梅溪湖城市岛项目双螺旋体观景平台吊装工艺重点讲义资料.docx

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梅溪湖城市岛项目双螺旋体观景平台吊装工艺重点讲义资料

梅溪湖城市岛项目双螺旋体观景平台吊装工艺

引言：

随着最后一块重15.5t的螺旋体环道单元被吊至35m高空，并完成拼装、焊接，本项目双螺旋观景平台实现封顶，该建筑也是世界最大双螺旋钢结构，其安装工艺在国内属于领先水平，本文着重介绍其安装过程中的吊装工艺。

一、螺旋体结构概述

双螺旋观景台为城市岛上的标志性建筑物，高约34米，最大直径约86米，由两条相互环绕螺旋上升的环形通道，连接着一列密集的柱廊。

螺旋体斜立柱共32根，立柱与水平面的夹角为62.02°，相邻立柱在平面上的投影夹角11.25°，相邻斜立柱之间以直径30mm钢棒连接保证结构的稳定性。

斜立柱为箱型变截面，材质为Q345B，截面宽300mm，截面高为变截面，翼缘厚度为35mm，腹板厚度为28mm。

32根斜立柱为螺旋体结构主要支撑体系，其制作质量及外观均有较高要求。

螺旋体钢结构分布图

内环道和外环道通过三角支撑板和箱型连接件与钢柱形成整体，连接件标高随着内外环道走势进行变化。

四周钢柱为倾斜钢柱，32根均匀围绕一圈布置。

二、总体安装思路

螺旋体钢结构安装方法主要采用“地面散件拼装，分段整体吊装，单元高空组装”方法进行安装。

螺旋体钢结构施工拟采用1台ST80/75塔吊（60m臂长）完成施工。

采用2台25t汽车吊在环岛内负责螺旋体构件的拼装，1台25t汽车吊负责构件转运。

施工顺序主要为：

首节钢柱安装（包括柱脚）→第二节钢柱安装→柱间钢棒安装并紧固→第二节钢柱内侧环道节段安装→第二节钢柱外侧环道节段安装→第三节钢柱安装并紧固→柱间钢棒安装→第三节钢柱内侧环道节段安装→第三节钢柱外侧环道节段安装→柱顶环道安装（根据设计意见，柱间钢棒为防止钢柱侧向变形的作用，在施工完成后保证不受压力，故在施工过程中紧固钢棒，保证钢棒无压应力即满足设计要求）。

三、吊装分段

（一）钢柱分段

钢柱根据设计图纸分为三段或四段进行吊装。

3-17轴钢柱分段示意图

3-18轴钢柱分段示意图

（二）螺旋环道分段

为了考虑螺旋环道的吊装整体系，环道的分段以环道三角支撑的中心线（即两块三角板之间的中心线）为分割线，将环道切成一段段整体三角梁段（最重节段约25.8吨），具体分段如下所示：

环道分段示意图

环道节段拼装

环道吊装单元信息统计：

内环道分段单元编号

外环道分段单元编号

四、螺旋体钢结构施工流程

流程一：

在土建基坑开挖过程中完成预埋件施工。

流程二：

进场80t汽车吊，完成第一节柱脚施工。

流程三：

200吨和130吨汽车吊进场完成ST80/75塔吊安装。

流程四：

利用ST80/75塔吊完成第二节钢柱吊装。

流程五：

利用塔吊安装底层环道单元。

流程六：

顺时针依次安装21至16轴线之间环道单元。

流程七：

依次安装内侧环道单元至28与29轴线之间。

流程八：

安装31与32轴线之间外侧环道单元。

流程九：

逆时针依次安装外侧单元至轴线13。

流程十：

进场200t汽车吊安装第一节桥段单元，完成第三节钢柱安装。

流程十一：

安装外环环道单元至10轴线。

流程十二：

塔吊安装内环环道单元至25-26轴线，安装外环至17-18轴线。

流程十三：

200t汽车吊进场安装人行天桥桥面，塔吊完成柱顶所有环道单元安装。

流程十四：

进场260t汽车吊拆除塔吊。

流程十五：

所有设备退场，螺旋体结构安装完成。

五、柱脚锚栓安装

（一）柱脚锚栓概述

本工程柱脚锚栓主要分布于螺旋体32根钢斜柱柱脚处，均为箱型柱脚螺栓。

锚栓群主要由4根长度约1m的螺栓和一圈环形定位板组成，构件材质均为Q345B。

柱脚锚栓平面布置图

柱脚锚栓三维结构示意图

柱脚锚栓与钢柱连接节点示意图

（二）锚栓施工技术准备：

（1）熟悉结构设计图纸，掌握地脚螺栓规格、尺寸、位置、数量等。

（2）对地脚螺栓进行详图深化设计，确定详细构件图及安装位置。

（3）对技术人员及操作工人进行技术交底。

（4）编制地脚螺栓施工方案，指导现场施工。

（5）测放钢结构安装的主控轴线，并对所有地脚锚栓定位轴线和标高进行放线测量。

（三）锚栓预埋测量控制：

（1）第一步，根据现场的实际情况，采用全站仪和水准仪测量，以场区控制网点坐标值为依据，对钢柱柱脚定位锚栓的定位轴线进行实地放样，然后对放样点位进行自检并校核，请土建测量工程师复核确认，并报请监理审核。

（2）第二步：

在柱脚基础混凝土垫层上确定轴线交点及各柱中心点。

并在每个柱脚的位置进行标记并作出定位轴线。

（3）第三步:

将钢柱的锚栓固定支架放置在各个钢柱中心的位置.并将支架的中心点对准钢柱的中心并与钢筋进行点焊固定。

（4）第四步：

在柱脚基础钢筋的绑扎过程中,派两名测量员经常进行测量校核以保证位置的准确。

在钢筋绑扎完毕后,再对各个柱脚的预埋螺栓进行测量校核并准确的定位，并进行牢固固定。

（5）第五步：

地脚螺栓固定后，在浇捣砼时，由于受振动和砼倾倒流淌时的侧向挤压会有偏移。

因此，在砼浇捣时应派两名测量员在两个互相垂直的轴线上监视偏差情况，及时调校正确；砼凝固后，重新投测埋件控制线并复查埋件及地脚螺栓偏移量,并作好记录。

（四）锚栓安装方法：

锚栓现场安装时，首先在堆场将锚栓群及定位板拼装为一个整体，并根据锚栓群结构特点制作锚栓固定支架。

施工时，先安装固定支架并测量定位后，采用25t汽车吊逐步安装32套柱脚锚栓。

（五）锚栓安装流程：

柱脚锚栓进场验收→按图纸尺寸进行测量放线→制作并安装锚栓固定支架→现场拼装锚栓群→整体吊装锚栓群就位→测量、校正、固定→钢筋网绑扎完成后整体交验→混凝土浇筑→测量校正→完毕后复检→记录测量数据。

（六）锚栓施工注意事项：

（1）对丝扣部分要注意保护，这对螺母的顺利施拧、钢柱安装工作的顺利进行至关重要。

（2）出厂前要用黄油对丝扣部分进行涂抹，以防止生锈。

并用塑料布严密包好扎紧。

防止混凝土浇筑时，水分的侵入。

（3）在混凝土浇筑前,要对预埋螺栓丝扣部分进行检查,如有损坏要及时修补，重新进行包扎。

钢柱地脚螺栓定位模板及螺栓防污染保护措施图

六、钢柱柱脚施工

（一）螺旋体柱脚概况

螺旋体钢柱柱脚为插入式柱脚，主要由预埋箱型钢柱+首节段钢斜柱+栓钉组成，总量为32件。

预埋钢柱截面为口300×2944×50×50mm，柱高3.3m；钢斜柱底部最大截面为口300×2528×50×50mm；栓钉型号为Ф22×100mm，共922颗。

相邻钢柱柱脚水平面投影夹角为11.25°，斜柱与水平面夹角为62.02°。

螺旋体钢柱柱脚最高约9.2m，最重约25t，斜柱柱脚处要求做喷锌处理，柱脚+10.0m标高范围内需灌注C40混凝土。

螺旋体柱脚结构示意图

相邻柱脚关系示意图

（二）柱脚安装方法

柱脚锚栓安装完毕后，开始进入螺旋体钢柱柱脚的安装。

柱脚吊装拟采用一台80t汽车吊沿螺旋体周边依次安装，安装顺序为：

从GZ-26（3-26轴）逆时针安装至GZ-25（3-25轴）。

螺旋体钢柱柱脚安装三维示意图

（三）柱脚安装流程

序号

安装流程

具体措施

1

测量放线

柱脚安装前，施工人员应认真审图，对于每组钢柱柱脚的形状尺寸、轴线位置、标高等均应做到心中有数。

根据测量控制网再测设细部轴线，用全站仪定位埋件控制点的位置,并做好放线标记。

2

柱脚吊装与锚栓穿孔就位

采用80t汽车吊吊装一节柱，安装过程中拟采用锥形引孔器实现锚栓的快速精确穿孔就位。

3

钢柱柱脚校正

柱脚初步就位以后，用全站仪进行坐标的复核，对埋件的位置进行校正，校正时采用千斤顶及缆风绳等措施对柱脚的标高及轴线进行微调和固定。

4

跟踪测量

柱脚基础混凝土过程中，振动棒避免碰到钢柱柱脚，施工员跟踪测量柱脚埋件位置，随时校正偏差。

混凝土终凝前，对柱脚埋件位置进行复测，发现偏差及时校正；混凝土终凝后，对柱脚定位放线，复测柱脚预埋偏差并做好测量记录。

七、坡道单元地面拼装

螺旋体环形坡道安装拟采用“地面整体拼装，单元高空组装”的方法进行安装。

根据施工分段，坡道纵向宽度大于4m的节段需在制作厂分为两段，然后运输至现场进行地面整体拼装。

坡道拼装胎架的设计，拟采用尺寸为5.6×1.3×0.14m的路基箱和HW200×8×10mm的型钢及枕木组装而成。

为了确保螺旋体的施工进度，坡道施工时，现场拟同时设置2组拼装胎架，以保证坡道吊装的连续性。

其中，螺旋体中心拼装场地分别布置2台25t汽车吊负责内环坡道的拼装。

环形坡道的的拼装流程如下所示：

第一节坡道节段拼装到位

第二节坡道节段拼装到位

坡道节段测量校正及焊接

八、螺旋体悬挑环道安装

根据环道分段单元统计，编号WH1-WH34、NH104-N109吊装单元需要在高空对接安装，安装方法如下：

典型环道单元一安装：

待前一环道单元安装完成后，开始吊装悬挑环道单元。

采用四吊点吊装，调校就位后将待安装环道与已安装结构用马板焊接牢固，待焊接完成环道斜面长度各1/2焊缝时候塔吊松钩。

典型环道单二安装：

待前一环道单元安装完成后，吊装环道单元二。

采用四吊点吊装，调校就位后立刻使用马板将环道单元一、二之间临时焊接，同时固定环道三角悬臂板与钢柱相连。

待钢柱悬臂板焊接完成1/2后松钩，待完成所有焊接工作之后割除两块环道单元上部马板。

九、螺旋体安装技术措施

（一）钢斜柱安装

螺旋体吊装前提前放样，根据构件中心设置吊耳，安装前搭设好操作平台。

吊装就位后，及时将钢柱对接处临时连接板固定，两端同时拉设缆风绳，保证钢柱稳定性。

钢柱内部加劲通过焊接手孔完成焊接。

钢柱对接连接措施

钢柱缆风绳拉设

（二）环道与钢柱连接措施

环道节段安装时，拟在钢柱箱型连接件上下端及环道三角支撑板上下端分别设置连接耳板，耳板之间拟用M36高拴连接，通过两者之间的耳板对接，来固定和定位各环道节段。

同时相邻环道间采用马板焊接。

柱间整块环道单元就位临时固定措施

环道单元吊装

环道单元就位调校步骤：

环道吊装采用四点吊装法，其中①④号吊耳设置在重心线上，为主受力吊耳，②③号吊耳与①④号吊耳垂直设置，为调节吊耳。

环道吊装至待安装位置处，调节①号倒链使得待就位环道单元与已安装环道单元上表面中心齐平，调节②③号倒链使得环道上表面与已安装环道单元齐平，同时调节三角悬臂板就位，立即使用马板将端部与已安装环道单元连接，并将三角悬臂板临时措施连接牢固。

（三）钢柱焊接操作平台

钢柱对接焊缝施工，拟采用爬梯+脚手架施工操作平台，施工时，提前将爬梯临时固定在钢柱上，方便人员上下，同时在地面搭设好操作平台，保证人员可站立在平台内焊接施工。

操作平台的结构及布置如下所示：

操作平台搭设

（四）环道施工操作平台

环道在地面拼装完成后，挂设好操作平台，随环道一起吊装就位。

环道焊接使用陶瓷衬垫，环道上表面外包钢板开设人孔，方便人进入环道内部焊接。

焊接完成后，通过外部操作平台完成打磨及油漆补涂施工。

环道施工操作平台

（五）螺旋体施工通道预留

螺旋体施工过程中，环道单元均可以通过塔吊直接周转至环道内侧，再次施工过程中，钢柱之间钢拉棒均可以安装固定。

在塔吊拆除过程中，130t汽车吊需要进入螺旋体内部，需要将已安装钢棒进行局部拆除，作为运输通道。

为保证结构稳定性，需要提前在钢柱下方各设置一组支撑胎架。

根据分析，拟将3-14与3-15柱间作为运输通道（柱间最小距离为3.3m，运输车辆宽度为2.5m，200t汽车吊宽度为3m，满足要求）。

临时运输通道示意图

十、吊装分析

（一）吊装设备选择

螺旋体钢结构主要采用1台ST80/75塔吊（60m臂长）完成吊装。

（二）吊装工况分析

工况一：

最重吊装单元吊装分析

由上图可知，最重吊装单元为3-8轴线顶部环道单元，重量约25.85t，吊装距离为31.6m，根据塔吊性能参数表可知，塔吊在35m范围内起重量均为26.3t＞25.85t，满足吊装要求。

工况二：

最远吊装单元吊装分析

由上图可知，最远位置吊装单元为3-29轴线顶部环道单元，重量约18.31t，吊装距离约42.5m。

根据塔吊性能参数表可知，塔吊在45m范围内起重量均为19.2t＞18.31t，满足吊装要求。

十一、结语

钢结构的吊装是控制钢结构安装精度的重要影响因素之一，是一个系统性的工程。

一方面，在施工前必须做好相应的准备工作，包括技术准备、人员准备、机具准备及材料准备等；另一方面，采用有限元分析软件Midas对施工过程进行分析，结合计算目的、计算分析依据、材料性能、荷载取值、边界条件等影响因素论证钢结构在安装各阶段的刚度及应力情况以确定安装流程。

双螺旋体观景平台暂告一段落，关于人行天桥三角桁架地面拼装方面的工艺将在下周进行分享。