坡度是變化的，因此兩側的斜面在復核結構和模板尺寸時，須按照該墻體軸線到結構邊的截面斜長來計算。

標高控制點設置在垂直面的剪力墻上，采用長50 m鋼尺，剪力墻拆模后引測在每一層的剪力墻上，并對每一層內外標高進行復核。

4.1.2 模板安裝和加固

模板在地面進行放樣制作，組拼成大塊，分塊吊裝安裝。每一層的模板需對預埋插筋部分模板和變截面非標模板重新制作和替換。

剪力墻加固對拉螺桿采用三段式對拉螺桿，螺桿分為內桿和外桿，內桿和外桿通過專用錐形套筒連接。先安裝內墻模板，模板和背楞通過螺桿外桿和錐形套筒加固，加固后，安裝對拉螺桿內桿。最后安裝外墻模板，并用螺桿外桿進行加固（圖5）。

圖4 塔樓軸線控制點平面分布示意

圖5 剪力墻螺桿加固示意

鋼連廊和觀光臺有大量穿墻群組螺栓預埋，采用定位鋼板固定。該部分剪力墻先進行螺栓定位板和預埋螺栓的安裝和加固，再進行木模板的安裝和加固。定位鋼板同時用作該部分的混凝土模板。

4.1.3 混凝土澆筑

混凝土采用拖泵澆筑，剪力墻澆筑高度較高，澆筑過程中使用串筒分層澆筑，保證混凝土傾落高度不大于2 m，防止混凝土離析。剪力墻混凝土達到一定強度并拆除模板后，進行樓梯模板的安裝。

4.2 塔樓腳手架施工

1）懸挑腳手架基礎采用型鋼支撐，型鋼支撐由懸挑工字鋼梁、下部支撐組成。懸挑工字鋼梁采用預埋螺栓與塔樓連接，下部支撐一端與工字鋼梁焊接，另一端通過預埋螺栓與塔樓連接。在懸挑工字鋼梁上焊立桿定位筋和鋼絲繩下拉環，在剪力墻上預埋上拉環，鋼絲繩通過上下拉環，進行懸挑架的二次卸荷（圖6）。

2）塔樓陽角處的懸挑型鋼支撐與墻面不垂直，需要根據實際尺寸現場焊接。該部分的工字鋼梁上需安裝槽鋼橫梁，保證立桿有足夠的接觸面（圖7）。

3）塔樓靠電梯井一側墻體為垂直面，搭設雙排腳手架。與電梯井相對一面為上部向內凹斜面，斜度較大，在剪力墻結構施工階段，先搭設雙排腳手架，完成剪力墻模 板拆除后，增加內立桿，形成多排腳手架（圖8）。

圖6 懸挑架型鋼支撐示意

圖7 塔樓懸挑架平面

4）塔樓2個側面為上部往外凸斜面，坡度較小，不采用多排腳手架。在搭設雙排腳手架時，加長小橫桿，并在小橫桿上鋪設跳板，搭設內護欄（圖9）。

圖8 多排懸挑腳手架

圖9 加內護欄懸挑腳手架

4.3 卸料平臺安裝使用

1）每座塔樓分別在兩側設置2個卸料平臺，卸料平臺寬2.0 m、長1.6 m，穿過外架，設置在每層的窗洞口位置，與窗洞口連接固定，用鋼絲繩拉設固定在上一層窗洞口或預埋在剪力墻的拉環上。

2）卸料平臺由工字鋼主梁、主梁橫連、下橫梁、鋼絲繩、平臺腳手板和護欄組成。工字鋼主梁共2道，通過主梁橫連焊成整體，主梁外框寬度小于窗洞口寬度，靠窗端頭根據墻體的寬度設置定位撐，防止卸料平臺在窗口內外滑動，并用窗臺預埋螺栓壓緊；下橫梁長度為2.2 m，焊在主梁底部，與主梁一同形成平臺；鋼絲繩吊環焊在下橫梁端部。

3）平臺上鋪設腳手板，三面設置鋼管防護，與塔樓腳手架圍合形成封閉的護欄，但卸料平臺與腳手架之間不得進行連接。腳手架立桿和橫桿的設計和搭設應避開卸料平臺（圖10）。

4.4 觀光臺施工

1）鋼結構連廊和觀光平臺部位，腳手架搭設時避開鋼結構與墻體連接節點部位。待鋼結構安裝完畢后，對腳手架進行加固，拆除連廊和觀光平臺內部的第3段腳手架至觀光平臺底部。

2）為保證觀光臺懸挑架工字鋼安裝的安全，先進行底部外裝飾腳手架施工平臺的搭設。觀光平臺懸挑腳手架的工字鋼與觀光臺鋼結構用U形螺栓固定，架體上部與玻璃幕墻窗洞口拉結，下部斜撐與鋼結構拉結。

3）待觀光臺上部外裝飾完成后，拆除懸挑腳手架及工字鋼，然后進行底部鋁塑板安裝（圖11）。

圖10 卸料平臺

圖11 觀光臺懸挑腳手架

4.5 塔尖施工

1）根據塔吊的性能，將塔尖結構分成3節，每節塔尖用塔吊進行整體吊裝，塔尖外架立桿搭設在塔尖鋼結構橫連上，隨著塔尖鋼結構安裝進度一同搭設。第3節塔尖頂部預留套管，塔尖鋼桅桿穿過套管后與塔尖對接固定。

2）在地面完成之后再進行吊裝鋼桅桿上部的接閃器和銅帶，下部的對接工作在腳手架走道上實施。

4.6 塔吊安裝與拆除

1）塔吊吊鉤高度超過塔尖桅桿高度，2個主墩的塔吊高差不小于一個3 m標準節高度。

2）受現場場地限制，塔吊拆除時吊車只能在橋面占位，塔吊降節到位后，進行塔吊部分配重卸載，完成大臂拆除后，再將平衡臂調轉方向，拆除剩余配重和平衡臂，最后進行塔帽、回轉機構和標準節等構件的拆除。為保證大臂的順利拆除，塔吊引進平臺應朝向橋面。

3）使用塔吊進行第3段和第4段腳手架的拆除，在第3段腳手架拆除后，進行塔吊和附墻的拆除。塔吊第2道附墻拆除時，將塔樓百葉窗窗洞口作為通道口；塔吊第1道附墻拆除時，使用第2段腳手架作為操作平臺和通道。第1段和第2段腳手架使用汽車吊進行拆除。

5 安全保證措施

1）塔樓施工期間，腳手架高度始終大于結構高度。腳手架立面懸掛阻燃密目式安全網，外圍設踢腳板；鄰近橋面一側采用網眼10 mm×10 mm的鍍鋅鋼絲網，全高度范圍內做防穿刺防護。

2）扣件式腳手架架體及連墻件、臨時鋼結構構件及其連接螺栓和焊縫、預埋螺栓等應進行結構計算，計算結果須滿足要求。

3）結合本工程的特點，剪力墻與架體采用φ12 mm的鋼筋一端與短鋼管進行焊接，另一端通過植筋植入剪力墻混凝土中，植筋過程中保證孔深和清孔質量，并對植筋質量進行非破壞性拉拔試驗，保證連墻件的拉結力。

4）塔吊拆除前編制專項方案，指定吊車行走路線和吊車占位，并進行橋面承載力復核，對受力薄弱點采取加強措施。

5）與觀光臺底部外裝飾施工平臺連接的外架，進行連墻件的加密設置。

6 結語

在登嘉樓開啟橋項目4座主墩塔樓施工中，采用激光投射軸線的方法有效地解決高聳構（建）筑物因場地限制造成的無法測設的問題；三段式對拉螺桿可有效保證異形模板形狀和截面；多排懸挑腳手架可保證不同角度的斜面施工；在洞口設置裝卸料平臺能很好地利用塔身洞口進行內外材料傳輸；腳手架頂部擴大平臺和局部懸挑腳手架搭設解決了外凸構件施工難題；塔形腳手架為塔尖分段施工提供了作業平臺；根據外形尺寸和施工流程設置塔吊，滿足了施工要求。通過方案的創新設計和策劃，巧妙地完成了項目施工。

同時，部分工藝方法值得研究和改進，如：采用激光經緯儀投射軸線時，由于外架和跳板的阻擋，難以保證一次性投射到位，需要二次引測；觀光臺懸挑腳手架為觀光臺外裝飾施工帶來便利，但懸挑工字鋼設置在觀光臺鋼結構上，相對于安裝在塔樓剪力墻上，增加了拆除懸挑工字鋼的工序，對觀光臺底部鋁塑板的施工進度有一定影響。