关键字：超危工程；钢砼屋盖；BIM技术；模板支撑系统无线智能监测仪。
1.工程概况
本项目位于成都天府新区三岔镇三岔湖东侧，与成都天府国际机场直线距离约10KM，规划拟用地总用地面积为139148.1㎡（约208.7亩），拟用地净用地面积为133487.1㎡（约200.2亩），由管制主楼（核心部分）、管制主楼（公共部分）、值班宿舍及健身房、动力中心五部分组成。
本工程基础形式为条形基础、独立基础及局部筏板基础，结构形式为框架结构。本工程超限、超高的超危工程较多，主要分布在管制主楼（核心部分）、管制主楼（公共部分）及动力中心。管制主楼（核心部分）“双超”钢砼结构是本工程的施工亮点，存在层高14.35m，跨度33m的钢砼屋盖。
本工程建成后，解决了成都天府国际机场与周边支线机场的飞行矛盾，实现对整个成都管制区域范围内民航机场的统一管理，提高社会效益。
2.施工重难点分析
2.1管制大厅层高14.35米，存在跨度33米，截面尺寸400*1600mm、400*1800mm、550*1800mm、600*1800mm、600*1900mm的钢砼梁。架体搭设高度11.81m~14.23m，搭设跨度33m，并按照2%自东向西找坡，其中梁的集中线荷载为25.862kn/m 、28.886kn/m、38.807kn/m、42.114kn/m 、44.315kn/m，属于超高、超限的超危工程。
2.2管制大厅屋面钢结构由90根H1500*250*20*30型钢梁拼接而成，总重量256.9378吨，型钢梁与型钢柱及型钢梁翼缘连接采用全熔透焊缝，型钢梁腹板采用摩擦型高强度螺栓连接，螺栓强度10.9级。屋面型钢梁拼接质量控制、型钢梁吊装与塔吊方案的编制是本工程的施工重点之一。
2.3屋面梁截面高度1600mm~1900mm，型钢梁H1500*250*20*30，梁主筋为HRB500级直径28、32的钢筋，如何控制钢筋定位精度、解决钢筋与钢筋连接方式及钢结构与钢筋施工顺序是本工程施工的重点之一。
2.4屋面梁截面尺寸为400*1600mm、400*1800mm、550*1800mm、600*1900mm，跨度33m，屋面板为37m*57.7m，厚度120mm，由于梁高度较高，且梁板跨度较大，梁底部钢筋与型钢间距较小，考虑混凝土成型质量及避免出现施工冷缝等情况，屋面混凝土浇筑是本工程施工难点之一。
2.5 屋面支撑体系属于“双超”的超危工程，架体搭设方式、搭设顺序，施工中安全保障，浇筑过程中安全监测，确保施工安全、缩短施工周期及控制施工质量是本工程施工的重点之一。
3.解决方案
3.1针对管制大厅屋面超高、超限的超危工程，编制《高大模板安全施工方案》，方案中明确400*1600mm、400*1800mm梁、板支撑体系次龙骨采用20*20*2.8矩管间距@300mm，主龙骨48.3*3.6mm双钢管，立杆间距1.0*0.9m，步距1.5m；梁侧模次肋采用50*100木枋@200mm，主肋48.3*3.6mm双钢管@500mm，采用M14对拉螺栓沿跨度方向@500mm，沿梁高方向间距@200mm、500mm、600mm；梁底次龙骨采用50*100mm木枋，主龙骨采用40*40*2.8双矩管，梁底采用2根承重立杆，横向间距400mm，纵向间距450mm。550*1800mm、600*1800mm、600*1900mm梁、板支撑体系次龙骨采用20*20*2.8矩管间距@300mm，主龙骨48.3*3.6mm双钢管，立杆间距1.0*0.9m，步距1.5m；梁侧模次肋采用50*100木枋@200mm，主肋48.3*3.6mm双钢管@450mm，采用M14对拉螺栓沿跨度方向@500mm，沿梁高方向间距@250mm、500mm、600mm；梁底次龙骨采用50*100mm木枋，主龙骨采用40*40*2.8双矩管，梁底采用3根承重立杆，横向间距300mm，纵向间距450mm，架体外侧周边及内部纵横向每4跨，由底至顶设置连续竖向剪刀撑，水平方向于0.2m、7.7m、12m处布置水平剪刀撑 。以方案为基础，采用BIM技术建立高支模支撑体系模型，以3D视角进行技术交底，将架体搭设顺序及搭设难度直观的体现出来，并选择更好的施工方式。
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图3-1 550*1800mm梁板支撑体系图 图3-2 高支模支撑体系模型图
3.2屋面型钢梁由90根型钢进行拼接而成，型钢梁重量1t~3.5t，并且屋面跨度较大，为满足型钢梁吊装及型钢梁拼接质量控制，编制《钢结构安全专项施工方案》和《塔吊安装施工方案》。钢结构施工半径55m（以塔吊基础为圆心），起重额定重量3.14t，塔吊采用ST7030，最大作业半径为70m，塔吊于55m处起重额定重量3.3t,满足钢结构施工要求。对型钢梁标高进行控制，吊装前每根钢梁标出钢梁中线，钢梁就位时确保钢梁中心线对齐连接牛腿的轴线，调整好钢梁的轴线及标高后，用高强螺栓换掉用来进行临时固定的安装螺栓。一个接头上的高强螺栓从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧，初拧、复拧、终拧都应从螺栓群中部向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧，终拧1h后、48h内进行终拧扭矩检查。H型钢梁焊接时先焊下翼缘，后焊上翼缘，在焊接梁的下翼板时，从中间由两人同时对称往外焊接，在腹板两侧坡口内轮换分层填充至填满坡口，再焊接上翼缘的全焊透焊缝。
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图3-4 塔吊与型钢梁布置 图3-5 H型钢梁焊接顺序
图3-6 型钢梁螺栓连接 图3-7 型钢梁焊接连接
3.3由于钢结构-钢筋节点较为复杂，钢筋与型钢柱采用套筒、直锚、弯锚形式进行连接，型钢梁柱之间连接对钢筋定位影响较大，局部钢筋无法与预留套筒连接，无法锚固至型钢内，因钢筋与型钢柱上套筒连接后，无法采用直螺纹套筒连接两侧钢筋。针对以上问题，根据设计图纸，采用BIM技术建立钢结构-钢筋节点模型，对每一步施工工序进行模拟，准确定位型钢柱上开孔部位及套筒部位，如存在弯折钢筋与套筒连接部位，先进行钢筋连接后再进行型钢梁拼接，其余没有弯折钢筋部位，则可以先安装型钢梁，明确了型钢梁与钢筋施工顺序。由于钢筋连接型钢柱套筒后固定无法扭动，则采用新型双螺套筒连接方式，对于两侧固定钢筋进行连接，更好的保证钢筋受力，并满足设计要求，大大加快了施工进度，并节约成本。
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图3-7 钢结构-钢筋节点 图3-8 双螺套筒
3.4 屋面结构跨度大，梁截面高，为防止出现施工冷缝及保证施工质量，针对管制大厅屋面混凝土浇筑编制《大屋面浇筑方案》。方案中明确采用两台泵送半径70m的混凝土泵车和塔吊配合浇筑，混凝土泵车布置于管制主楼（核心部分）东侧堆料场，泵车距离建筑物12m，泵车之间间距17m，泵车覆盖屋面范围44m（从泵车部位计算），其余部位采用塔吊配合浇筑。由于屋面型钢梁与梁底间距150mm，且梁底设置5~10根HRB500级直径28、32的钢筋，考虑底部混凝土无法振捣密实，影响成型质量及强度，则采用C40自密实混凝土浇筑500mm高，并采用振动棒振捣密实。将屋面分为6块版块，每台泵车负责3块版块，由中间向两边浇筑，每层浇筑厚度为300mm，浇筑过程中采用振动棒振捣密实，振捣过程中，振动棒需伸入下层混凝土中，保证混凝土振捣密实。浇筑顺序：柱 梁 板，浇筑顺序从中部向两侧：① ② ③ ④。
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图3-9 混凝土浇筑顺序 图3-10 现场混凝土浇筑
3.5模板支撑架体最高处达14.23m（以板计算），型钢梁截面面积较大，高度1600mm~1900mm，跨度33m，属于集中线荷载超限及跨度超限的“双超”梁，模板支撑架体的安全性是施工重点。本工程摒弃传统架体监测方式，采用模板支撑系统无线智能监测仪，此系统用于建筑工地模板浇筑施工现场安全监测的一款工程监测产品，可对模板支撑系统的多个关键参数进行实时无线监测。数据采集、数据判断和超限自动报警，同时支持远程无线数据传输，将模板支撑系统实测数据和报警信息实时发送到远程监测云平台和手机客户端，当监测超限时可触发声光报警器，从而实现对模板支撑体系施工安全实时动态监管，保障施工安全。模板支撑系统无线智能监测仪由模板支撑系统无线智能监测仪、无限声光报警器、无线压力传感器、无线位移传感器、无线倾角传感器五部分组成。
无线压力传感器放置于U托与龙骨之间。拧松U托，将压力传感器放置U托内，确保压力传感器均匀受力后，拧紧U托使压力传感器受到一定压力，此时模板支撑系统无线智能监测仪将会出现初始压力数据，将此数据设置为“零点”数据。根据方案计算书，将竖向钢管支撑临界值作为施工监测报警数值。
无线位移传感器可监测水平位移和竖向位移，本工程主要监测模板竖向位移。在测点模板下方垂下一根拉绳（不允许采用具有弹性拉绳），在架体上放置一块平整模板，将仪器放置模板上，拉绳穿过传感器连接拉杆，缓慢拉长传感器引线，保证拉出长度大于报警数值，最后移动无线位移传感器使拉绳处于垂直状态。此时模板支撑系统无线智能监测仪将会出现初始连接杆长度数据，将此数据设置为“零点”数据。根据方案计算书，将模板受力变形临界值作为施工监测报警数值。
无线倾角传感器可安装于立杆和横杆上，主要监测钢管受力后产生的弯曲角度。本工程中，在支撑体系7m部位，将无线倾角传感器扣环紧扣立杆并保证传感器初始达到水平，无倾斜。然后将模板支撑系统无线智能监测仪初始数据设置为“零点”数据。根据方案计算书，将钢管变形角度作为施工监测报警数值。
无限声光报警器放置于空旷部位，环扣紧扣钢管，保持水平，主要接受检测仪传输信号，起到预警与警告作用。
模板支撑系统无线智能监测仪只要是接受由无线压力传感器、无线位移传感器、无线倾角传感器传输数据，随时可观察18个监测仪器数据变化值。
通过对模板浇筑施工过程中梁板底面压力变化、模板竖向位移、架体弯曲进行监测，实时传输监测数据，保证施工过程中的安全。
图3-13 无线倾角传感器 图3-14 无线压力传感器
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图3-15 无线压力传感器监测数据 图3-16 无线位移传感器监测数据
4.总结
通过技术应用、合理的施工组织安排解决了施工过程中存在的难点，严格把控施工中的重点。利用BIM新型技术创建3D模型，可直观的进行技术交底和发现施工问题，提前进行方案讨论及处理，采用支撑系统无线智能监测仪技术，提高了施工过程中的安全性，以达到“零事故”施工。在满足设计规范要求的前提下，本工程做到了节约施工成本，缩短施工周期，为进一步推动空管工程施工奠定基础。
参考文献
【1】徐嘉锐.《建筑工程中高支模施工工艺及施工技术研究》[J].城市建设，2019
【2】钱承刚. 《高支模的危险性分析与施工控制对策研究》[J]. 建筑施工，2018
作者简介：
任馨：男，1973年12月，高级工程师，成都市建设工程施工安全监督站，八宝街111号435室，610014,13688443843
张 杰：男，1989年4月，工程师，空管中心,项目经理，成都市武侯区武科东四路11， 641418, 18202883310。
陈 涵：男，1993年5月，工程师，空管中心,项目总工，成都市武侯区武科东四路11，641418,13458561158。
论文作者:任馨,张杰
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：型钢论文; 钢筋论文; 屋面论文; 模板论文; 间距论文; 跨度论文; 塔吊论文; 《建筑实践》2019年38卷24期论文;