砂箱集群卸架技術(shù)施工工法（25頁）

1、砂箱集群卸架技術(shù)施工工法1、前言隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來越多的大跨度、懸挑結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于公共建筑、體育場館等建筑領(lǐng)域，而大跨度、懸挑結(jié)構(gòu)的施工方法常為高空原位拼裝，需要搭設(shè)支撐措施。因此，鋼結(jié)構(gòu)支撐卸載是鋼結(jié)構(gòu)工程中必不可少的一個操作環(huán)節(jié)，是鋼結(jié)構(gòu)體系從胎架支撐可靠過渡到結(jié)構(gòu)本體受力的操作。通常采用千斤頂或者直接割除的卸載方式進行結(jié)構(gòu)的整體卸架，但這些卸架方式有其一定的缺點和局限性。XXXX有限公司，依托XX證券交易所營運中心鋼結(jié)構(gòu)工程，開展了“科技創(chuàng)新，降本增效”活動，結(jié)合工程特點，借鑒預應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)施工技術(shù)、預應(yīng)力鋼筋張拉技術(shù)等，研發(fā)了“砂箱集群卸架技術(shù)”，并在深交所工程抬升裙樓鋼結(jié)構(gòu)

2、卸架施工中成功應(yīng)用。卸架過程的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移同步監(jiān)測表明，卸架的應(yīng)力和位移呈現(xiàn)明顯的對應(yīng)關(guān)系，且最大數(shù)值均在設(shè)計預控范圍內(nèi)，顯示了使用砂箱卸架的優(yōu)越性和對結(jié)構(gòu)的安全性。卸架的成功贏得了業(yè)主聘請的專家團高度的評價。以深交所工程抬升裙樓鋼結(jié)構(gòu)卸架技術(shù)為基礎(chǔ)，總結(jié)了“砂箱集群卸架技術(shù)施工工法”，此工法已被評為中建總公司工法。2、工法特點采用集群砂箱作為工具進行鋼結(jié)構(gòu)卸架，有以下特點：2.1砂箱承載力大，性能穩(wěn)定。單個砂箱在320噸荷載下，仍可正常排砂，且長期承載不會發(fā)生失穩(wěn)和壓縮變形。2.2操控性好，集群卸架控制精度高。通過控制砂箱排砂量，觀察砂箱活塞位移讀數(shù)，可以精確控制砂箱的縮短量在毫米級。2.

3、3砂箱適用性強，其尺寸設(shè)計靈活，排砂速度可控，荷載適應(yīng)能力強，無外部荷載的情況下排砂也十分流暢。2.4砂箱構(gòu)造簡單，造價低廉，保管方便，使用過程中對環(huán)境無污染，且可以周轉(zhuǎn)使用，設(shè)備損耗小。3、適用范圍適用于各類大跨度、懸挑結(jié)構(gòu)工程卸架。4、工藝原理4.1 砂箱卸架原理砂箱采用承受環(huán)向內(nèi)壓力較好的圓鋼管作為外筒，配以嚴密的圓形活塞，外筒底部開排砂口，排砂口設(shè)有開關(guān)靈活的閥門。砂箱內(nèi)填充流動性好、承載力大的鋼砂。當鋼砂通過排砂口排出后，砂箱內(nèi)的鋼砂體積減小，活塞隨之內(nèi)縮。砂箱高度由最初的H1減小到H2，詳見圖4.1-1所示。壓力H1H2排砂壓力活塞外筒活塞外筒停止排砂 圖4.1-1砂箱工作原理示意

4、圖4.2集群卸架對于大型鋼結(jié)構(gòu)工程，卸架點位較多，需要分區(qū)域同步卸架，卸架采用集群砂箱。為保證分區(qū)內(nèi)砂箱集群同步卸架的精度，將每一步卸架量分解為更小的數(shù)量級，逐步釋放。每兩個細分步驟完成后進行一次同步調(diào)校，可使集群砂箱卸架的同步縮短值偏差控制在預定范圍內(nèi)。5、施工工藝流程和操作要點5.1 施工工藝流程圖5.1-1砂箱集群卸架施工流程圖5.2操作要點5.2.1卸架方案1按照擬定的施工步驟進行施工全過程的模擬分析，優(yōu)化卸架順序和步驟，獲得臨時支撐在施工過程中的反力。2選擇合適的荷載作為砂箱承載力設(shè)計值。根據(jù)各支點荷載確定砂箱數(shù)量，滿足卸架過程的承載力要求。3根據(jù)胎架頂部與結(jié)構(gòu)間預留高度、安裝起拱值

5、、卸架時結(jié)構(gòu)撓度變化值確定砂箱制作高度和行程。砂箱的制作高度為安裝時支撐頂端與結(jié)構(gòu)之間的距離。砂箱行程為卸架過程中砂箱套筒縮短值。4根據(jù)卸架不同步情況下，臨時支撐反力的模擬分析結(jié)果，確定砂箱集群卸架的誤差界限值，調(diào)整排砂的細分步驟，明確排砂精度控制要求。5砂箱高度縮短值（卸架量）的控制采用在砂箱活塞上貼刻度和控制排砂量兩種方式進行雙控。砂箱單位縮短值的排沙量由試驗測定。5.2.2砂箱制作、安裝1根據(jù)確定的砂箱高度、承載力，排砂控制精度等，對砂箱進行必要的設(shè)計、驗算。2制作砂箱樣品，進行試驗，完善設(shè)計細節(jié)，更好的滿足使用需要。3按完善后的砂箱設(shè)計批量制作。砂箱裝填鋼砂后的高度應(yīng)符合現(xiàn)場實際需要。

6、砂箱活塞兩端應(yīng)用鋼板封閉，活塞上端開混凝土澆筑孔，并用混凝土澆灌密實。4對砂箱外部的孔隙進行封閉，防止鋼砂受潮。5砂箱現(xiàn)場安裝由于砂箱在加工制作過程中高度尺寸控制存在誤差，因此砂箱頂部安裝標高要略高于安裝起拱標高，在構(gòu)件安裝時，還應(yīng)再臨時支撐頂部增加短立柱與砂箱一同支撐上部結(jié)構(gòu)。短立柱作為長期承力桿件，砂箱作為卸架過程中的臨時轉(zhuǎn)換受力裝置。 圖5.2.2-1砂箱與短立柱共同支撐6.砂箱在臨時支撐上對稱均勻的擺放，避免臨時支撐偏心受力。5.2.3卸架前的準備工作1.根據(jù)施工過程的模擬分析報告和細化以后的卸架步驟，對每一個臨時支撐點編制卸架數(shù)據(jù)記錄表，詳細記錄砂箱在卸架過程中的高度變化。2.按照經(jīng)

7、過審批的卸架方案，進行技術(shù)交底，使參予人員了解卸架工藝、注意事項等。3.對參加卸架的操作工人進行砂箱排砂的操作培訓。4.清除砂箱上的密封膠，粘貼刻度，刻度的最小單位為毫米。5.組織全體人員進行卸架演練，模擬卸架全過程施工。5.2.4砂箱集群卸架工藝砂箱集群卸架與單個砂箱卸架相比，主要是對集群內(nèi)的砂箱卸架量和卸架速度進行控制，將集群砂箱的卸架偏差控制在預定的范圍，以滿足卸架方案中的同步要求。包含以下幾方面工作。1.信息傳遞：為協(xié)調(diào)卸架過程中多個支撐點的操作，應(yīng)設(shè)置卸架指揮部，從技術(shù)、生產(chǎn)、質(zhì)量、安全、監(jiān)測各個方面進行協(xié)調(diào)。卸架由指揮長統(tǒng)一指揮，所有卸架指令由指揮長通過對講機向現(xiàn)場發(fā)布。2.卸架監(jiān)

8、測：采用施工監(jiān)測技術(shù)對卸架過程進行實時監(jiān)測或分階段監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力變化情況，臨時支撐豎向變形等。分階段監(jiān)測是將卸架過程劃分為若干個階段，在每個階段完成后對監(jiān)測內(nèi)容進行測量。3.切割短立柱：在砂箱排砂前，使用氧炔焰切割短立柱支撐，將短立柱受力狀態(tài)轉(zhuǎn)換為砂箱受力狀態(tài)。切割短立柱之前應(yīng)讀取砂箱刻度作為卸架的初始讀數(shù)，短立柱切割后再次讀數(shù)，此為第一次卸架數(shù)據(jù)。圖5.2.4-1卸載前切割型鋼短立柱4.卸架量控制：為控制每級釋放量，事先在砂箱上標定刻度，精確到毫米，卸架量以砂箱的縮短量控制，而非結(jié)構(gòu)的下沉量。另外配備合適的量杯，以排砂體積校核砂箱下降量。 圖5.2.4-2卸載量監(jiān)測圖5.

9、砂箱卸架同步誤差調(diào)整：對于單步卸架量較大部位，宜細分卸架步驟，并間隔23步調(diào)整一次同步誤差。例如，單步卸架8mm，可以劃分為4個2mm完成，每完成4mm卸架，檢查一次同步誤差，并進行調(diào)校，將砂箱集群卸架誤差控制在允許的范圍內(nèi)。5.2.5卸架完成的標準結(jié)構(gòu)底部和砂箱出現(xiàn)間隙，砂箱仍可下降，且節(jié)點頂面標高不再變化。5.2.6砂箱拆除和保管卸架完成后，先拆除支撐架頂部砂箱。砂箱拆除前排除干凈套筒內(nèi)鋼砂，可回收用于鋼構(gòu)件除銹。砂箱裝置可刷防銹漆保管，循環(huán)使用。砂箱拆除完成后拆除支撐胎架。6、材料與設(shè)備6.1 主要材料6.1.1 制作砂箱的主材包括無縫鋼管、鋼板、混凝土等。6.1.2排砂口采用螺栓作為閥

10、門裝置時，排砂管應(yīng)按照設(shè)計的螺栓尺寸采用機加工方式加工螺紋。螺栓采用5.6級以上的大六角頭普通螺栓或高強螺栓。6.2 主要設(shè)備表6.2-1設(shè)備需用表設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途全站儀1坐標測量水準儀2位移監(jiān)測鋼尺視情況選擇2距離丈量塔吊或吊車1臺砂箱、短立柱吊裝焊機砂箱制作千斤頂30t砂箱預壓7、質(zhì)量控制7.1 砂箱制作質(zhì)量控制7.1.1加工砂箱的原材料需具備出廠合格證明，外筒管材應(yīng)進行復檢。7.1.2砂箱組件按照圖紙組裝完畢，尺寸誤差在精度范圍以內(nèi)。7.1.3焊接部位坡口按照圖紙節(jié)點要求切割，并打磨光滑。7.1.4砂箱按照圖紙尺寸要求進行裝砂預壓。高度誤差控制在-1mm-3mm范圍以內(nèi)。7.1.

11、5砂箱各部位按照圖紙要求進行防腐處理。7.1.6使用鐵錘敲擊檢查，判斷砂箱活塞內(nèi)灌砼密實情況。7.1.7內(nèi)外筒配套性檢查良好,無明顯松動或卡緊現(xiàn)象。7.1.8砂箱內(nèi)外筒之間、排砂口均按要求進行密封處理。7.2 卸架前砂箱檢查7.2.1砂箱與結(jié)構(gòu)是否頂緊，有縫隙的地方用鋼片、楔鐵頂緊。7.2.2砂箱的密封保護措施是否破損，如發(fā)現(xiàn)進水，應(yīng)更換砂箱。7.2.3砂箱底與支撐架頂部鋼梁應(yīng)焊接牢固，防止砂箱失穩(wěn)打滑。7.2.4砂箱排砂口有無明顯銹蝕痕跡，是否會影響排沙。7.2.5支撐砂箱的鋼梁有無變形。7.2.6砂箱是否垂直。7.2.7砂箱刻度是否按要求標識清楚。7.3 卸架過程質(zhì)量控制7.3.1卸架監(jiān)測

12、內(nèi)容和監(jiān)測部位應(yīng)與各方溝通協(xié)調(diào)后確定。7.3.2卸架過程中發(fā)現(xiàn)異常時及時通知卸架指揮小組。7.3.3在卸架前應(yīng)進行起拱度檢查，并做好記錄，經(jīng)與設(shè)計起拱數(shù)值進行比較滿足要求后，方可進行卸架工作。卸架過程中適當檢查結(jié)構(gòu)變形情況，與理論值進行比對。8、安全措施8.1作業(yè)區(qū)或要設(shè)警告標志，并有專職安全員值班，禁止非作業(yè)人員進入施工區(qū)。8.2作業(yè)前應(yīng)對參與人員進行安全技術(shù)交底和施工方案的交底。8.3 所有作業(yè)人員必須戴安全帽，穿防滑鞋，高空作業(yè)人員必須系安全帶，并正確使用防墜器；使用的工具應(yīng)掛好安全繩，防止高空墜落。8.4嚴禁將構(gòu)件從高空直接往下拋，所有小件均應(yīng)裝入箱中或袋中。8.5如遇下雨和六級以上大

13、風時，應(yīng)立即停止作業(yè)。8.6嚴禁酒后作業(yè)，嚴禁有病（不適合進行高空作業(yè)）的人員參與作業(yè)。8.7所用小件（包括工具及銷軸等），必須用柔性鏈條與結(jié)構(gòu)件有效連接，以防高空墜落。8.8卸架前，技術(shù)負責人必須向全體參與安裝人員進行詳細的安全技術(shù)交底，參與交底的人員和被交底的施工人員須在交底書上簽字。8.9卸架前應(yīng)編制應(yīng)急預案，對可能發(fā)生的緊急情況設(shè)計應(yīng)急措施。9、環(huán)保措施9.1合理進行施工現(xiàn)場的平面布置。按照施工總平面布置圖堆放各類材料，不得侵占場內(nèi)道路及安全防護設(shè)施。實行計劃進料，隨用隨到。9.2砂箱排砂卸架過程中，及時回收卸架用鋼砂。9.3砂箱除銹作業(yè)時，應(yīng)預防和減少粉塵、廢棄物污染。9.4鋼結(jié)構(gòu)焊

14、接，應(yīng)注意焊接的電弧光、有毒害氣體、固體廢棄物、噪聲、粉塵的污染，盡可能減少電能消耗。9.5現(xiàn)場操作人員完成各項施工任務(wù)，要做到工完場清，保持施工現(xiàn)場的整潔，做到文明施工。9.6作業(yè)現(xiàn)場測量標識用的油漆、墨汁在作業(yè)過程中妥善保管，避免遺灑在現(xiàn)場污染環(huán)境。10、效益分析10.1 經(jīng)濟效益采用砂箱集群卸架技術(shù)，節(jié)支了常規(guī)卸架方法時采用液壓千斤頂設(shè)備產(chǎn)生的租賃費用，同時也避免了機械故障維修、以及結(jié)構(gòu)施工完成后再安裝千斤頂?shù)墓ぷ鲿r間，大大縮短了施工周期。砂箱具有承載力高、操作性能好等優(yōu)點，充分保證了結(jié)構(gòu)卸架過程中的安全性，降低工程綜合施工成本。10.2 社會效益砂箱構(gòu)造簡單，造價低廉，保養(yǎng)方便，使用過

15、程中對環(huán)境無污染。使用完后，鋼砂可以回收用于鋼構(gòu)件除銹，砂箱可以周轉(zhuǎn)使用，設(shè)備損耗小，是一種綠色環(huán)保的施工技術(shù)。砂箱集群卸架技術(shù)的應(yīng)用充分體現(xiàn)了“科技創(chuàng)優(yōu)、降本增效”理念，避免了資源的浪費，提高了工程施工質(zhì)量和可靠度。目前，砂箱卸架技術(shù)已經(jīng)申報國家發(fā)明專利一項，并獲得一項實用新型專利，有推廣應(yīng)用價值。11、應(yīng)用實例11.1XX證券交易所營運中心工程工程地點：XX市福田區(qū)福中三路與鵬程二路交界結(jié)構(gòu)形式：主體結(jié)構(gòu)為超高層鋼框架核心筒混凝土結(jié)構(gòu)，裙樓為巨型懸挑鋼桁架結(jié)構(gòu)開工日期：2008年10月計劃竣工日期： 2011年8月裙樓采用巨型懸挑鋼桁架結(jié)構(gòu)，平面尺寸長162m、寬98m，東西向懸挑36m，

16、南北向懸挑22m。桁架下弦7層標高36.87m，頂面10層標高62.42m。總用鋼量2.8萬噸，鋼結(jié)構(gòu)卸架量為9400多噸。抬升裙樓鋼結(jié)構(gòu)卸架后結(jié)構(gòu)位形和應(yīng)力滿足了設(shè)計及規(guī)范要求，取得經(jīng)濟和社會效益雙豐收。圖11.1-1XX證券交易所營運中心工程施工實景11.2XX奧體中心主體育場工程工程地點：XX市金陽新區(qū)中心結(jié)構(gòu)形式：大懸挑斜交管桁架結(jié)構(gòu)開竣工日期：2008年5月計劃竣工日期： 2011年3月XX奧體中心主體育場鋼罩棚結(jié)構(gòu)設(shè)計引用貴州少數(shù)民族膜拜和裝飾的水牛角符號，由東西兩個水牛角形的金屬板飄棚首尾相交的對應(yīng)布置在環(huán)形看臺上。整個金屬板飄棚從墻面到屋頂設(shè)計為一體，體形簡潔完整，曲線光滑流暢

17、，視覺沖擊力強。其中西看臺屋蓋鋼結(jié)構(gòu)沿環(huán)向長度約為410m，在屋面中部區(qū)段設(shè)置屋面支撐，徑向最大懸挑49m，投影面積約16700平方米；東看臺屋面鋼結(jié)構(gòu)沿環(huán)向長度約為340m，沿徑向懸挑最大為43m，投影面積約10600。整個西罩棚支撐胎架卸架采用了34個砂箱裝置，分四級進行卸架。這種集群式砂箱卸架在預應(yīng)力管桁架鋼結(jié)構(gòu)施工中為首次應(yīng)用，通過對卸架過程中對結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移的實時監(jiān)測及卸架后結(jié)構(gòu)的整體位形數(shù)據(jù)表明，采用砂箱裝置卸架非常成功，保證了支撐胎架卸架過程中的單級同步、均勻穩(wěn)定下降，完成后效果優(yōu)良。卸架后體育場結(jié)構(gòu)安全，位形符合設(shè)計要求。圖11.2-1XX奧體中心主體育場工程施工實景11.3X

18、X市來福士廣場工程工程地點：XX市人民南路四段3號（原四川省博物館地塊）結(jié)構(gòu)形式：全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及局部框架結(jié)構(gòu)開竣工日期：2008年4月計劃竣工日期： 2011年9月XX市來福士廣場工程RCC（Raffles City Chengdu）工程由美國著名建筑設(shè)計師STEVEN HOLL ARCHITECTS主持設(shè)計，造型新穎獨特，建筑呈不規(guī)則傾斜狀。整個廣場工程由4層地下室（其中塔樓外側(cè)有部分外擴純地下室）及五棟造型獨特的地上建筑單體圍合錯落有致的裙樓而成，在中部形成公共中心廣場。塔樓和裙樓、塔樓和塔樓間彼此獨立又彼此聯(lián)通，在塔樓1和塔樓2之間為六層裙樓，樓頂設(shè)計有四川省歷史博物館花園、塔樓4裙樓為七層，塔樓5裙樓為八層，其樓頂設(shè)計有杜甫花園，塔樓2和塔樓3之間、塔樓3和塔樓4之間又有玻璃天橋進行連接。在廣場中部有兩個大型室外扶