珠海機場綜合交通樞紐項目鋼結構施工方案評選

李聰聰，唐明成，楊高勇，張樂樂，馬勛宇

（中國建筑第二工程局有限公司，廣東 珠海 519000）

1 引言

鋼結構憑借其強度高、相對質量小、抗震性好、造型美觀、施工速度快等優點，已被廣泛應用于大空間、大跨度建筑領域。我國大力發展基礎設施建設，這些大型工程的完成離不開如今日益成熟的鋼結構安裝技術。本文基于珠海機場綜合交通樞紐項目鋼結構施工，分析介紹了4 種不同的鋼結構安裝施工方案在機場基礎設施建設施工中的應用，在施工部署、施工工藝、施工所需時間和經濟效益等方面進行比較分析，并對其進行了總結。

2 工程概況

珠海機場綜合交通樞紐項目一期工程（一標段）（以下簡稱為機場樞紐項目）位于廣東省珠海市金灣區珠海機場北側。項目地上2 層，地下2 層，局部地下3 層，結構為框架結構+鋼結構網架屋蓋體系。本項目鋼結構主要分布于屋蓋、采光頂、客車站臺、觀光電梯。鋼材主要材質為Q355B、Q420B，總工程量為1 544 t，其中屋面網架重達1 360 t。

3 鋼結構安裝施工方案

3.1 汽車吊下底板吊裝方案

汽車吊作為鋼結構安裝的重要施工機械，也是方案施工中主要垂直運輸工具，在選擇與布置中需要綜合考慮施工現場的影響因素。結構施工時，結構南側區域范圍內負二層、負一層結構板預留后做，汽車吊下底板時，在南側高架橋上采用吊裝半徑15 m 的350 t 汽車吊吊裝300 t 汽車吊及50 t 汽車吊下底板。屋面鋼結構安裝完畢后，從原位置吊裝退出[1]。

施工部署：由屋蓋鋼結構采用300 t 汽車吊站在機場樞紐商業區中庭底板上吊裝屋蓋桁架，同時采用50 t 汽車吊進行桁架拼裝，吊裝時在下方設置支撐胎架，用于支撐桁架。吊裝安裝先裝平面桁架環梁，再從兩側往中間裝。吊完主桁架后，及時安裝次桁架，如圖1 所示。

圖1 汽車吊吊裝示意圖

根據施工現場的部署情況，此方案需將300 t 汽車吊吊裝至地下室底板，采用支撐臺架進行配合施工，施工完成后需采用小型汽車吊配合進行鋼結構拼裝。使用此方案完成本項目鋼結構安裝所需工期約為3 個月。由于此方案所需300 t 等汽車吊進行桁架安裝，100 t、50 t 汽車吊用于后續龍骨安裝，故機械費為4 種方案最高，所需機械費為204.38 萬元，另需材料費為49.6 萬元，人工費約為60.6 萬元，合計措施費約320.86 萬元；平均措施費2 139.13 元/t。

在汽車吊下底板吊裝方案中，方案整體措施費用較低，所需時間較短。然而汽車吊位于下底板的吊裝在選擇與布置中需要綜合考慮施工現場的影響因素，根據現場施工進度，需安排材料堆場及鋼結構安裝場地，考慮到本項目使用的汽車吊噸位大、自重大且多臺汽車吊同時工作時占用區域面積大，鋼構件大型運輸車輛的進出，鋼結構臨時堆放及起重機吊裝作業時的安全性等，拼裝、安裝精度難以保證，高空施工較多，安全保障措施量較大，施工安全較難控制。同時施工過程中涉及結構預留以及周邊復雜環境影響，在吊裝過程中需與相鄰在建工地協調，對項目鋼結構施工進度造成一定影響，如圖2 所示。

圖2 汽車吊下底板示意圖

3.2 履帶吊上首層板吊裝方案

此方案采用履帶吊對屋蓋主次、桁架進行吊裝，主要吊裝設備為400 t 履帶吊，其吊裝半徑為44 m，吊裝性能為35.4 t。施工時，使用履帶吊在主體結構3 個不同位置對屋蓋鋼結構進行吊裝。并在地下室頂板上設置路基箱，增加受力面積，履帶吊吊裝站位點下部采用盤扣架回頂。由于本工程交通樞紐周邊地下室頂板設計荷載為活荷載20 kPa，恒荷載為12～24 kPa，故在履帶吊吊裝及空車行走時，需采用結構加固或增加路基板等分攤荷載，如圖3 所示。

圖3 履帶吊吊裝布置圖

施工部署：屋蓋鋼結構采用400 t 履帶吊沿結構在首層吊裝屋蓋桁架，同時用50 t 汽車吊進行拼裝桁架拼裝，吊裝時在下方設置可周轉30 m 高1.8 m×1.8 m 支撐胎架，用于支撐桁架。吊裝安裝先裝平面桁架環梁，再從兩側往中間裝。吊完主桁架后，及時安裝次桁架。此鋼結構安裝方案所需工期約為3 個月。所需機械費為157.02 萬元，所需材料費為72.70 萬元，人工費約為89.95 萬元，合計措施費約326.06 萬元；平均措施費2 173.75 元/t。

履帶吊上首層板吊裝主要設備為400 t 履帶吊，并搭設支撐臺架配合施工。履帶吊架設前在地下室頂板上設置路基箱，增加受力面積，吊裝站位點下部采用盤扣架回頂，履帶吊的場內周轉滿足現場交通疏解條件即可。履帶吊安拆簡單、操作靈活，架梁快捷，安全風險持續時間短。其方案整體措施費用與汽車吊下底板吊裝方案大致相同，然而工期不確定性因素多，履帶吊在首層板的站位以及行走路線都需仔細斟酌，同時履帶吊在吊裝時易對結構產生影響，需采用結構加固或增加路基板等分攤荷載，在路基板租賃這方面又是一筆不小的開銷，如圖4 所示。

圖4 履帶吊吊裝示意圖

3.3 滿堂架高空散裝塔吊吊裝方案

施工時，從地下室底板搭設承插型盤扣支撐架至屋面網架施工工作面，搭設高度約30 m，搭設面積約為5 000 m2，而后鋪設操作平臺進行鋼結構施工。此方案使用原場地安裝的2臺QTP7526 型塔吊、1 臺QTZ7015 型塔吊進行滿堂架桿件吊裝。QTP7526 型塔吊現場起重臂長為75 m，大致分布在機場樞紐項目商業主樓東西側：QTZ7015 型塔吊現場起重臂長為60 m，分布于商業主樓西南側。具體布置情況如圖5 所示。

圖5 塔吊吊裝布置圖

此方案施工部署為屋蓋鋼結構部分采用滿堂架高空散拼。通過塔吊吊裝桿件，根據塔吊吊重確定桿件重量，采用滿堂架支撐桿件，并使用承插型盤扣架搭設尺寸為1 200 mm×1 200 mm×1 500 mm 操作平臺。進行吊裝安裝時，先裝平面桁架環梁，再從兩側往中間裝。吊完主桁架后及時安裝次桁架。此方案安裝工期約為2.5 個月；其中，支撐架搭設、拆除各15 d，鋼結構安裝2 個月。安裝所需費用:材料費約為87.32 萬元，人工費為165 萬元，由于使用采用塔吊配合，機械費不單獨計算，故合計措施費約為257.4 萬元；平均措施費1 715.81 元/t。

在滿堂架高空散裝塔吊吊裝方案中，滿堂架高空散裝操作環境好，具有較好的安全性，適應性廣，施工材料購買運輸方便，結構簡單、可操作性強，高空組合滿堂架形式簡單、施工難度低，現場可操作性更強，利于加工、拼裝質量的控制。其方案整體措施費用為4 種方案中最低，施工成本較為合理且所需工期較短，能滿足機場樞紐項目安全生產文明施工的目標[2]。

3.4 鋼結構支撐胎架高空散裝塔吊吊裝方案

鋼結構支撐胎架高空散裝塔吊吊裝方案施工時，從地下室底板搭設鋼結構圓管支撐至屋面網架施工面，頂部采用H 型鋼焊接支撐平臺，采用塔吊配合進行鋼結構安裝，屋面主桁架安裝完成后拆除支撐平臺。施工按照項目高空拼裝平臺搭設，采用鋼結構高空拼裝平臺進行高空散裝。具體部署為：鋼柱間距按10 m×10 m 布置，鋼梁采用尺寸為700 mm×300 mm×13 mm×24 mm 的H 形鋼做為主梁，次梁采用尺寸為300 mm×200 mm×8 mm×12 mm 的H 形鋼，搭設高度約為30 m。此方案與滿堂架高空散裝方案類似，同樣需已安裝的2 臺QTP7526 塔吊、1 臺QTZ7015 進行施工配合。

鋼結構支撐胎架高空散裝塔吊方案依據國家會議中心高空拼裝平臺搭設的優秀先例進行大致操作。國家會議中心屋面網殼使用支撐胎架中拼的施工方法，其中又運用整拼、整榀調節的精細化控制措施。待整拼、整榀調整完畢方可焊接；又采用全站儀進行測量，測量前統一基準線；采用千斤頂、火焰等措施校正偏差；由通視、通線測控主桿直線度；嚴格控制焊接順序，即從中間向兩端發散焊接，先焊主管對接口，再焊對接口處后塞桿，最后焊滑移單元間的腹桿如圖6 所示。

圖6 國家會議中心腹桿圖

此方案安裝所需工期為3 個月，其中支撐架搭設及拆除需花費1.5 個月，鋼結構安裝所需1.5 個月。安裝合計措施費約848.8 萬元，為4 個方案中最高。其中，材料費為504.55 萬元，人工費約為327.60 萬元，平均措施費5 658.62 元/t。

鋼結構支撐胎架高空散裝塔吊方案采用鋼結構高空拼裝平臺進行高空散裝，并依據國家會議中心高空拼裝平臺搭設的優秀先例進行大致操作。此方案在滿足正常質量要求的前提下，滿足鋼結構及其連接處等外露部分可視的精細化外觀要求，又能從鋼結構原料、焊接、焊縫打磨、涂裝、成品保護等多方面對表觀質量進行改進，從而滿足對建筑鋼結構“透明度”的設計要求。然而機場樞紐項目鋼結構安裝施工工期緊，使用該方案施工組織難度大，且其方案整體措施費用偏高，需使用72 座30 m 的φ1000 mm 鋼支撐、長度約1 000 m 的H700 mm×300 mm×13 mm×25 mm 工字鋼以及長約12 500 m的H300 mm×200 mm×8 mm×12 mm 工字鋼等材料，在施工及拆除中極易造成材料的損壞及浪費。其次，為保證材料正常外運需預留部分鋼結構后做，需進行二次鋼結構施工。同時支撐材料的租賃以及后期支撐架體的拆除易造成不必要的材料損耗、浪費。高空拼裝平臺示意圖如圖7 所示[3]。

圖7 高空拼裝平臺示意

4 結語

為保證工程質量、安全和工期，結合該工程項目建筑造型以及鋼結構施工特點、難點及各方案經濟狀況，對此4 個方案進行研究論證。

珠海機場綜合交通樞紐項目一期工程鋼結構主要形式是框架結構+鋼結構網架屋蓋體系。在安裝施工工藝中，通過4 種方案比選，確定采用第三種滿堂架高空散裝塔吊吊裝的鋼結構安裝方案。利用滿堂架高空散裝塔吊吊裝，解決了高空施工的施工安全問題，充分發揮滿堂架高空散裝拼裝方便的特點，并將塔吊及滿堂架兩種設備的優勢有效地結合在一起。同時，通過塔吊先安裝平面桁架環梁，再從兩側往中間安裝，吊完主桁架后，及時安裝次桁架；不受安裝順序的限制，可連續交叉施工，施工進度較快，現場可操作性更強。

本文基于珠海機場綜合交通樞紐項目一期工程，對不同鋼結構安裝方案應用情況、具體做法及施工工藝做了比選，并結合施工過程中需注意的問題及技術要點進行了系統分析及總結，可為今后類似項目的鋼結構安裝施工提供一定的參考。