大型雕塑鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝

張傳寧 張斌 鄭紅衛(wèi)

廣州中虹建設(shè)工程有限公司 廣東 廣州 510620

引言

本工程項(xiàng)目為大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)雕塑，施工地點(diǎn)位于河道水面，造型復(fù)雜無先例，受方案確定和河道水文條件制約，施工工期被壓縮到三個(gè)月，只有常規(guī)工期的1/3，施工方案經(jīng)反復(fù)論證選用模塊化建造技術(shù)，將整體拆分13個(gè)小單元分塊同步制作，拼裝成上下兩個(gè)吊裝單元整體吊裝，兩吊裝單元外形和結(jié)構(gòu)重心與常規(guī)構(gòu)件區(qū)別很大，施工現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)造性采用雙機(jī)同側(cè)抬吊、高空接力平移、高空后調(diào)平等工藝措施現(xiàn)場(chǎng)成功完成現(xiàn)場(chǎng)吊裝，確保了工程按期完工。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于陜西省寶雞市鳳縣，雕塑工程坐落于嘉陵江鳳縣縣城雙石鋪鎮(zhèn)河道內(nèi)，為高出水面35m的立體鳳凰雕塑（如圖1所示）。

圖1 完成雕塑造型

該雕塑自湖水靜水面起算高度35m，主體下部為混凝土平臺(tái)，后尾中部設(shè)兩支撐柱，主體鳳凰造型自混凝土平臺(tái)起算高度30m，下部為大片白色浮云，后部為隨風(fēng)飄揚(yáng)九尾，兩翼翼展25.1m，主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)件為無縫鋼管，節(jié)點(diǎn)為管桁架相貫焊接和焊接球，雕塑外皮為S304不銹鋼板鍛打成型，次結(jié)構(gòu)為角鋼及圓管焊接[1]。

2 下部整體吊裝

本工程位于河道內(nèi)，當(dāng)?shù)貨]有具備加工條件室內(nèi)場(chǎng)地，且現(xiàn)場(chǎng)工期限定為3個(gè)月，綜合各方面條件，施工采用模塊化建造方式，利用河道水面燈具基礎(chǔ)已硬化場(chǎng)地，結(jié)合河道內(nèi)自行硬化地面，將雕塑外皮切分為13個(gè)單元同步加工，主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在加工廠完成加工散件現(xiàn)場(chǎng)拼裝，主體及雕塑外皮最終拼接成上下兩個(gè)吊裝單元進(jìn)行整體吊裝，盡最大可能減少高空作業(yè)，加快現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。

2.1 下部整體構(gòu)件

下部構(gòu)件高度14.2m，長(zhǎng)度32.6m，上部寬度5.31m，下部寬度7.78m，前半部分為雕塑身體下部和底部浮云，后半部分為雕塑飄揚(yáng)的尾部，雕塑尾部斷面尺寸小，無法配置主結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)僅前半部分有，整個(gè)下部構(gòu)件重量80%集中在前半段，形成“前重后輕，前強(qiáng)后弱”的整體格局。

2.2 下部整體構(gòu)件位置

下部構(gòu)件安裝平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高是水面上7m ，平臺(tái)厚度1m，主平臺(tái)設(shè)五根直徑1.8m混凝土柱支承，平臺(tái)后側(cè)設(shè)置兩根直徑1.8m混凝土柱支承尾部，高度分別為8.9m和8.5m，拼裝平臺(tái)為河道面，為水面下1m，下部構(gòu)件整體拼裝位置考慮吊裝需要，安排支承平臺(tái)側(cè)邊，盡可能靠近支承平臺(tái)。

2.3 下部整體構(gòu)件吊裝方案

選用兩臺(tái)500噸汽車吊，就位于下部構(gòu)件和支承平臺(tái)外側(cè)，兩臺(tái)吊車分別承受前后兩部分重量，起吊后，先將構(gòu)件整體提升略高于支承平臺(tái)高度，隨后兩臺(tái)吊機(jī)同步壓低吊臂將構(gòu)件平移，在構(gòu)件提升和平移期間兩臺(tái)吊機(jī)動(dòng)作嚴(yán)格控制同步，避免由于吊臂動(dòng)作不同步，引起兩吊機(jī)吊重分配波動(dòng)，以及被吊構(gòu)件額外應(yīng)力引起構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，構(gòu)件平移到位后緩慢下落，待構(gòu)件下部預(yù)留連接孔與支承平臺(tái)預(yù)埋連接錨栓對(duì)接，完成支承固定后吊機(jī)卸鉤，完成吊裝[2]。

2.4 實(shí)施情況

現(xiàn)場(chǎng)吊機(jī)于2018年5月17日上午到達(dá)，次日（18日）上午吊機(jī)就位，并配齊配重具備起吊條件，至下午6點(diǎn)完成吊裝構(gòu)件底部臨時(shí)支承清理開始起吊，歷時(shí)半小時(shí)完成（如圖2所示），起吊過程吊裝構(gòu)件沒有異常變形和異響，剛度較弱尾部不銹鋼外皮沒有發(fā)現(xiàn)變形破壞，表明兩吊機(jī)動(dòng)作同步協(xié)調(diào)，至晚9點(diǎn)，平臺(tái)和尾部?jī)芍芜B接施工完成，兩吊車卸鉤移位。

圖2 下部構(gòu)件起吊平移

3 上部整體吊裝

3.1 上部整體構(gòu)件

上部吊裝構(gòu)件高度15.9m，寬度25.0m，前后尺寸12.24m，左右基本對(duì)稱，由于兩翼向后側(cè)外伸，整體構(gòu)件重心在兩翼間構(gòu)件外部，構(gòu)件內(nèi)部為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，吊點(diǎn)選擇限制在結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)部位，吊點(diǎn)選擇在兩翼中部，吊點(diǎn)與重心偏心，起吊后構(gòu)件整體將后仰，用上部主體結(jié)構(gòu)的3D打印縮比模型模擬也得到證實(shí)，模型模擬結(jié)果預(yù)判后仰角度在10°左右[3]。

3.2 上部整體構(gòu)件位置

上部拼裝位置位于支承平臺(tái)偏右側(cè)前方，由于構(gòu)件形狀特殊重心偏高，地面拼裝過程外伸兩翼下部設(shè)置臨時(shí)支承結(jié)構(gòu)，吊裝前將全部拆除清理，構(gòu)件整體起吊離地后將無法再次落地，上部構(gòu)件的起吊過程不可逆，上下構(gòu)件對(duì)接面距離地面21m。

3.3 上部整體構(gòu)件吊裝方案

綜合起吊構(gòu)件位置和場(chǎng)地情況，將兩500t汽車吊站位選擇在上部構(gòu)件拼裝位置兩側(cè)，構(gòu)件離地后在低位將構(gòu)件進(jìn)行水平平移，轉(zhuǎn)移到支承平臺(tái)正前方，平移距離約15m，平移期間構(gòu)件重量在左右兩吊機(jī)有轉(zhuǎn)移過程，類似空中接力，由右側(cè)吊機(jī)為主逐步轉(zhuǎn)到左側(cè)吊機(jī)為主。

構(gòu)件離地后，明確預(yù)判構(gòu)件后仰，根據(jù)實(shí)際后仰角度及構(gòu)件底座前后高差，確定高空兩構(gòu)件對(duì)接是否需要調(diào)平，若確定調(diào)平將在構(gòu)件背部加焊調(diào)平桁架，并進(jìn)行地面調(diào)平測(cè)試，所測(cè)扳平構(gòu)件起吊力以選擇高空調(diào)平吊機(jī)。

將構(gòu)件提升至高空預(yù)設(shè)高度，兩吊機(jī)同步轉(zhuǎn)臂，將構(gòu)件后移至已就位下部構(gòu)件上空，降低高度將上構(gòu)件后側(cè)低位接口接近下構(gòu)件，此時(shí)上構(gòu)件前側(cè)接口將明顯高于后側(cè)接口，調(diào)平吊機(jī)就位，由接口部位人員將調(diào)平吊機(jī)吊鉤掛上調(diào)平桁架末端，調(diào)平吊機(jī)緩慢加力，將后仰的上構(gòu)件扳平[4]。

三臺(tái)吊機(jī)同步下放，將調(diào)平后上構(gòu)件下放至對(duì)接面可施工高度，接口位置施工人員進(jìn)行接口法蘭盤連接螺栓對(duì)穿及擰緊作業(yè)，之后調(diào)平吊機(jī)卸鉤撤離，兩主吊機(jī)逐步卸載，但仍需維持鋼絲繩緊繃受力狀態(tài)，接口施工人員進(jìn)行接口法蘭盤對(duì)接焊接作業(yè)，待全部對(duì)接法蘭焊接完成后，兩吊機(jī)完全卸載，卸鉤撤離，完成吊裝作業(yè)。

3.4 實(shí)施情況

3.4.1 起吊及空中平移。2018年5月18日下午2點(diǎn)開始上構(gòu)件吊裝，離地后整體構(gòu)件后仰明顯，平移過程左側(cè)遠(yuǎn)處吊機(jī)吊臂外伸角度較平，吊臂剛度較弱，兩吊機(jī)間空中接力重量轉(zhuǎn)移過程中，構(gòu)件在空中有短暫急速下墜，幸虧左側(cè)吊機(jī)實(shí)際及時(shí)反應(yīng)加力，將下墜構(gòu)件剎停在半空。

3.4.2 增設(shè)調(diào)平桿及試調(diào)平。完成橫向平移后，將上部構(gòu)件緩慢下方至接近地面位置，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)綜合研判，構(gòu)件整體后仰，底座前后離地距離相差約25cm，嚴(yán)重影響高空對(duì)接，確定按預(yù)案連夜在構(gòu)件后側(cè)增設(shè)調(diào)平桁架，至晚九點(diǎn)調(diào)平桁架完成焊接，現(xiàn)場(chǎng)安排70t汽車吊進(jìn)場(chǎng)調(diào)平測(cè)試，經(jīng)反復(fù)調(diào)整起吊力，歷時(shí)2h完成，為隨后的高空調(diào)平打下基礎(chǔ)。

3.4.3 二次起吊及調(diào)平。次日上午9點(diǎn)48分開始二次起吊，如圖3所示，底部后側(cè)為調(diào)平桁架，兩主吊機(jī)同步抬升轉(zhuǎn)臂，歷時(shí)12分，于10點(diǎn)整將上構(gòu)件吊運(yùn)至下構(gòu)件接口位置，調(diào)平吊機(jī)就位，另配50t吊機(jī)一臺(tái)用于保障高空掛鉤人員安全，此時(shí)二大二小四臺(tái)吊機(jī)同步作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)地面人員嚴(yán)密監(jiān)控謹(jǐn)防吊機(jī)吊臂碰撞，對(duì)接面前后明顯偏差，由于調(diào)平過程經(jīng)歷過地面測(cè)試，高空調(diào)平過程歷時(shí)30min順利完成，之后按計(jì)劃三吊機(jī)同步下放，于11點(diǎn)開始對(duì)接面安裝螺栓對(duì)穿安裝，前期上下兩個(gè)部分主體構(gòu)件為配對(duì)制作，對(duì)接面11處，連接面共計(jì)88套連接螺栓全部順利對(duì)穿，期間未動(dòng)火擴(kuò)孔，全部對(duì)接工作于下午近3點(diǎn)完成[5]。

圖3 構(gòu)件二次起吊

4 結(jié)束語

采用模塊化建造方式分塊制作，拼裝層上下兩個(gè)吊裝單元進(jìn)行整體吊裝，極大壓縮工期，對(duì)提高施工質(zhì)量和降低安全事故概率有幫助，下部構(gòu)件左右重量、剛度分布不均，嘗試雙機(jī)抬吊模式同步抬升，上部構(gòu)件雙機(jī)空中接力完成水平移位，并打破地面調(diào)平后起吊常規(guī)，創(chuàng)造性采用三機(jī)配合高空調(diào)平模式完成整體吊裝，為日后大體量特殊體型構(gòu)件整體吊裝提供借鑒。