大型體育館大懸挑旋風(fēng)梯施工技術(shù)

張亞偉，徐守華，王 晉，王光武，呂經(jīng)誠，劉 智，袁貴福，艾 維，李鉉誠

(1.成都華潤置地驛都房地產(chǎn)有限公司，四川 成都 610100；2.中建三局集團有限公司西南分公司，四川 成都 610041)

1 工程概況

東安湖體育公園三館項目位于成都市龍泉驛區(qū)，場地西側(cè)為車城大道、北側(cè)為成渝高速，包括多功能體育館、小球館、游泳跳水館、體育運動公園、室外停車場及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施。三館項目總建筑面積約19.9萬m2，多功能體育館總建筑面積為90 169.37m2。

多功能體育館旋風(fēng)梯采用大跨度懸挑結(jié)構(gòu)，體育館屋面尺寸為147m×144m，建筑高度為44.85m。多功能體育館共布置20個旋風(fēng)梯，每個樓梯為3跑，第1跑高9.7m，第2,3跑高8.4m，四周主要通過外立面柱懸挑出的混凝土梁進行受力，梯梁最大截面尺寸為600mm×1 780mm，梯板與平臺板厚為150mm。第1跑旋風(fēng)梯重約500t，四周懸挑長度為4.3m(見圖1)。

圖1 旋風(fēng)梯效果

2 施工總體思路

體育館旋風(fēng)梯較高，懸挑荷載較大，根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗，結(jié)合本工程結(jié)構(gòu)特點，經(jīng)綜合考慮后，采用局部工字鋼支撐+滿堂架流水施工+自密實混凝土澆筑的施工方法。體育館四周外立面均有旋風(fēng)梯，4個區(qū)域同步獨立施工。

支撐架采用盤扣滿堂架進行流水澆筑(梁尺寸較大處立桿間距450mm，步距1 500mm)，因受力鋼筋布置密集，混凝土澆筑時易振搗不密實，因此選用自密實混凝土。旋風(fēng)梯混凝土強度達到100%方可拆模，以確保整個旋風(fēng)梯的質(zhì)量與成型效果。單跑樓梯分3個階段進行流水澆筑，保證整體施工進度。由于旋風(fēng)梯為大懸挑結(jié)構(gòu)，荷載重達5 000kN， 兩側(cè)梯梁澆筑下方搭設(shè)模板受力存在困難，因此第1跑樓梯的混凝土成型拆模后，安裝型鋼懸挑，以滿足整個樓梯澆筑時的受力要求。

確定各樓梯的分布位置、施工分段與相應(yīng)建造順序，便于選擇合理的支撐體系和建筑材料，使施工組織順利(見圖2)。

圖2 各層樓梯施工分段

各樓梯施工順序如下：①搭設(shè)第1階段滿堂架，澆筑第1跑旋風(fēng)梯混凝土；②在完全硬化的第1跑混凝土樓梯上搭設(shè)第2階段滿堂架，支設(shè)模板，澆筑第2跑旋風(fēng)梯；③深化設(shè)計型鋼柱與梯梁的鋼筋節(jié)點；④搭設(shè)第3階段滿堂架；⑤澆筑型鋼柱節(jié)點處的自密實混凝土，第3跑旋風(fēng)梯混凝土整體澆筑成型。按照上述方法進行施工，能最大限度提升施工速度，保證施工質(zhì)量與成型效果。

3 施工難點及解決措施

3.1 鋼柱、梯梁交叉節(jié)點混凝土澆筑

由于型鋼柱與旋風(fēng)梯梯梁連接處的鋼筋分布密集，澆筑混凝土?xí)r使用常規(guī)振動棒難以將混凝土振搗密實，同時影響結(jié)構(gòu)安全，因此采用同強度等級的自密實混凝土進行分層澆筑，確保節(jié)點施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全。自密實混凝土澆筑節(jié)點如圖3所示。

圖3 自密實混凝土澆筑復(fù)雜節(jié)點

3.2 大懸挑結(jié)構(gòu)滿堂架支撐設(shè)計

結(jié)合以往工程經(jīng)驗并采用相應(yīng)軟件進行驗算，采用盤扣式滿堂架支撐，立桿間距900mm。由于旋風(fēng)梯為梁式樓梯，內(nèi)側(cè)架空結(jié)構(gòu)居多，加之兩側(cè)梁截面較大，內(nèi)側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)梯梁尺寸為400mm×1 780mm， 外側(cè)尺寸為300mm×1 780mm。為保證旋風(fēng)梯兩側(cè)大梁支撐，在滿堂架相應(yīng)立桿底部設(shè)置I16，工字鋼穿過兩側(cè)樓梯梁反坎，工字鋼與預(yù)留洞口間隙采用木楔塞緊，全部立桿布置在工字鋼上，工字鋼相應(yīng)位置焊接100mm長φ25鋼筋作為定位筋，工字鋼伸出樓梯梁邊各250mm，預(yù)留洞口尺寸120mm×200mm，后期采用高一等級的細(xì)石混凝土進行填補，如圖4所示。

圖4 三維實體放樣模擬

3.3 鋼柱、梯梁交界處鋼筋深化設(shè)計

本工程旋風(fēng)梯主要依托型鋼柱外挑出的梯梁進行受力，此處梯梁與型鋼柱的鋼筋十分密集，且交錯復(fù)雜，給施工造成很大困難。

施工前運用Revit對兩個受力構(gòu)件交接處的鋼筋進行建模，確保每根鋼筋在三維模型中進行可視化處理，優(yōu)化潛在碰撞問題，合理分配布置每根鋼筋的下料，不僅保證施工可行性，還可確保鋼筋利用的高效性。同時，與設(shè)計進行及時溝通，將部分鋼筋改為向下彎錨，避免鋼筋過于密集，為降本增效提供解決方案。

3.4 安全防護深化設(shè)計

受旋風(fēng)梯結(jié)構(gòu)影響，外架連墻件存在無處生根的情況，只能在每個旋風(fēng)梯邊梁處埋設(shè)連墻件，最大設(shè)置條件為五步一跨，無法滿足規(guī)范要求的兩步三跨或三步兩跨。且結(jié)構(gòu)施工時只能靠相應(yīng)樓層的抱柱進行拉結(jié)，主體育館四周柱間距為13.5m，每個抱柱不能保證外架與主體結(jié)構(gòu)柱進行有效拉結(jié)，混凝土澆筑前安全防護難度大。

因此旋風(fēng)梯施工過程中采取外架抱柱措施的同時，樓梯斜梁使用連墻件沿旋風(fēng)梯斜梁每跨搭設(shè)1道，連接外架與樓梯。經(jīng)過計算，抗滑移滿足要求，解決現(xiàn)場旋風(fēng)梯施工過程中安全防護難度大、可靠性差的問題，如圖5所示。

圖5 外架加強連接

3.5 分階段施工深化設(shè)計

旋風(fēng)梯在室外平臺處起步，支撐架基礎(chǔ)在體育館主體結(jié)構(gòu)后澆帶內(nèi)側(cè)，設(shè)置在室外平臺結(jié)構(gòu)板上，旋風(fēng)梯下部室外平臺結(jié)構(gòu)板在后澆帶封閉前為懸挑結(jié)構(gòu)，最底層旋風(fēng)梯混凝土強度達到100%前不得拆除旋風(fēng)梯下層室外平臺支模架，如圖6所示。

圖6 旋風(fēng)梯第1階段施工

第2階段旋風(fēng)梯(18～26.4m)范圍內(nèi)滿堂架立桿落在下層旋風(fēng)梯上，立桿基礎(chǔ)為旋風(fēng)梯踏步。旋風(fēng)梯兩側(cè)梯梁外側(cè)立桿從下層相應(yīng)立桿處接長，此排立桿基礎(chǔ)為室外平臺(8.3m)，立桿接長采用對接扣件，滿堂架搭設(shè)時對齊上下層立桿，外側(cè)立桿最大長度18.1m。考慮旋風(fēng)梯兩側(cè)最外排立桿傳遞2層樓梯荷載，對室外平臺結(jié)構(gòu)板進行回頂加固處理，即26.4m以下旋風(fēng)梯施工完成前，不得拆除旋風(fēng)梯所在范圍內(nèi)的室外平臺滿堂架，如圖7所示。

圖7 旋風(fēng)梯第2階段施工

旋風(fēng)梯內(nèi)側(cè)架空結(jié)構(gòu)居多，且兩側(cè)梁截面較大，為保證旋風(fēng)梯兩側(cè)大梁的支撐，第3階段在滿堂架相應(yīng)立桿底部設(shè)置I16，工字鋼穿過兩側(cè)樓梯梁反坎，工字鋼與預(yù)留洞口間隙采用木楔塞緊，全部立桿布置在工字鋼上，工字鋼相應(yīng)位置焊接100mm長φ25鋼筋做定位筋，工字鋼伸出樓梯梁邊各250mm，預(yù)留洞口尺寸120mm×200mm，后期采用高一等級的細(xì)石混凝土進行填補。

3.6 施工工作面保護措施

搭設(shè)外架后旋風(fēng)梯施工空間狹長，鋼管架料及鋼筋構(gòu)件吊裝極易與外架發(fā)生碰撞，存在嚴(yán)重的安全隱患。同時，受工作面限制，旋風(fēng)梯混凝土采用塔式起重機+料斗的方式澆筑，澆筑時料斗極易碰撞外架，施工時配備管理人員進行旁站指揮，確保料斗運輸安全。

4 結(jié)語

通過研究已有施工方法，提出工字鋼+盤扣滿堂架流水施工法，有效解決施工中遇到的難題，成功完成大懸挑旋風(fēng)梯施工。

1) 通過采用自密實混凝土澆筑型鋼柱與梯梁交叉節(jié)點，保證施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全，確保旋風(fēng)梯一次成型，有效提高旋風(fēng)梯的觀感質(zhì)量。

2)分階段工字鋼+盤扣滿堂架支撐形式為快拆快搭，在保證結(jié)構(gòu)受力安全的同時極大縮減工期、降低施工成本，同時利用已成型、具備受力條件的下部樓梯結(jié)構(gòu)提供支撐，可保證材料流轉(zhuǎn)，減少滿堂架用量。

3)采用Revit軟件對各施工階段進行建模，提前熟悉各階段施工布置及各節(jié)點施工重點，同時分析已有建筑模型，方便施工交底時各隊伍提前發(fā)現(xiàn)問題，及時進行處理，確保施工進度，減少返工次數(shù)和材料浪費。