栈桥板下劲性钢柱施工技术

摘要：高层建筑中，由于建筑高度较高，为满足地下室部分结构刚度要求，在混凝土柱、梁中往往增设钢结构，形成劲性结构。因此，从施工工序上讲，地下室部分结构施工中的钢柱吊装工况就尤为复杂。在施工过程中，避让支撑结构，在保证栈桥板上车辆通行的情况下，吊装其下方的钢柱就成为一大难题。本文通过一实际案例，介绍一种栈桥板下劲性钢柱吊装的方法，最大限度的减少钢结构吊装对栈桥破坏，在保证支撑栈桥稳定性的同时，不影响地下空间施工时材料的运输。

关键词：地下空间结构；栈桥；劲性钢结构；吊装洞口 0 引言

随着人类社会生产、物质和精神生活水平的提高和发展，越来越多的超高层建筑拔地而起，而且越来越高。地下室部分光采用混凝土结构已经很难满足上部结构传递下来的荷载要求。此时在混凝土柱、梁中往往增设钢结构，形成劲性结构，从而增加地下室柱、梁的刚度。但在地下室复杂的施工环境中吊装钢结构是相当复杂的。整个吊装过程中，涉及停支撑拆除顺序与钢结构吊装顺序的搭接，停机位置，栈桥下钢结构施工工艺等等。其中，如何顺利完成栈桥下方钢结构的吊装则成为加快地下室结构施工的关键所在，从而满足整个工程的工期要求。 1 工程概况

宝钢总部基地1#楼，位于世博B片区内，东为同一地块内中信大厦，南侧为博航路，西侧为国耀路，北侧为博成路。钢结构主要分布于塔楼和裙楼，塔楼上部结构采用钢管混凝土框架—核心筒结构，共有25层。裙楼上部结构为钢框架结构，共有5层。均采用压型钢板组合楼面。地下共有4层，B4层板面标高为﹣17.500m。1F楼面标高±0.000m相当于绝对标高﹢5.000m。

地下空间钢结构部分主要由核心筒十字劲性角柱、塔楼外围劲性钢柱、裙楼劲性钢柱。其中，塔楼核心筒四角内置十字劲性钢柱，从底板结构板面一直至机房屋顶层结构面；而塔楼外围钢框架主要包括箱型钢柱，箱型型钢柱之间的连梁，劲性钢柱由B2、B1层板起步。裙楼地下部分钢结构类型与塔楼外围相同，也为箱型钢柱，共计42根，数量众多且分布广泛，由B1层板起步。 2 施工工艺优化 2.1 施工方案

根据地下劲性钢柱与支撑系统栈桥相对位置分析，有一定数量的钢柱在栈桥下方，无法直接进行吊装。考虑到这种情况，靠近栈桥边的钢柱使用汽车吊沿栈桥下放至吊装位附近，再利用手拉葫芦完成最后的就位工作。处于栈桥正下放的钢柱，需在栈桥上进行开洞，利用汽车吊直接将钢柱通过洞口直接下贯到位。但开设的洞口需足够满足钢柱的下贯。由于洞口的尺寸完全取决于钢柱的截面尺寸，因此往往所需开设的洞口尺寸相对较大。同时，由于地下室部分钢柱存在多节，这就意味着此洞口需要重复利用。这就引出了另外一个问题。为满足栈桥上方材料的运输，这些洞口中较小的可以采用钢板进行遮盖并加以固定；而较大的洞口考虑车辆行驶的安全性，必须采用临时围挡进行隔离，这就降低了栈桥的运输能力，势必大大影响地下室结构施工的进度。 2.2 优化后方案

对于与支撑及栈桥无关的钢柱，可使用汽车吊直接安装；与支撑相碰的钢柱，吊装工作在支撑拆除之后进行，根据支撑拆除顺序及高度进行分段即可；与栈桥

相碰的钢柱，则必须解决就位问题。

由于栈桥对地下空间结构施工的重要，为了减少对栈桥的破坏，对其开设的吊装洞口尺寸进行优化。从原来洞口需满足钢柱下贯优化为满足钢丝绳及卸甲通过。在吊装过程中，利用吊机将构件就近放置于基坑内，随后将吊装用钢丝绳挂至吊机主钩并穿过吊装口。吊机主钩贴近栈桥板，待钢丝绳及卸甲与钢柱吊点连接完毕后起吊（如下图）。由于起吊过程中存在一定的水平下位移，需借助手拉葫芦保证钢柱平衡，并在钢柱底部加垫钢管帮助移动。钢柱就位后吊机落钩，利用两台全站仪从钢柱的从横两个轴向同时观测，柱底依靠千斤顶进行调整[1]。同时吊机缓缓起钩，将钢丝绳及卸甲一起从洞口带出，完成整个吊装工作。在定位调整完成之后，对钢柱进行焊接工作。由于本工程地下劲性钢柱截面形式基本为箱型劲性柱，仅核心筒内部为十字劲性柱。所以为有效控制焊接变形，采用对称焊的焊接工艺[2]。特别注意的是在十字劲性柱焊接的过程中，需合理制定焊接顺序，解决多焊缝交汇的问题，有效减少焊接应力的产生。

图1 钢丝绳下穿吊装洞口并生钩 3 控制要点

3.1 吊装器具选取

考虑最不利工况，栈桥下钢柱最大分段6.4m，单根重量最大为6.3t，B2层板起步标高为-11.000m。故钢柱均采用2点吊，一次起吊一根，使用5t卸甲2只。由于构件单根重量较重，考虑安全保险系数6倍[3]，需要满足强度要求，故选用1根21.5mm钢丝绳，单根走通。 3.2 栈桥洞口开设

由于洞口仅需满足钢丝绳下穿要求，其尺寸可尽量小，本工程开设的洞口均为15cm×15cm的洞口。洞口中心位置与钢柱截面中心重合。为保证在起吊过程中，避免钢丝绳左右摆动，被洞口边缘磨损造成安全事故。洞口利用水钻机械[4]进行开设，并对洞口栈桥面处进行处理，规避钢丝绳断裂风险。 3.3 施工后洞口处理

在吊装完成之后，需对洞口进行遮盖工作。本工程采用钢板遮盖，由于考虑到栈桥上需满足重车通过，在车辆行驶过程中，难免会造成钢板的移动。所以在钢板四周打入膨胀螺栓，与钢板面标高平齐，以限制钢板的位移，保证车辆行驶安全，待栈桥拆除前将钢板回收。

图2 钢柱就位完成 4 实际效益

4.1 钢构吊装效率

相对于传统的吊装方法，一步到位，上文阐述的施工方法，的确使钢结构的施工变得复杂，毕竟多了一道转驳工序。但是解决了施工后吊装洞口的处理问题。相较传统工艺，吊装洞口无法封闭的问题将一直延续至栈桥的拆除，极大得影响地下空间工程的施工。

4.2 栈桥车辆通行无阻碍

除去地下钢结构施工过程中，起吊机械对栈桥的占用，钢结构施工基本不影响其他专业。由于吊装洞口仅为15cm×15cm，即使不使用钢板进行遮盖，也同样不影响栈桥车辆的通行。若钢结构吊装洞口无法封闭，出于安全角度考虑，需采取措施进行遮盖；洞口过大的话，遮盖材料刚度不够时，则必须实施临时围挡。这样，整个栈桥的运输能力将大打折扣，甚至使整个栈桥板上交通瘫痪。

由于在地下结构部分施工过程中，为加快施工的进度，需要大量的材料吊运至基坑内，所以保持栈桥的通畅就显得极其重要。 5 总 结

在高层建筑施工过程中，地下室的施工一直都是整个工程中最复杂的阶段，需要各个专业相互配合，传统施工工艺的实施过程中，一些问题会被突显出来，大大制约整个工程的进度。通过本工程对栈桥板下劲性钢柱施工工艺的优化，保证了栈桥上车辆的无阻碍通行，为今后类似工程提供了一种有效且便利的施工方法。

参考文献：

[1]汪青山.高层建筑劲性柱施工之钢柱吊装.《建筑施工》.2009

[2] 康少杰、秦宾、陈亮、陆俊杰、肖林林、牟信澄.箱形+工字形的巨型钢柱焊接工艺研究.《建筑施工》.2014

[3] 刘丙宇、李元昆.劲性钢结构柱的工艺控制.《建筑技术》.2017

[4] 李俊、雍毅、潘峰.深基坑混凝土支撑拆除新技术.《隧道建设》.2013