大吊顶施工及登高措施探讨

梁国栋

摘 要 以北京大兴国际机场旅客航站楼核心区大吊顶安装工程为例， 探讨工期紧、登高作业高度大、质量要求高的超大共享空间大吊顶登高作业的做法。针对工程施工结构复杂，大吊顶网架离地面距离最高处超过40米等重点和难点问题，运用钢丝绳作为生命线，水平安全网以及直臂车和卷扬机安装等安全工艺吊装手段解决了主副龙骨以及面板吊装等安装到位的难题。

关键词 大吊顶;安全施工;方案探讨

1工程概况

1.1 北京大兴国际机场航站楼核心区工程总体概况

北京大兴国际机场是“十二五”和“十三五”时期的国家重点工程项目，其建设受到党中央国务院以及国家领导人的高度重视，同时也是我国高速发展的一个新的动力源。总占地面积达到140多万平方米，曾经被英国《卫报》评选为“新世界七大奇迹之一”。建成后将是世界最大的空港，成为展现中国国家形象的新国门。机场航站区分别由主航站楼、指廊（共计五个）、停车楼以及综合服务大楼组成。主航站楼的核心区是该项目中最耀眼闪亮的区域，该区域工程建筑面积约60万平方米，地下2层，地上4层（局部浮岛为5层），建筑高度50m，主体为现浇钢筋混凝土框架结构，局部为型钢混凝土结构，屋面及其支撑系统为钢结构。

1.2 大吊顶工程概况

北京大兴国际机场航站樓屋顶是整个建筑外观的重要体现部分，从高空俯瞰，整个航站楼犹如一只浴火重生的凤凰，其大吊顶做法为连续流畅的白色漫反射不规则双曲面蜂窝铝板。整个屋面通过8只C型柱及12处落地柱下卷后与地面相接并将整个屋盖结构托起，最终形成了“如意祥云”的整体意向。屋面大吊顶（大曲率、小曲率）面层材料采用15mm厚白色蜂窝铝板，C型柱内侧采用15mm厚金色蜂窝铝板，外侧装饰铝板与大吊顶相同，总体结构构造较为复杂，大吊顶面层距地面离最高处超过40米。大吊顶设计与航站楼屋面整体定位网格相符，形成了建筑、结构、装饰一体化的整体风格。

2大吊顶工程施工的特点以及难点

2.1 大吊顶铝板的施工难点及施工方案概述

通常来说，大空间大吊顶的施工工艺较为复杂，基本流程为：激光三维扫描 → BIM三维建模 → 测量数据分析 → 钢网架上抱箍系统安装→安装转换层钢架 → 安装主龙骨→安装吊顶组框蜂窝铝板单元板块 →  面板调整和清洁 → 检查验收。而大兴国际机场又与其他大空间公共建筑最大的不同就是拥有超高超大的共享空间，并且造型是曲面。要安全、高效完成如此高大异形空间的大吊顶工程，势必要采取一些特殊的施工技术措施与方法。

在前期对整个施工方案探讨过程中，预料到将来施工难度将极大。这是因为第一：吊顶作业的施工面距地面超高，要确保安全、高效的施工的难度较大;第二：单、双曲面整体造型比较复杂，无论是铝板工厂加工还是现场安装和定位都不容易;第三：受到楼地面承受极限荷载的限制以及下方交叉作业的影响，现场总体状况决定了不可能搭设满堂式脚手架。综上几点，必须创新施工方法，以保证工程项目的高效、安全和经济。

经过十多次反复的探讨和对比，北京大兴国际机场大吊顶施工的登高措施决定主要采用：“上下结合，共同协作”的方式。即网架上方的施工人员通过屋面马道利用固定在网架上的永久生命绳再架设新的生命绳到达施工点，然后在施工点上设置钢跳板，形成施工面。下方直臂车将施工人员送至指定施工点，在直臂车操作平台上配合安装安全网和吊装圆盘，使用钢跳板操作平台（钢跳板搭设在钢架转换层上）与卷扬机（吊装单元框及饰面板）相结合的方式完成最终的安装操作。这种方法可以达到降低施工成本、材料运送方便快捷，同时可以控制现场噪声又便于交叉施工。

2.2 主要登高和作业操作过程

（1）生命绳的安装

利用网架结构架设生命绳。原结构上有一道永久性的生命绳，操作人员在搭设新的生命绳过程中可以利用，新的生命绳采用直径8mm钢丝绳，用锁扣固定在网架的上弦与下弦之间的腹杆上，上下设置两道，第一道生命绳距下弦杆高度600mm，第二道生命绳距下弦杆高度1200mm。拉结点采用4个正扣锁死，其中在生命绳经过的腹杆上绕一道，并单扣锁死。生命绳用于上、下弦杆的抱箍、主龙骨及面板组合框安装时使用。高空作业人员配备双勾双绳弹力缓冲的“五点式”兜裆安全带，双钩分别挂在上下两道生命绳上，起到双重保险的作用。

（2）水平安全网的安装

根据大吊顶施工要求，所有网架施工区域全部进行安全网全封闭，包括玻璃幕墙檐口和C型柱檐口周边一圈。

①作业区域拉设警戒线，设置专门的看护人，其余任何人员不允许进入施工区域;作业人员全部接受安全技术交底，登高作业人员全部持特种登高作业证书上岗。②施工顺序：安全网的搭设顺序从马道处开始，放射状向外安装，直至幕墙玻璃处结束，施工区域内全部密铺安全网。③安装流程：操作人员（2人/组）通过四层通往屋面的钢楼梯上马道进入网架结构上，在铺设安全网时，安全带自始至终不能离开生命绳，系好系牢。安全网用定滑轮吊装固定，定滑轮固定于铺设网架两侧弦杆靠近球点处，先由地上人员（2人/组）运至施工部位，在地面将安全网6M*3M进行拼接，拼接完成后将安全网展开，通过定滑轮吊装将地面安全网送至网架区域，先把安全网的一端两个主绳头挂在下弦杆上，并系牢固，然后施工人员从一端开始向另一端依次把中间的筋绳都系牢在下弦杆上，最后把安全网的另一端两个主绳头挂在另一侧的下弦杆上系牢固。相邻的两片安全网之间用筋绳连接牢固。④通过定滑轮吊装将地面安全网送至网架区域，使用专用绳绑扎在网架下弦杆上。

（3）吊装盘的安装

采用直臂车安装吊装盘抱箍系统，两名施工人员在直臂车操作平台上负责运送圆盘和到达制定安装点的下方定位，在网架上方的三名施工人员负责安装和紧固吊装盘。

（4）转换层单元框的安装

网架上配备4-5名施工人员，使用对讲机和地面卷扬机操作人员进行全程监控确保吊装高度及吊装安全，下方施工人员使用缆风绳对单元框的方向进行调整，上下配合进行安装。

（5）主龙骨、组框及面板的安装

转换层安装完成并通过验收后，利用转换层（转换层内框横向间距不大于3000mm）和屋顶钢网架搭设操作平台，操作平台采用3000×250×15mm的钢跳板作为移动时候使用的脚手板，单片的重量约为9kg。钢跳板两端采用U型卡件与主龙骨卡牢固定。在紧固组框面板螺栓时，两块钢跳板交替使用。一组安装工人配两块脚手板，根据安装位置现场调整，移动操作平台进行副龙骨安装和蜂窝铝板单元板块安装，在整个安装组框面板过程中，安全带的双钩始终系挂在生命绳上，严格禁止安全带脱钩操作。

待主龙骨及连接主转换配件在地面拼接完成后，使用麻绳（麻绳规格：φ12.5mm，长度≥50米整根）对主龙骨两端固定、中间部位固定一根方向绳后进行现场吊装。吊装时地面2名操作人员斜向拉升，2名操作人员斜向控制方向绳，用于调整主龙骨吊装方向（單根主龙骨净重16.8kg）。待吊装至指定高度后，网架上操作人员在转换层脚手板操作平台上，此时操作人员安全带始终扣挂在安全绳上。

顶部的钢网架上继续利用移动的操作平台，操作平台的长度根据网架孔的长度和宽度定制加工。一组安装工人配两块钢跳板，根据安装位置随时进行调整，通过移动操作平台与高空车相结合的方式进行主龙骨及蜂窝铝板单元板块安装。

（6）组框面板安装

待主龙骨及配件拴接完成后，地面安排1名看护、4名操作人员，网架上安排4名操作人员及1名指挥员。将定滑轮固定到转换层120*60龙骨上，通过两个定滑轮及麻绳（麻绳规格：φ12.5mm，长度≥50米整根）对组合单元件四个边角固定后进行现场吊装。吊装方式同安全网吊装方式，吊装时地面4名操作人员斜向拉升（单元组框净重<85kg，规格<3000*3000mm）。待吊装至指定高度后，网架上操作人员在转换层脚手板操作平台上进行单元块连接固定，增加斜向交叉安全绳，安全绳保护覆盖半径2.5m，高度0.6m。吊装至主龙骨下方使用U型卡件及螺栓与主龙骨进行连接并且紧固。

2.2 采光天窗吊顶

（1）考虑施工操作方便和安全，采用直臂车安装抱箍系统，采光天窗与大吊顶不同之处就在于其安装铝板的面是侧向面，而不是平面，因此2组操作人员通过2台直臂车从对向到达施工面的上、下弦杆处，施工人员借助直臂车平台从弦杆两侧手动进行抱箍安装，操作过程中人员安全带全程系挂在直臂车的护栏栏杆上，严禁攀爬或者擅自翻越直臂车栏杆，严禁安全带脱钩。上、下弦杆的抱箍采用半个圆的抱箍方式进行固定，两名安装工人在直臂车上配合施工完成，安装完成抱箍后继续使用直臂车来安装滑轮，为今后吊装铝板转换框做准备，整个安装过程工人全程在直臂高空车的配合下进行安装固定。

（2）面板安装重量轻，采用直臂车运送铝板，直接反扣安装铝板。期间工人在直臂车上操作，严禁跨越、攀爬护栏。

2.3 C型柱吊顶

根据测量数据分析的结果，通过直臂车在C型柱上标注出每一个焊接固定点，在C型柱上固定滑轮，吊装转换层钢龙骨，待钢龙骨焊接完成后在C型柱内部依据转换龙骨，焊接钢爬梯，方便施工人员上下安全施工，施工人员在高空作业全程系好安全带。

（1）为保证安全，在C形柱大曲率区域，沿网架向上，距离地面2米搭设第一道生命绳，环绕C型柱向上，间距1.5m搭设一道生命绳至C型柱顶端。扣挂安全带在安全绳上。在C型柱横向连接钢网架上，布设4-6道向下的安全绳，安全绳采用φ12.5mm的麻绳，用于固定制锁器（同时在双挂钩安全带上加装制锁器）。

（2）操作平台的搭设方法：由于C型柱内外间距比较大，常规操作平台搭设比较困难，在局部内部外部转换层的间距小于3米时，直接横向搭设跳板形成操作平台。

（3）当内外部转换层龙骨间距大于3m时，从C型柱上方通过抱箍布设向下的φ16mm通丝丝杆，每隔3米布设一道60×40mm的方管，方管横向间距小于3m，方管与转换层龙骨间距必须小于3m，钢跳板搭设在转换层龙骨和方管上形成操作平台，这样在C型柱高度方向，每隔3m有一个操作平台，配合直臂车和操作平台，安装C型柱的主龙骨和面板。

以上一系列登高、安保措施以及采用抱箍连接的施工方式，经过北京市多位专家现场视察和综合评审，一致认为整体措施安全、可靠、高效、对原结构不构成任何破坏且实施性较强，并具有高度的创新性。在后续的7个多月施工过程中，未发生一起安全事故，而且在预定的工期内圆满地完成了施工全部任务，并为大兴国际机场总施工进度计划按期完成奠定了坚实的基础，得到了评审专家、总包、业主的高度认可与好评。