498 m超高層斜墻段施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

唐 博，魯洪征，杜 凱，侯瀚林

(中建八局第一建設(shè)有限公司,山東 濟(jì)南 250000)

1 工程概況

中國國際絲路中心大廈位于西安市西咸新區(qū)核心區(qū)域,建筑總面積38萬m2,建筑高度498 m,其中地下4層,地上100層。

核心筒剪力墻從第一道伸臂桁架后,39層—44層外墻設(shè)計為斜墻,核心筒截面尺寸從39層底部33 m收縮至44層頂部27 m。內(nèi)墻不變,外墻每層向內(nèi)收縮0.5 m,內(nèi)外墻相連腹墻逐層縮減,最終完成整個截面的收縮變化[1-2]。內(nèi)收示意圖見圖1(虛線為38層墻體,實線為44層墻體)。斜墻內(nèi)收給鋼筋綁扎、模板支設(shè)、鋼柱焊接及平臺頂升施工造成極大困難,頂升平臺如何拆改轉(zhuǎn)換是斜墻段施工一大難點。

2 核心筒斜墻施工難點分析

2.1 斜墻施工難點分析

初始平面由內(nèi)外兩圈墻體組成,有2種典型平面,經(jīng)歷1次較大變化:結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換變化為外墻斜向內(nèi)縮,跨越39層—44層,6個樓層,每層收縮約0.5 m,單側(cè)總計內(nèi)縮3 m。結(jié)構(gòu)尺寸從39層33 m×33 m變化到44層27 m×27 m。外墻內(nèi)收給核心筒墻體鋼筋綁扎、模板支設(shè)等連續(xù)施工帶來巨大難度。

2.2 應(yīng)對措施

39層—44層為斜墻段,總層高25.2 m,此處涉及平臺爬升后期拆改,鋼骨焊接、鋼板剪力墻安裝、模板支設(shè)及外掛架懸臂特殊處理,為關(guān)鍵點。

塔樓涉及四次伸臂桁架及位移阻尼器部位處理,需結(jié)合爬升規(guī)劃,考慮斜墻特殊模板工藝、外掛架避讓處理、內(nèi)外掛架拆改。

3 核心筒斜墻施工工藝

3.1 智能化頂升平臺應(yīng)用

3.1.1 平臺整體應(yīng)用原理

塔樓核心筒施工采用智能化頂升平臺,平臺由桁架系統(tǒng)、支撐動力系統(tǒng)、掛架及模板系統(tǒng)、智能監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備集成系統(tǒng)組成。動力系統(tǒng)基于尺蠖原理附著于墻面,上下支撐交替頂升實現(xiàn)層層爬升。平臺從上至下共計4層,分別為鋼結(jié)構(gòu)焊接層、鋼筋綁扎層、混凝土澆筑層、混凝土修補養(yǎng)護(hù)層,平臺示意圖見圖2。

3.1.2 掛架系統(tǒng)

掛架主要由標(biāo)準(zhǔn)掛架單元、非標(biāo)準(zhǔn)掛架單元、頂平臺防護(hù)體系、底部兜底防護(hù)體系、伸臂桁架處可翻轉(zhuǎn)單元、掛架外防護(hù)及上下通道等幾部分組成。掛架采用2.0 m標(biāo)準(zhǔn)單元配合特殊單元拼裝而成,掛架高度15.04 m,共7步,步距2.1 m,走道寬度0.8 m,距墻0.5 m,設(shè)置翻板。掛架底部采用花紋鋼板做全封閉兜底防護(hù),外立面防護(hù)沖孔鋼板網(wǎng),開孔率不小于40%。掛架剖面圖見圖3。

3.1.3 模板系統(tǒng)

頂升平臺鋼模板位于墻體掛架內(nèi)側(cè),通過吊索、滑輪、電動葫蘆、滑梁等連接構(gòu)件與平臺桁架相連接,滑輪在滑梁上移動,帶動模板移動,合模時作業(yè)人員通過調(diào)節(jié)電動葫蘆帶動吊索調(diào)整模板高度,從而滿足施工需求,模板示意圖見圖4。

3.2 斜墻外掛架設(shè)計

外掛架立桿通過滑輪同掛架梁連接,墻體截面變化時,掛架立桿可通過滑輪向內(nèi)滑動適應(yīng)截面變化。38層混凝土澆筑完成后,平臺進(jìn)行頂升,外掛架梁采用Q345B,HN200×100×5.5×8H型鋼加長,與內(nèi)掛架進(jìn)行連接,外掛架整體向內(nèi)滑移500 mm,39層外掛架內(nèi)側(cè)增加一排立桿及448 mm寬走道板后進(jìn)行鋼筋綁扎,鋼筋綁扎完畢后調(diào)整滑梁鋼模板葫蘆位置,進(jìn)行模板提升并合模[3-4]。

40層—44層每澆筑完一層混凝土后進(jìn)行頂升,每次頂升完畢外掛架均進(jìn)行向內(nèi)滑移,每次滑移500 mm,滑移完畢合模前對鋼模葫蘆進(jìn)行位置調(diào)整,保證其提升過程中無阻礙。外掛架設(shè)計示意圖見圖5。

3.3 斜墻內(nèi)掛架設(shè)計

內(nèi)掛架立桿通過螺栓與掛架梁連接,腳手板通過橫梁固定在立桿上,每跨腳手板通過槽鋼及螺栓連接。內(nèi)掛架拆改設(shè)計先拆第一跨,再拆二、三、四跨,39層混凝土澆筑完成后40層進(jìn)行鋼筋綁扎,頂升前拆除靠外墻第一跨第五層平臺板及立桿,立桿截面位置比第六層平臺高1.2 m,拉雙面角鋼固定焊接在桁架下弦,翻板內(nèi)移安裝,然后進(jìn)行頂升。

40層—44層,每層澆筑完混凝土,平臺進(jìn)行頂升前,拆除上一層內(nèi)墻第一排立桿及腳手板,下部立桿通過鋼絲繩與旁邊一跨立桿進(jìn)行斜拉連接,保證下部立桿縱向剛度。內(nèi)掛架拆改示意圖見圖6。

3.4 斜墻角部掛架設(shè)計

角部掛架在拆除過程中在4個外筒角筒各增加兩根同原設(shè)計相同的兩根立桿,每根立桿總長15 m,用于加固,立桿材質(zhì)Q235,70 mm×50 mm×3 mm。立桿同掛架翻板交接處在立桿長邊兩側(cè)焊接30 cm長L63×5角鋼,用于支撐翻板。立桿增加時,先在原翻板上開洞,然后安置立桿,隨后在立桿上焊接角鋼支撐翻板。角部掛架設(shè)計示意圖見圖7。

3.5 斜墻鋼模板設(shè)計

39層斜墻開始,靠近和翼墻相連的腹墻通過設(shè)置5×500 mm+450 mm寬調(diào)節(jié)模板,替換第38層2 950 mm寬標(biāo)準(zhǔn)板。每爬升一次,減少一塊500 mm寬調(diào)節(jié)模板,最后減掉450 mm寬調(diào)節(jié)模板,通過標(biāo)準(zhǔn)模板搭配模板使用,實現(xiàn)腹墻收縮時鋼模板安裝為整體。

斜墻段核心筒四個大角,原有鋼模板角模繼續(xù)使用,中間鋼模板無法繼續(xù)使用的部位,采用木模板和鋼模板拼接,對拉螺栓+鋼管固定。螺栓間距不大于460 mm,需要根據(jù)螺栓位置在鋼骨柱上開螺栓孔。

腹墻和核心筒外墻(39層—44層為斜墻)相接部位,設(shè)置異形角模,方便鋼模板安裝連接成整體。核心筒施工時,斜墻層鋼模板合模后,先澆筑核心筒內(nèi)部的腹墻混凝土,腹墻和翼墻相接處留設(shè)施工縫,施工縫位置為距離翼墻150 mm左右處。腹墻混凝土強度達(dá)到一定強度后,安裝固定支撐翼墻模板的斜撐。斜撐一端固定在已澆筑混凝土的腹墻鋼模板上,一端和翼墻鋼模板相連。異性角模示意圖見圖8。

3.6 斜墻鋼模板加固設(shè)計

東西側(cè)斜墻在每個井筒間均有連梁洞口,模板面積較小,東西側(cè)斜墻模板利用頂撐頂在相鄰腹墻鋼模板上,每塊大鋼模板設(shè)置兩道斜撐,每道上下共頂撐兩次,南北向斜墻由于鋼模板跨度較大,需要采用頂撐頂在對面腹墻鋼模板上,對稱由直徑60 mm鋼管制作而成,兩頭設(shè)置絲桿,可旋緊。頂撐頂在已澆筑的混凝土的腹墻鋼模板上,斜墻與直墻接縫位置,模板不能下包,上口不能上包,在澆筑38層混凝土?xí)r,需要38層頂澆筑200 mm高斜墻段導(dǎo)墻,方便斜墻段鋼模板安裝。斜墻部位對墻體縱筋采用直徑16 mm的鋼筋進(jìn)行“之”字形焊接,形成鋼筋桁架網(wǎng),加強模板穩(wěn)定性[5-6]。墻長方向每隔五道立筋加強一次,即鋼筋桁架間距為1 000 mm。斜墻模板加固及加強示意圖見圖9。

3.7 斜墻平臺設(shè)計

斜墻段平臺拆改設(shè)計施工環(huán)境為外墻斜向內(nèi)縮,跨越39層—44層,6個樓層,每層收縮500 mm,單側(cè)總計內(nèi)縮3 000 mm。尺寸從34.6 m×34.6 m變化到26.8 m×26.8 m。39層之前完成對桁架外圍第二圈的封閉加補,混凝土結(jié)構(gòu)施工至45層以后,待掛架加補完成后對平臺進(jìn)行拆除。平臺拆改設(shè)計截面確定形式:平臺桁架在斜墻段前的基礎(chǔ)上,由于鋼骨柱的設(shè)計變更,進(jìn)行38層—44層鋼骨柱平面布置圖平面碰撞檢查,將多余桁架進(jìn)行拆除,再進(jìn)行Midas應(yīng)力驗算,最終確定平臺拆改設(shè)計平面圖,平臺拆改設(shè)計見圖10。

平臺拆改工藝流程:39層之前完成平臺外圍的封閉→44層進(jìn)行角部和空缺位置的加補→平臺安全防護(hù)和密目網(wǎng)的搭設(shè)→掛架、模板分離及修補→平臺板及桁架分離→用角鋼進(jìn)行拉結(jié)→外圍四個角部進(jìn)行拆除(對稱拆除原則)→外圍中間部分進(jìn)行拆除。

桁架拆除部分,首先彈出拆除邊緣線,線條明晰,采用專用標(biāo)志,防止工人錯拆。

將拆除部分通過Tekla模型計算重量、重心,并根據(jù)計算結(jié)果布置吊點,焊接吊耳。

拆除工作全程需要塔吊對拆除構(gòu)件在托吊狀態(tài)下進(jìn)行,為防止桁架在分離瞬間出現(xiàn)晃動,對施工人員造成傷害,拆除前將拆除部分的桁架設(shè)攬風(fēng)繩,桁架上下弦與留置部分的桁架上下弦采用L70×8的角鋼進(jìn)行拉接,角鋼與弦桿采用段焊,拆除部分與留置段完全脫離,施工人員都離開工作區(qū),采用氣割將角鋼切斷,開始吊裝作業(yè)。

4 結(jié)語

中國國際絲路中心大廈核心筒施工采用自主研發(fā)的智能化頂升平臺進(jìn)行施工,整個平臺分為四層,每一層均能滿足不同功能性施工需要。在核心筒39層—44層斜墻轉(zhuǎn)換層施工時,通過對智能化平臺桁架、掛架及模板進(jìn)行拆改設(shè)計,保證在每一層頂升后能滿足鋼筋、鋼柱及混凝土澆筑施工順利,拆改容易,安全可靠,適用性高,該斜墻轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)為以后類似工程提供了寶貴經(jīng)驗。