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      新建湖北鄂州民用機(jī)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)中心鋼結(jié)構(gòu)工程施工方案比選研究

      2022-07-18 11:26:08陳立軍呂驊昕陳嘉鋒
      建筑施工 2022年3期
      關(guān)鍵詞:汽車吊履帶吊塔吊

      楊 震 陳立軍 呂驊昕 周 映 陳嘉鋒

      浙江中天恒筑鋼構(gòu)有限公司 浙江 杭州 310008

      1 工程概況

      1.1 總體工程概況

      新建湖北鄂州民用機(jī)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)中心由主樓、指廊、航材庫(kù)和機(jī)組休息區(qū)組成,平面呈“工”字形,東西最長(zhǎng)695.65 m,南北最寬528 m,建筑面積53.51萬(wàn) m2(圖1)。按設(shè)計(jì)圖紙分區(qū),分別為A1—A6區(qū),其中A1—A4主樓4層,A5、A6主樓2層。建筑最大檐口高度為42 m,1—4層層高分別為11.3、10.8、9.8、7.3 m。沿南北方向,機(jī)場(chǎng)綜合管廊從轉(zhuǎn)運(yùn)中心陸側(cè)指廊和主樓地下穿過(guò),其中主樓段綜合管廊長(zhǎng)約860 m,與轉(zhuǎn)運(yùn)中心共建。

      圖1 鄂州民用機(jī)場(chǎng)效果圖

      1.2 鋼結(jié)構(gòu)工程概況

      本工程主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu),樓板采用鋼筋桁架樓承板,其中鋼柱主要規(guī)格為B950 mm×1 900 mm×50 mm×50 mm、B1 000 mm×1 000 mm×50 mm×50 mm等,鋼梁主要為H(1 800~1 200)mm×500 mm×20 mm×35 mm、H1 200 mm×500 mm×20 mm×35 mm等,鋼材材質(zhì)為Q390C、Q355B,總用鋼量約為10萬(wàn) t;根據(jù)設(shè)計(jì)防震縫,將整個(gè)結(jié)構(gòu)劃分為6個(gè)區(qū)塊,分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6區(qū)塊,各區(qū)塊布置如圖2所示。

      圖2 鋼結(jié)構(gòu)分區(qū)布置示意

      2 場(chǎng)地條件

      運(yùn)轉(zhuǎn)中心周邊場(chǎng)地條件較為復(fù)雜:運(yùn)轉(zhuǎn)中心南側(cè)為陸側(cè)指廊,北側(cè)、東側(cè)以及西側(cè)均為空側(cè)停機(jī)坪;西側(cè)停機(jī)坪地基已處于施工階段,大部分區(qū)域已進(jìn)行硬化,承載力較高,但其余場(chǎng)內(nèi)路基未經(jīng)處理,僅主要臨時(shí)道路做回填處理,承載力較低;綜合管廊下穿南側(cè)指廊以及轉(zhuǎn)運(yùn)中心東側(cè)主結(jié)構(gòu),其中轉(zhuǎn)運(yùn)中心段綜合管廊長(zhǎng)約860 m,局部區(qū)段未完成澆筑,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工干擾較大;距結(jié)構(gòu)邊線15 m左右為施工道路,且道路為土方、土建、鋼結(jié)構(gòu)、停機(jī)坪等專業(yè)所共用,鋼結(jié)構(gòu)施工可占用時(shí)間短;鄂州每年3—6月為雨季,雨季時(shí)間跨度長(zhǎng),場(chǎng)地泥濘,施工較為困難。

      3 施工重難點(diǎn)

      1)施工質(zhì)量要求高。本工程需確保湖北省建設(shè)工程“楚天杯”獎(jiǎng)和中國(guó)建筑工程鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng),爭(zhēng)創(chuàng)中國(guó)建設(shè)工程魯班獎(jiǎng)、詹天佑獎(jiǎng)。梁柱節(jié)點(diǎn)均為全焊接節(jié)點(diǎn),安裝要求精度高,厚板(最大板厚50 mm)焊接接頭的抗層狀撕裂以及焊后殘余應(yīng)力釋放要求嚴(yán)。

      2)施工作業(yè)量大,工期要求緊。結(jié)合總包施工計(jì)劃,本工程地上鋼結(jié)構(gòu)計(jì)劃施工工期為2020年12月18日~2021年7月10日,共205 d,考慮春節(jié)假期以及冬雨季影響,實(shí)際施工工期較短。本工程鋼構(gòu)件數(shù)量約為45 000件,鋼筋桁架樓承板約10 000件,吊次數(shù)量多。如何在205 d內(nèi)完成約55 000件構(gòu)件的安裝是本工程的難點(diǎn)。

      3)現(xiàn)場(chǎng)管理難度大。本工程施工占地面積大。如何在A1—A6基礎(chǔ)上細(xì)分區(qū)域,使構(gòu)件從深化、加工制作,直至現(xiàn)場(chǎng)安裝按要求完成是一項(xiàng)難點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)涉及停機(jī)坪、綜合管廊、機(jī)電設(shè)備等多個(gè)專業(yè)穿插施工,如何統(tǒng)籌兼顧,使機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)有條不紊地推進(jìn)是現(xiàn)場(chǎng)管理的另一項(xiàng)重難點(diǎn)。

      4 基本施工方案的選擇

      4.1 基本施工順序

      根據(jù)本工程抗震縫設(shè)置,將施工區(qū)域劃分為A1—A6。綜合施工現(xiàn)場(chǎng)條件以及各專業(yè)配合等因素,施工順序可分為以下2種情況。

      施工順序1:A1—A4從結(jié)構(gòu)中心脊線開(kāi)始向東西兩側(cè)分別退裝,A5—A6由南側(cè)向北側(cè)進(jìn)行安裝。該施工順序的優(yōu)勢(shì)為:工作面大,可鋪開(kāi)進(jìn)行安裝作業(yè),有利于工期推進(jìn);由中間往兩側(cè)對(duì)稱安裝焊接,有利于控制由于焊接收縮導(dǎo)致的整體結(jié)構(gòu)的焊接變形。該施工順序的缺點(diǎn)為:機(jī)電設(shè)備等專業(yè)需從最邊跨施工開(kāi)始施工,無(wú)法形成流水,可能造成其余專業(yè)施工工期壓力較大,但仍可通過(guò)增加機(jī)械和人工或者優(yōu)化調(diào)整局部施工組織減小對(duì)其余專業(yè)的施工影響。

      施工順序2:A1—A4均從結(jié)構(gòu)西側(cè)開(kāi)始向東側(cè)進(jìn)行安裝,A5—A6由南側(cè)向北側(cè)進(jìn)行安裝。該施工順序相對(duì)施工順序1,可以與機(jī)電設(shè)備等其余專業(yè)形成流水作業(yè);該施工順序的缺點(diǎn)是:由于大工作面相較于施工順序1要少一半,雖然可增加機(jī)械采用階梯式安裝,但后期機(jī)械降效仍較為嚴(yán)重;非對(duì)稱安裝以及焊接可造成框架整體結(jié)構(gòu)由西側(cè)往東側(cè)傾斜,不利于安裝質(zhì)量控制。

      綜上所述,考慮施工工期壓力、安裝質(zhì)量控制以及人力、機(jī)械降效所可能造成的成本增加,最終選擇施工順序1作為基本安裝順序。

      4.2 機(jī)械選擇

      僅考慮傳統(tǒng)起重機(jī)械,具體機(jī)械選擇有以下4種可能。

      1)沿結(jié)構(gòu)外圈布置移動(dòng)式塔吊。優(yōu)點(diǎn):利用移動(dòng)式塔吊的機(jī)動(dòng)性,降低塔吊配置數(shù)量的同時(shí),可實(shí)現(xiàn)施工工作面的全覆蓋;利用移動(dòng)式塔吊較大的工作半徑,可直接將構(gòu)件從堆場(chǎng)起吊,減少構(gòu)件場(chǎng)內(nèi)二次倒運(yùn);局部鋼構(gòu)件缺失,不影響整體施工(可后期補(bǔ)桿);塔吊位于主結(jié)構(gòu)外,不設(shè)預(yù)留孔洞,結(jié)構(gòu)一次施工成形。缺點(diǎn):移動(dòng)式塔吊的起重能力僅能滿足鋼梁吊裝,鋼柱吊裝仍需汽車吊或履帶吊配合;移動(dòng)式塔吊數(shù)量配置相對(duì)較少且塔吊的移動(dòng)以及加固存在技術(shù)間歇期,不利于工期控制;多塔移動(dòng)以及作業(yè)存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

      2)將塔吊固定布置于運(yùn)轉(zhuǎn)中心結(jié)構(gòu)之中。優(yōu)點(diǎn):局部鋼構(gòu)件缺失,不影響整體施工(可后期補(bǔ)桿);固定式塔吊規(guī)格較移動(dòng)式塔吊小,經(jīng)濟(jì)性好;塔吊數(shù)量配置多,滿足構(gòu)件吊次需求,施工工期有保障。缺點(diǎn):設(shè)預(yù)留孔洞,塔吊拆除后仍需進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)孔洞施工,不利于質(zhì)量以及工期控制;鋼柱吊裝以及部分未覆蓋區(qū)域仍需汽車吊或履帶吊配合;需配備相關(guān)設(shè)備鋼構(gòu)件二次倒運(yùn)。

      3)使用汽車吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。優(yōu)點(diǎn):方便靈活、工作效率高、轉(zhuǎn)場(chǎng)快;可根據(jù)需求及時(shí)調(diào)整機(jī)械數(shù)量及規(guī)格。缺點(diǎn):需配備相關(guān)設(shè)備進(jìn)行鋼構(gòu)件的二次倒運(yùn);對(duì)施工場(chǎng)地要求高;局部鋼構(gòu)件缺失對(duì)施工影響大,對(duì)構(gòu)件供給要求高。

      4)使用履帶吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。優(yōu)點(diǎn):較方便靈活、工作效率較高、轉(zhuǎn)場(chǎng)較快,起重量大,可以吊重行走;可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整數(shù)量及規(guī)格;場(chǎng)地適應(yīng)性好。缺點(diǎn):需配備相關(guān)設(shè)備進(jìn)行鋼構(gòu)件二次倒運(yùn);局部鋼構(gòu)件缺失對(duì)施工影響大,對(duì)構(gòu)件供給要求高;安拆較煩瑣,起重臂不能自由伸縮,局限性較汽車吊大。

      根據(jù)從結(jié)構(gòu)中心脊線開(kāi)始向東西兩側(cè)分別退裝的施工順序,結(jié)合汽車吊的吊裝效率(每日工作量10 h增加至16 h),得到機(jī)械使用時(shí)間約15 000 h,方案1考慮降效至0.5,方案2考慮降效至0.7,方案4考慮降效至0.8,施工方案工效和經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比如表1所示。

      表1 施工方案工效及經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

      從表1可知,汽車吊方案相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)且工效較高,但結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件,本工程最終選擇以履帶吊為主、汽車吊為輔的吊裝作業(yè)方案。

      5 施工方案優(yōu)化

      5.1 臨時(shí)堆場(chǎng)及施工道路布置

      5.1.1 臨時(shí)堆場(chǎng)布置

      結(jié)構(gòu)外臨時(shí)堆場(chǎng)主要布置在主結(jié)構(gòu)的東西兩側(cè);場(chǎng)內(nèi)堆場(chǎng)布置在吊裝機(jī)械站位的下一軸線,隨結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)度變化從中心軸向東西兩側(cè)移動(dòng)。構(gòu)件應(yīng)集中設(shè)置、分區(qū)使用,便于管理并盡量鄰近場(chǎng)地,避免二次倒運(yùn)。

      5.1.2 施工道路布置

      場(chǎng)外施工主干道沿主結(jié)構(gòu)外邊線周圈布置;場(chǎng)內(nèi)進(jìn)貨通道以及臨時(shí)施工道路布置應(yīng)避免干涉主結(jié)構(gòu)且盡量不影響主體結(jié)構(gòu)施工。具體布置如圖3所示。

      圖3 臨時(shí)堆場(chǎng)及施工道路布置示意

      5.2 施工順序及機(jī)械布置優(yōu)化

      為使機(jī)電設(shè)備專業(yè)能提前進(jìn)入施工,做以下調(diào)整:施工區(qū)域在原來(lái)基礎(chǔ)上細(xì)分為7個(gè)施工區(qū)(將A1區(qū)分為A1-1、A1-2這2個(gè)區(qū)域),除A1-1、A5、A6外,每個(gè)區(qū)塊以中心脊線為基準(zhǔn),劃分為東西兩側(cè)施工分區(qū),采用退裝法從中間向東西兩側(cè)施工,A2、A3區(qū)塊各安排6臺(tái)80 t的履帶吊,A1-1、A1-2區(qū)塊安排7臺(tái)80 t履帶吊,A1-2區(qū)塊安排3臺(tái)80 t履帶吊;A4區(qū)塊安排8臺(tái)80 t履帶吊,A5、A6區(qū)塊各安排1臺(tái)80 t履帶吊。A1-1區(qū)由25軸向19軸施工,施工至該區(qū)最后跨間時(shí),從中間向東西兩側(cè)進(jìn)行施工。A4區(qū)塊超重、超長(zhǎng)的構(gòu)件區(qū)域安排2臺(tái)150 t的汽車吊和2臺(tái)110 t的汽車吊吊裝(圖4)。

      圖4 施工順序及機(jī)械布置示意

      5.3 供貨分區(qū)劃分

      根據(jù)本工程的施工順序以及吊裝機(jī)械的選擇,供貨按以下區(qū)域進(jìn)行劃分:A1-1區(qū)塊首先供給(L1—V1)/(24—25)軸以及(1/S1—1/N1)/(20—24)軸區(qū)塊構(gòu)件,接著同時(shí)供給(1/S1—V1)/(20—24)、(1/N1—L1)/(20—24)軸三跨構(gòu)件;A1-2區(qū)塊首先供給(1/S1—1/N1)/(14—19)軸區(qū)塊四跨構(gòu)件,接著同時(shí)供給(1/S1—V1)/(13—19)、(1/N1—L1)/(13—19)軸三跨構(gòu)件,最后供給A1區(qū)塊剩余構(gòu)件;A2—A4區(qū)塊先供給(1/S1—1/N1)軸靠結(jié)構(gòu)脊線四跨構(gòu)件,接著分別同時(shí)供給(1/S1—U1)、(1/N1—M1)軸兩跨構(gòu)件,最后供給剩余構(gòu)件(圖5)。

      圖5 供貨分區(qū)劃分示意

      6 結(jié)語(yǔ)

      本文結(jié)合新建湖北鄂州民用機(jī)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)中心鋼結(jié)構(gòu)工程施工,剖析了工程施工的重難點(diǎn),分析了可采用各個(gè)施工方案的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)實(shí)際采用的施工順序、機(jī)械布置以及劃區(qū)供貨進(jìn)行了細(xì)化[1-2]。整個(gè)過(guò)程可為類似工程借鑒。

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