超高空間懸索鋼絲繩網(wǎng)操作平臺施工技術(shù)探究

蘇 俊 范騰輝 夏文杰 張 童

1 技術(shù)現(xiàn)狀描述

現(xiàn)階段，大型建筑商業(yè)綜合體大多為多層結(jié)構(gòu)，且多數(shù)有較高空間的中庭。建筑裝飾設(shè)計常規(guī)會對中庭頂部進(jìn)行裝飾設(shè)計（常見鋁板、石膏板、不銹鋼等耐久性較好材質(zhì)），要完成此類裝飾施工必然需要搭設(shè)裝飾施工平臺。而對于室內(nèi)裝飾領(lǐng)域的超高空間，施工平臺搭設(shè)仍存在一定的局限性，對項目的快速履約產(chǎn)生一定的制約。

2 技術(shù)方案前期策劃

以武漢市夢時代廣場裝飾項目為例，在中庭凈高度接近40 m 且1 層板底有地下室的條件下，如何實現(xiàn)中庭裝飾施工平臺的搭設(shè)是施工的難點。技術(shù)方案通常采用常規(guī)滿堂腳手架搭設(shè)或者貝雷架搭設(shè)，接近40 m 的滿堂架搭設(shè)架體自重較大，對樓板荷載提出過高的要求；采用貝雷架搭設(shè)一方面施工成本較高，另一方面受架體下部裝飾面層受影響，在項目工期緊張的情況下對施工工期有較高要求。

因此，此類超高空間裝飾施工操作平臺有必要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新型搭設(shè)。

3 技術(shù)方案比選及實施

在解決超高空間裝飾裝修施工的同時，綜合考量技術(shù)難度、施工安全、經(jīng)濟(jì)成本、施工進(jìn)度等因素。實施過程中，從技術(shù)選擇、方案編制等方面進(jìn)行科學(xué)的管理。在此基礎(chǔ)上結(jié)合項目的具體情況和不同的施工環(huán)境，制定相應(yīng)的施工計劃。在懸索鋼絲繩網(wǎng)操作平臺實施前期，合理科學(xué)地制定方案，施工隊伍可以有效減少工序穿插對工期的制約，在滿足施工要求的前提下，保證了工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效果。

例如采用普通落地式滿堂腳手架，則架體高度最大將超37 m。架體自重大，樓板無法滿足荷載，在驗算過程中得出結(jié)論需縮小步距、跨距，做雙立桿，施工成本大，搭拆耗時長，不利于人員施工。

例如采用貝雷架搭設(shè)，安全性高，具有可實施性，但搭設(shè)成本較高，而且搭設(shè)過程影響地面石材鋪貼及檐口玻璃欄桿安裝，影響工期，不是最優(yōu)選擇。

懸索鋼絲繩網(wǎng)操作平臺具有材料自重輕、受力、傳遞均勻合理[1]，具有不受建筑高度限制、施工布置靈活、材料易尋找、成本低、安拆方便、節(jié)省施工空間以及不影響后續(xù)工序等特點，可作為裝飾施工操作平臺使用，對于此類超高空間室內(nèi)裝飾或超大跨度空間的頂面裝飾施工尤其有效。

3.1 施工工藝及操作要點

3.1.1 工藝原理

根據(jù)現(xiàn)場實際情況（中庭周圍有混凝土結(jié)構(gòu)柱、中庭頂部有夾層樓板），采用3 種規(guī)格鋼絲繩（主繩24 mm、反支撐15 mm、副繩12 mm），通過主繩圍繞中庭邊混凝土結(jié)構(gòu)柱、副繩連接主繩、水平反支撐拉結(jié)主繩、垂直反支撐通過夾層拉結(jié)副繩等方式，有規(guī)律、有主次地編織成700 mm×700 mm 的鋼絲繩網(wǎng)，并張拉緊固、張拉完成后，滿鋪水平兜網(wǎng)、滿鋪密目網(wǎng)、滿鋪沖壓鋼跳板，形成一個整體的懸空可上人的操作平臺。

3.1.2 施工流程

構(gòu)件的進(jìn)場運輸及驗收→柱面打孔植筋、安裝結(jié)構(gòu)柱枕木→安全繩安裝、副鋼絲繩反支撐安裝→繞柱主鋼絲繩5T手拉葫蘆張拉固定→主鋼絲繩反支撐安裝→副鋼絲繩拉結(jié)→鋪設(shè)安全兜網(wǎng)、密目網(wǎng)、沖壓鋼跳板→張拉臨邊防護(hù)鋼絲繩、懸掛警示牌、驗收。

3.1.3 操作要點

（1）構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場應(yīng)檢查產(chǎn)品合格證，并對構(gòu)件數(shù)量、規(guī)格尺寸進(jìn)行核查，對于有質(zhì)量缺陷、規(guī)格型號不滿足使用要求的構(gòu)件進(jìn)行退場更換。

（2）在直徑20 mm 鋼筋柱面打孔植筋、安裝結(jié)構(gòu)柱枕木，同時在原結(jié)構(gòu)柱面2.5 m 位置處柱子中線位置定位，使用沖擊鉆與地平面呈30°角打孔約5 cm深，灌注植筋膠，插入直徑20 mm的鋼筋，充當(dāng)限位，防止鋼絲繩下滑。規(guī)格尺寸為10 cm×10 cm 的枕木提前在后場加工成50 cm 一段，枕木側(cè)邊采用角鐵鎖緊，膨脹螺栓固定在柱面。

（3）在樓板上部采用工字鋼平墊，方管架設(shè)在工字鋼上以保證高度可調(diào)，自樓板上部開孔，下穿15 mm 安全繩，按照平面上布置，橫向或縱向每間隔3～5m設(shè)置一道，覆蓋到中庭檐口，保證施工人員操作時安全帶有效懸掛。

（4）副纜繩編制成網(wǎng)狀之后每隔4.9 m 設(shè)置一道15 mm 反支撐鋼絲纜繩（頂部夾層結(jié)構(gòu)樓板打孔反支撐鋼絲繩至樓板面，樓板面安裝平臥槽鋼作為反支撐固定點，如反支撐需抬高，則到夾層將平臥槽鋼墊高調(diào)節(jié)高度）。

（5）繞柱主鋼絲繩5T 手拉葫蘆張拉固定，利用中庭四周結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)柱作為主鋼絲纜繩支撐體系，繞結(jié)構(gòu)柱一周安裝24 mm 主鋼絲纜繩（每個柱體上再繞一圈），以此方式做2 道主纜繩確保安全性。采用5T 手拉葫蘆拉緊主纜繩。

（6）主鋼絲繩每隔5 ～8 m 設(shè)置一道15 mm 反支撐鋼絲繩水平反支撐，反支撐拉結(jié)在中庭周圍商鋪結(jié)構(gòu)柱上，反支撐拉結(jié)點固定方式同主繩繞柱枕木方式。

（7）將主繩作為副繩網(wǎng)格編制的四周基礎(chǔ)，在主纜繩上固定12 mm 副鋼絲纜繩，編制成間隔700 mm×700 mm 鋼絲網(wǎng)體系；副繩采用雙頭圓環(huán)花籃螺絲固定，花籃螺絲采用4T 御扣連接在主繩上。先架設(shè)橫向短索，使它在縱向索之下（短鎖受力，下?lián)戏刃。＜芩髑皽y量好每根長度，留有余量供花籃緊固件用。在裁斷鋼絲索前，應(yīng)先在裁斷口前后各用鉛絲扎結(jié)以免裁斷口鋼絲股發(fā)開，裁斷后即時將頭子焊封，鋼絲索環(huán)繞中間應(yīng)墊適合的心型環(huán)，然后用3 ～4個鋼絲卡做成“鼻子”以供連接。

（8）在副纜繩上滿鋪一道安全兜網(wǎng)，滿鋪一道密目安全網(wǎng)，防止物品及人員掉落。再鋪設(shè)沖壓鋼跳板（減輕自重），將沖壓鋼跳板并連，錯縫搭接與鋼網(wǎng)體系鎖緊，形成整體，作為吊頂施工的支撐體系。

（9）在懸索平臺周邊結(jié)構(gòu)柱位置張拉8 mm 鋼絲繩作為安全護(hù)欄，鋼絲繩上綁扎彩旗。上下平臺入口位置制作臨時門并上鎖進(jìn)行封閉管理。懸掛安全警示標(biāo)語，邀請相關(guān)單位進(jìn)行使用前的驗收并懸掛驗收牌。

4 施工管理措施

4.1 質(zhì)量控制

（1）嚴(yán)格執(zhí)行國家及相關(guān)規(guī)范要求，包括《一般用途鋼絲繩》（GB/T20118-2006）、《鋼絲繩通用技術(shù)條件》（GB/T 201118-2017）、《鋼絲繩夾》（GB/T 5976-2006）、《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50300-2001）等國家規(guī)范要求。

（2）鋼絲繩、連接固御扣、卡件、花籃螺絲等采購應(yīng)滿足規(guī)范要求，應(yīng)有產(chǎn)品合格證明及材料檢測報告。材料進(jìn)場應(yīng)及時驗收。

（3）嚴(yán)格按要求加工制作各構(gòu)件。鋼絲繩夾應(yīng)把夾座扣在鋼絲繩的工作段上，U 形螺栓扣在鋼絲繩的尾段上。鋼絲繩夾不得在鋼絲繩上交替布置[2]。鋼絲繩夾間的距離A 等于6 ～8 倍鋼絲繩直徑。緊固繩夾時須考慮每個繩夾的合理受力，離套環(huán)最遠(yuǎn)處的繩夾不得首先單獨緊固。離套環(huán)最近處的繩夾（第一個繩夾）應(yīng)盡可能地緊靠套環(huán)，但仍須保證繩夾的正確擰緊，不得損壞鋼絲繩的外層鋼絲。

（4）夾層樓板反支撐工字鋼基座安裝應(yīng)牢固。橫縱鋼絲繩網(wǎng)綁扎應(yīng)牢固、鋼制沖壓跳板應(yīng)工字重疊5 cm 鋪設(shè)以增大受力面積。懸索平臺搭設(shè)完成后應(yīng)每日進(jìn)行維護(hù)（每日一查、每3～5日一緊固），查看花籃螺絲松緊程度、查看鋼絲繩是否有松動及斷裂情況，并按期緊固螺絲、拉緊鋼絲繩。確保懸索平臺正常使用。

4.2 保證超高空間施工的具體措施

安裝基本要求：施工人員必須身體健康，持證上崗，作業(yè)時應(yīng)穿防滑鞋、戴安全帽，高處作業(yè)應(yīng)佩掛安全帶，并應(yīng)系掛可靠和嚴(yán)格遵守高掛低用的規(guī)定。施工作業(yè)區(qū)四周應(yīng)設(shè)明顯標(biāo)志，嚴(yán)禁非操作人員入內(nèi)，夜間施工必須有足夠照明。懸索操作平臺搭設(shè)時，應(yīng)采取有效的加固措施，確保整體的穩(wěn)定性。因故（天氣、停電等）對吊裝中未形成空間穩(wěn)定體系的部分，應(yīng)采取有效的加固措施。對架體進(jìn)行移動、停止、安裝時的全過程應(yīng)安排專人統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)聯(lián)系，信號不明不得操作。

現(xiàn)場安全用電：嚴(yán)格按照國家施工現(xiàn)場臨時用電標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)定進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置。施工現(xiàn)場的所有配電箱、開關(guān)箱應(yīng)每月進(jìn)行四次檢查和維修。檢查、維修人員必須是專業(yè)電工。檢查、維修時，必須按規(guī)定穿、戴絕緣鞋、手套，必須使用電工絕緣工具。檢查、維修配電箱、開關(guān)箱時必須將前一級相應(yīng)的電源開關(guān)分閘斷電，并懸掛停電標(biāo)志牌，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。配電箱內(nèi)盤面上應(yīng)標(biāo)明各回路的名稱、用途，同時要作分路標(biāo)記總、分配電箱應(yīng)配鎖，配電箱和開關(guān)箱應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)。各種配電箱內(nèi)不允許設(shè)置任何雜物，并應(yīng)保持清潔，不得掛其他臨時用電設(shè)備。施工現(xiàn)場內(nèi)臨時用電的安裝和維修或拆除必須由經(jīng)過培訓(xùn)后取得上崗證書的專業(yè)電工完成，電工的等級應(yīng)同工程的難易程度和技術(shù)復(fù)雜性相適應(yīng)，初級電工不允許進(jìn)行中、高級電工作業(yè)。

安全交底和檢查：建立并執(zhí)行安全生產(chǎn)技術(shù)交底制度。要求各施工項目必須有書面安全技術(shù)交底，安全技術(shù)交底必須具有針對性，并有交底人與被交底人簽字。安全交底必須做到班組、作業(yè)人員的階段，不能停留在管理人員這一階段。管理人員應(yīng)通過進(jìn)行安全技術(shù)交底，不斷吸取一線班組長、作業(yè)人員的好經(jīng)驗、好建議，不斷改善安全管理工作。

降低施工污染措施：現(xiàn)場設(shè)立固定的垃圾臨時存放點，并在各樓層或區(qū)域設(shè)立足夠的垃圾收集點。施工垃圾應(yīng)及時清運，并適量灑水，減少污染。建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的施工垃圾清運，采用搭設(shè)封閉式臨時專用垃圾道運輸或采用容器吊運，嚴(yán)禁隨意凌空拋撒。減少噪音污染的措施：加強環(huán)保降噪意識的宣傳，采用有力措施控制人為的施工噪聲，嚴(yán)格管理，最大限度地減少噪音擾民。現(xiàn)場消防保衛(wèi)措施：制定消防工作總體方案，并根據(jù)不同季節(jié)和工程進(jìn)度，制定出分階段的防火預(yù)案及滅火方案。對發(fā)生火災(zāi)后包括報警、滅火疏散、搶運物資、搶救傷員等項工作，應(yīng)詳細(xì)分工，明確職責(zé)、使滅火工作忙而不亂，有序有效，把損失減小到最低限度。對進(jìn)場的操作人員進(jìn)行安全防火知識教育，每周四定為安全教育日，對施工人員及操作者進(jìn)行安全、防火知識的教育，并利用板報和醒目標(biāo)語等多種形式宣傳防火知識，從思想上使每個職工重視安全防火工作，增強防火意識。每季度組織一次防火演習(xí)，使工程經(jīng)理部具備一定的自救能力，一旦發(fā)生火情，在消防車到達(dá)現(xiàn)場之前，可以進(jìn)行有效地自救。

5 設(shè)計技術(shù)管理

5.1 懸索結(jié)構(gòu)類型與選型

懸索結(jié)構(gòu)通過鋼索的軸向受拉來抵抗外荷載的作用，可以最充分地利用鋼絲繩的強度。懸索一般都是采用高強度材料制成的，更可大大減少材料用量并可減輕結(jié)構(gòu)自重。因而，懸索鋼絲繩網(wǎng)結(jié)構(gòu)適用于大跨度及超高空的建筑物[3]。懸索結(jié)構(gòu)容易適應(yīng)各種建筑造型，因而能較自由地滿足各種建筑功能和表達(dá)形式的要求。鋼索線條柔和，便于協(xié)調(diào)，有利于創(chuàng)作各種新穎的富有動感的建筑體型。施工時不需要大量腳手架，也不需要模板。因而，與其他結(jié)構(gòu)型式比較，施工費用相對較低[4]。

懸索結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)當(dāng)根據(jù)功能需求、外觀形狀、水平跨度以及能夠承受的荷載等方面信息，全方面考慮材料性能、生產(chǎn)加工以及現(xiàn)場施工方案，擇優(yōu)選取最合理的結(jié)構(gòu)形式、固定配件已及支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)計時必須保證結(jié)構(gòu)的可行性以及穩(wěn)定性。每種形式的懸索結(jié)構(gòu)與建筑平面的適用性不盡相同，設(shè)計時在具體的平面形狀的基礎(chǔ)上深化出合理的結(jié)構(gòu)形式。第一，建筑的造型和使用功能兩個方面的考慮。第二，懸索材料和施工可行性以及現(xiàn)場安裝的考慮。第三，如何處理好邊緣構(gòu)件和支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

5.2 懸索結(jié)構(gòu)的受力特點

懸索結(jié)構(gòu)在外荷載作用下，雖然應(yīng)變較小，但結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)比較大的位置移動。因此傳統(tǒng)的小變形分析理論不適用于此，需要考慮結(jié)構(gòu)大變形的影響，因為初始位置建立的平衡方程是變形前的，需要以變形后的位置建立平衡方程才是準(zhǔn)確的，這是懸索結(jié)構(gòu)的幾何問題和非線性問題。在不同的初始狀態(tài)上去施加相同的荷載增加量，引起的內(nèi)力和變形各不相同。所以在求解懸索幾何線性問題時初始狀態(tài)數(shù)據(jù)需要明確，在這個狀態(tài)下的量己知，用這些參照來求解在荷載增加量下懸索產(chǎn)生的內(nèi)力以及變形。懸索結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件是柔性索，柔性索只承受拉力，設(shè)計時需要防止不同情況下引起的索松弛不能保持受拉情況，在荷載作用下不使鋼索發(fā)生松弛以及產(chǎn)生較大的變形，必須將鋼索的變形量控制在一定的范圍中，同時，將懸索體系的固有頻率也要控制在一定的范圍，避免發(fā)生共振現(xiàn)象。

5.3 懸索結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計

懸索結(jié)構(gòu)中的鋼索選擇需要根據(jù)結(jié)構(gòu)跨度大小、荷載量、施工方案和現(xiàn)場條件等幾個方面因素。各種鋼絲繩的結(jié)構(gòu)基本相同，但也有其各自的特點[5]。采用高強的鋼絲繩組合而成的鋼絲繩網(wǎng)，平行方向鋼絲繩經(jīng)過纏繞后能夠保持整體受力的均勻分布，鋼絲繩能夠充分發(fā)揮鋼材的力學(xué)性能，它的承載能力和彈性模量相對較鋼絞線或者鋼絲繩系數(shù)更高，同時造價也比較低廉，使用很廣泛，在懸索拉力較大的情況下宜優(yōu)先選用。

6 總結(jié)

武漢夢時代廣場裝飾項目使用懸索鋼絲繩網(wǎng)操作平臺施工平臺，減少了鋼管腳手架搭設(shè)量，優(yōu)化了施工工序，減少了工序穿插對工期的制約，在滿足施工要求的前提下，保證了工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效果。