建筑的進(jìn)步-超萬(wàn)噸級(jí)鋼結(jié)構(gòu)整體提升

建筑的進(jìn)步——超萬(wàn)噸級(jí)鋼結(jié)構(gòu)整體提升位于北京*****外的****圖書館近幾年一直被工地包圍著，在它的外圍有兩個(gè)工程在同時(shí)施工：一個(gè)是地鐵***號(hào)線工程；另一個(gè)是***圖書館二期工程，也叫做****圖書館***圖書館工程，由****建工集團(tuán)****分公司承建。****圖書館二期工程是在2005年2月份開(kāi)工的，現(xiàn)在大部分的建設(shè)工作已經(jīng)完成，二期工程開(kāi)館的時(shí)間也被定在了今年的7月28號(hào)，目前****建工集團(tuán)正在做外圍配套管線及室外工程的施工?！艾F(xiàn)在正進(jìn)行竣工前的保潔清理及各專業(yè)的調(diào)試驗(yàn)收工作，甲方希望我們盡快地完成所有施工，我們也在加班加點(diǎn)，爭(zhēng)取早日把工程移交給甲方，早一天投入使用?！?***建工集團(tuán)***分公司總工程師、***圖書館二期工程總工程師****告訴記者。******二期工程是國(guó)家“九五”期間的重點(diǎn)建設(shè)工程，同時(shí)也是北京2008奧運(yùn)會(huì)的重要配套設(shè)施，這樣的工程其建設(shè)的意義自然非同一般，因此文化部、****圖書館等有關(guān)部門對(duì)工程建設(shè)給予了極大的重視。建筑設(shè)計(jì)是由***建筑設(shè)計(jì)研究院完成的。該建筑由地下3層和地上5層組成，2層以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部為鋼結(jié)構(gòu)，建筑檐高27m.鋼結(jié)構(gòu)施工是這個(gè)工程的關(guān)鍵，也是難度最大的部分。艱苦的方案設(shè)計(jì)階段在項(xiàng)目招標(biāo)時(shí)，甲方***圖書館邀請(qǐng)了11家具有房屋建筑工程總承包特級(jí)資質(zhì)的施工單位參與投標(biāo)，其中包括北京***集團(tuán)、北京***集團(tuán)、***建設(shè)集團(tuán)?！笆聦?shí)上，特級(jí)資質(zhì)的企業(yè)承擔(dān)這樣的工程應(yīng)該說(shuō)都是沒(méi)有問(wèn)題的，究竟誰(shuí)能夠在競(jìng)標(biāo)中勝出，就要看施工方案和價(jià)格方案了。”***建工集團(tuán)北京分公司工會(huì)主席、***圖書館二期工程黨支部書記***說(shuō)。為了在眾多強(qiáng)手中脫穎而出，***建工集團(tuán)北京分公司集中精力，目標(biāo)就是要打破常規(guī)，設(shè)計(jì)一個(gè)在成本控制、施工進(jìn)度控制、施工質(zhì)量等方面優(yōu)于對(duì)手的方案。******建工集團(tuán)北京分公司集中了公司內(nèi)部的技術(shù)力量，分做幾個(gè)技術(shù)小組，反復(fù)研究******二期工程的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)多次的方案制定、否定、完善后，最終制定了7個(gè)施工方案：高空散拼方案、地面拼裝整體提升方案、桁架提升其他構(gòu)件散拼方案、格構(gòu)柱做承力構(gòu)件整體提升方案、鋼管混凝土門式架做承力構(gòu)件整體提升方案、臨時(shí)混凝土構(gòu)件做承力構(gòu)件整體提升方案、建筑電梯井筒做承力構(gòu)件整體提升方案。接著******建工集團(tuán)北京分公司組織了公司內(nèi)部以及集團(tuán)的相關(guān)專家對(duì)所有方案進(jìn)行評(píng)審，評(píng)審的主要指標(biāo)是施工難易、安全控制、質(zhì)量控制、設(shè)備投入、工作投入、經(jīng)濟(jì)性和可行性。經(jīng)過(guò)多輪的對(duì)比分析，******建工集團(tuán)北京分公司決定用地面拼裝整體提升方案參與投標(biāo)。方案的制定過(guò)程用了大概4個(gè)月的時(shí)間，在這期間技術(shù)人員基本上每天都要挑燈夜戰(zhàn)，經(jīng)常要到深夜才能回家。“與常規(guī)施工方法先進(jìn)行3層以下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工、再進(jìn)行上部鋼結(jié)構(gòu)施工的方法相比，這個(gè)方案整體上屬于逆作法，無(wú)論是從施工工藝上還是經(jīng)濟(jì)角度衡量都優(yōu)于傳統(tǒng)方案?！?*****分析說(shuō)。在投標(biāo)時(shí)，******建工集團(tuán)北京分公司提交了地面拼裝整體提升方案，并將他們分析和研究的大量數(shù)據(jù)和可行性分析方案擺在了評(píng)標(biāo)專家、甲方和設(shè)計(jì)師面前，最終評(píng)標(biāo)專家被該方案打動(dòng)了，之后******建工集團(tuán)開(kāi)始和甲方商討工程開(kāi)工的具體時(shí)間和進(jìn)場(chǎng)時(shí)間。做了“減法”的鋼結(jié)構(gòu)拼裝進(jìn)駐工地后，******建工集團(tuán)首先做了施工前材料和機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備工作，然后開(kāi)始在地面上進(jìn)行******鋼結(jié)構(gòu)的拼裝。******建工集團(tuán)的施工方案，最大變化是把在20米高空進(jìn)行的鋼結(jié)構(gòu)拼裝工作轉(zhuǎn)化到地面上來(lái)進(jìn)行，這個(gè)轉(zhuǎn)變使鋼結(jié)構(gòu)拼裝的施工難度一下子降低了很多。“從安全、投資、進(jìn)度、施工質(zhì)量等各個(gè)方面考慮，地面拼裝都要比在高空施工容易掌握和控制。”******說(shuō)。鋼結(jié)構(gòu)的拼裝離不開(kāi)吊車，在地面施工中，******建工集團(tuán)所使用的吊車最大的噸位為150噸，一般項(xiàng)目也就是使用50噸左右的吊車，2臺(tái)就能滿足施工需要。據(jù)******估算，如采用常規(guī)的施工方法，吊車噸位至少是現(xiàn)在******工地使用的5倍以上。******建工集團(tuán)首先在地面上進(jìn)行了拼裝平臺(tái)施工，鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺(tái)主要包括兩個(gè)部分：40個(gè)拼裝平臺(tái)，28個(gè)支撐樁。拼裝平臺(tái)與支撐樁按照經(jīng)過(guò)精確計(jì)算的位置分布，這里面的支撐樁是主要的承重結(jié)構(gòu)，是臨時(shí)支撐樁，因?yàn)樵阡摻Y(jié)構(gòu)提升后，還要進(jìn)行基槽開(kāi)挖的施工，這時(shí)拼裝平臺(tái)就要被拆除，只保留支撐樁承載鋼結(jié)構(gòu)的重量。支撐結(jié)構(gòu)完成后，******建工集團(tuán)開(kāi)始了鋼結(jié)構(gòu)的拼裝工作，雖然在地面拼裝鋼結(jié)構(gòu)難度較小，但仍然有一些鋼結(jié)構(gòu)拼裝的難題需要解決，但這并沒(méi)有影響鋼結(jié)構(gòu)施工的進(jìn)度，鋼結(jié)構(gòu)拼裝最終在2006年3月完成。驚心動(dòng)魄的鋼結(jié)構(gòu)提升在施工過(guò)程中，******建工集團(tuán)組織公司內(nèi)部的技術(shù)人員和相關(guān)專家進(jìn)一步完善、細(xì)化了鋼結(jié)構(gòu)提升的方案，提出使用建筑電梯井筒做承重構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)地面散拼裝鋼結(jié)構(gòu)的整體提升。確定了這個(gè)方案后，******建工集團(tuán)邊進(jìn)行拼裝平臺(tái)及基槽開(kāi)挖邊對(duì)方案進(jìn)行論證和研討。在鋼結(jié)構(gòu)提升前，論證專家組提出，提升節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和提升平臺(tái)設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)整體提升的基礎(chǔ)，因此要高度重視。******建工集團(tuán)的施工人員也非常清楚這一點(diǎn)，事實(shí)上這也是他們下功夫最多的地方，“提升的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和提升平臺(tái)設(shè)計(jì)的文件和圖紙就有幾十公斤重，我們的設(shè)計(jì)和技術(shù)人員反復(fù)地驗(yàn)算這些數(shù)據(jù)，******建工集團(tuán)給他們的任務(wù)就是保證萬(wàn)無(wú)一失。”******嚴(yán)肅地說(shuō)。更為重要的是提升吊耳的設(shè)計(jì)，它是鋼結(jié)構(gòu)提升中惟一的提升連接點(diǎn)，因此它的設(shè)計(jì)和施工是鋼結(jié)構(gòu)提升的重中之重。******新館鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式以箱型為主，按照設(shè)計(jì)單位的要求，提升吊耳只能和箱型梁上翼緣板焊接，這無(wú)疑增加了吊耳的設(shè)計(jì)和施工的難度。在對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的受力情況進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?、?jì)算后，******建工集團(tuán)設(shè)計(jì)了4種不同的吊耳形式，吊耳整體為一個(gè)結(jié)構(gòu)鑄件，然后按照一級(jí)焊縫的要求與鋼結(jié)構(gòu)箱梁焊接在一起。由于分布位置、結(jié)構(gòu)形式不同，吊耳所承擔(dān)的重量也是不同的。在完成高難度的吊耳施工后，******建工集團(tuán)開(kāi)始鋼結(jié)構(gòu)整體提升的準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作的重點(diǎn)是施工設(shè)備和人員的配備。據(jù)******回憶，前期的準(zhǔn)備工作很緊張，******建工集團(tuán)所有的施工人員都很清楚：前期工作做得是否充分直接關(guān)系著鋼結(jié)構(gòu)的提升能否成功。在鋼結(jié)構(gòu)提升前，******建工集團(tuán)邀請(qǐng)專家組進(jìn)行最后一次提升方案匯審。匯審后專家對(duì)鋼桁架與建筑核心筒之間的設(shè)計(jì)最小間距為50mm提出了質(zhì)疑，專家認(rèn)為50mm的間距太小，在提升過(guò)程中即使出現(xiàn)細(xì)微的偏差，鋼桁架都會(huì)與建筑核心筒發(fā)生摩擦，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)提升的失敗。******建工集團(tuán)的施工人員對(duì)專家的質(zhì)疑給予了高度重視，他們?cè)僖淮螌?duì)鋼結(jié)構(gòu)提升的方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析、研究，這次研究的重點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)提升的過(guò)程控制。經(jīng)過(guò)縝密的分析，******建工的施工人員認(rèn)為這個(gè)方案是可行的，不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。一方面他們對(duì)核心筒的施工精度很有信心，另一方面他們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)提升方案過(guò)程控制的科學(xué)性很有把握。即便是這樣，******建工集團(tuán)的施工人員還是對(duì)施工中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題分別做了應(yīng)急預(yù)案。所有的努力都是為了保證鋼結(jié)構(gòu)提升的成功。在2006年10月11日，******建工集團(tuán)開(kāi)始了重達(dá)10388噸鋼結(jié)構(gòu)的整體提升?！坝捎谥虚g鋼屋架剛度較小，所以我們?cè)谥虚g南北兩側(cè)搭建了4個(gè)工裝架作為輔助的承重平臺(tái)。”******補(bǔ)充說(shuō)。******建工集團(tuán)在6個(gè)核心筒和4個(gè)工裝架組成的施工平臺(tái)上，根據(jù)受力情況的不同安裝了數(shù)量和噸位不同的提升油缸，提升油缸的纜繩通過(guò)在平臺(tái)上預(yù)制的圓孔放到施工平臺(tái)以下，并在上面穿入提升油缸內(nèi)。******新館鋼結(jié)構(gòu)的提升高度為15.65m，在鋼結(jié)構(gòu)提升過(guò)程中，由于在同一核心筒上，各吊點(diǎn)之間的距離很近，結(jié)構(gòu)剛度大，對(duì)位置同步控制極其敏感。只要位置稍有差別，就會(huì)因各點(diǎn)的負(fù)載重新分配而發(fā)生較大的波動(dòng)，很可能引起結(jié)構(gòu)的不安全。據(jù)******介紹，只要鋼結(jié)構(gòu)在提升過(guò)程中發(fā)生2~3公分的位移，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的受力情況就會(huì)發(fā)生20~30%變化，大概會(huì)有200噸左右的受力變化。在提升過(guò)程中，為了保證鋼結(jié)構(gòu)提升的精確同步控制，他們應(yīng)用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)位移、載荷和結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。除了終端的計(jì)算機(jī)控制外，******建工集團(tuán)還在提升設(shè)備上安裝了行程傳感器（測(cè)量油缸行程）、油壓傳感器（測(cè)量載荷）、長(zhǎng)距離傳感器（測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)絕對(duì)位移），精確的測(cè)量、精準(zhǔn)的控制有效地保證了鋼結(jié)構(gòu)提升的成功。鋼結(jié)構(gòu)提升完成后，******建工集團(tuán)開(kāi)始進(jìn)行核心筒勁性柱建設(shè)及Y型支撐的安裝。這個(gè)過(guò)程有60天左右，在這60天里為了保證工人的施工安全，******建工集團(tuán)做了很多的工作，比如解決土鋼結(jié)構(gòu)的避雷，制定工人施工時(shí)用電的安全措施、安全的保衛(wèi)措施等?！?萬(wàn)多噸的鋼結(jié)構(gòu)懸在上面，我們的心也都懸在上面。”******這樣形容當(dāng)時(shí)的緊張心情。卸載是******新館鋼結(jié)構(gòu)工程的最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工質(zhì)量的最終檢驗(yàn)，直接關(guān)系到工程施工的成敗。2006年12月28日上午10時(shí)，******二期工程萬(wàn)噸鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體回落，整個(gè)回落過(guò)程在技術(shù)人員的精心調(diào)控和嚴(yán)密監(jiān)測(cè)下進(jìn)展順利。12月28日下午4時(shí)，萬(wàn)噸鋼結(jié)構(gòu)整體回落600㎜，與6個(gè)核心筒的36個(gè)對(duì)接點(diǎn)安全、準(zhǔn)確地對(duì)接。鋼結(jié)構(gòu)卸載的成功，標(biāo)志著******建工集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)整體提升方案的成功?！翱偨Y(jié)出了一整套鋼結(jié)構(gòu)整體提升的工藝?！?/p>