高耸构筑物关键部位质量安全控制案例分析

罗兆青，刘云晋，冯 浩

（山西诚联工程项目管理有限公司，山西 长治 046000）

1 工程概况

长治市气象局多普勒天气雷达观光塔工程（以下简称“本工程”）为山西省长治市 2007 年度重点工程，是集气象预报、科普教育、旅游观光于一体的综合性建筑。该建筑总高为 128.50 m，建筑面积为 4 360 m2，地下 1 层、地上 23 层，属于框架剪力墙筒体结构。第 1 层为门厅和科普知识展厅，第 5 层为观光平台，第 21 层为旋转观光厅，第23 层为雷达机房，顶部为雷达和雷达罩。塔内设有两部观光电梯。该工程建成后将成为当地的最高建筑物和标志性建筑物。该建筑筒体直径为 9 m，采用滑模施工工艺；在100 m～104 m 标高处设有直径为 25 m 的旋转观光厅，自筒体向外挑出 8.35 m，结构新颖复杂。该建筑属于超高建筑，施工难度大，安全防护等级高，对监理工作提出了很高的要求。

2 关键受力部位

本工程的关键部位是 85 m 以上突出筒身的旋转观光厅及其下部支撑体系，包括突出筒体的沿水平面相隔 60° 的 6个弧形钢筋混凝土斜支撑，3 层依次外突的弧形箱体（最下一层是滑模改动筒体厚度滑上去的实心部分），6 个扇形碗体及旋转观光层。

3 关键受力部位的施工顺序

（1）在塔身 85 m 处搭设宽度为 6 m 的环形 H 型钢施工钢平台。

（2）在施工钢平台上搭建倒圆台形满堂施工脚手架，沿圆周用安全网和密目网进行全封闭。

（3）按弧形支撑→弧形箱体→弧形碗体→旋转观光层的顺序施工。施工内容主要包括脚手架支设、钢筋绑扎（含植筋、钢筋焊接）、模板安装、浇筑混凝土和拆除模板等工序。

4 关键部位监理审核和检查要点

（1）审核施工单位编制的关键部位专项施工方案和安全专项施工方案。检查方案的编制、审核和批准人员的签字盖章是否齐全，重点检查专项方案的可行性和抗倾覆计算是否正确，核查钢平台设计单位出具的图纸签字和图章是否齐全。

（2）核查施工项目部项目经理、技术负责人、工长、技术员、质量员和安全员是否持证上岗且在有效期内。

（3）检查塔吊司机、电焊工、架子工等特种作业人员持证上岗的情况，资格证是否在有效期内，特种作业人员上岗证件复印件加盖施工单位公章并留存项目监理部备查。

（4）检查现场铲车、混凝土配料机、电子称、搅拌机和振动棒的维修保养记录，现场查看设备运转情况是否正常。

（5）查看材料供应计划与现场物资储备情况，确保原材料及时供应。

（6）根据监理实施细则，及时检查验收各工序检验批，验收合格后方可进入下道工序。

（7）各工序检验批的验收至关重要，一旦疏忽大意，必将留下质量隐患。85 m 处的施工钢平台拆除后，隐患问题暴露，再去处理，从技术与经济角度已不可行，代价巨大。因此，工程监理部通知施工单位对每道工序的检验批及时报验，监理人员轮流倒班，24 h 在岗，随时跟进，确保万无一失。

5 案例分析

5.1 关键部位钢筋能收案例分析

在第一次验收弧形支撑钢筋绑扎检验批时，监理对照施工图纸检查未发现问题，钢筋的型号、规格和绑扎的间距符合施工图纸要求，但总觉得该部位哪里不对劲，询问施工单位技术员有没有漏绑钢筋，施工单位技术员坚定表示：“这么重要的部位不敢少了钢筋，绝对是按图纸施工。”经过仔细观察，监理发现弧形支撑的顶部 AB 段（8.35 m）没有暗梁，只有两侧的双向网片钢筋（见图 1）。弧形支撑与塔身筒体相交的部位 AC 段设有暗柱，弧形边缘设有 CE 和 BD 两个暗柱，顶部没有暗梁，相当于人体的肩膀缺少了锁骨，存在重大质量安全隐患。于是，现场指令施工单位暂停该部位施工，立即与设计单位联系，确认该部位的配筋是否遗漏。果不其然，设计单位查看图纸后，立即发来了设计变更通知单，增加了钢筋混凝土弧形支撑顶部的暗梁。

图 1 斜撑配筋示意图

分析表明，100 m～104 m 处的旋转观光厅外挑部分主要靠下部的 6 个弧形支撑托住，如果漏掉顶部的暗梁，轻则观光厅开裂，重则垮塌，后果不堪设想。这种配筋遗漏，审图机构未能发现，现场施工技术人员更会疏忽，但在监理验收过程中被及时发现，靠的是监理的责任心（终身负责制）、施工经验和临场感受。笔者认为，监理只有全身心地投入到现场工作，才能更仔细地去发现安全隐患和思考解决方案。

5.2 斜拉工法案例分析

斜拉工法的整体施工顺序如下：基础→筒身滑模→一层结构→筒身滑模→下部斜撑→五层平台→滑模至顶部→上部斜撑及观光层。

图 2 底板拉结示意图

塔身上部 100 m～104 m 是旋转观光厅，施工至 100 m旋转观光厅底板钢筋绑扎工序，监理巡查时发现施工人员在加固 85 m 处钢平台挑梁，经查发现，钢平台的一支挑梁有轻微扭曲变形。施工单位采取如下措施：在此梁的两侧各加焊一支同规格的支撑杆件，同时增加钢平台上脚手架的密度，以防钢平台上部支撑体系变形失稳。

监理认为，加密脚手架的方法不妥。钢平台上的钢梁之所以发生变形，是因为不能承受上部荷载，若在钢平台上再增加脚手架，无疑是雪上加霜。若用钢丝绳从上部拉住观光厅底板，则为固定筒身（直径为 9 m、壁厚为 0.4 m，之前已施工完毕，混凝土强度经试验检测达到设计强度 C30）的钢丝绳提供了强有力的保障。具体技术路线如下。

（1）在旋转观光厅底板梁梁端和梁中主筋上（梁主筋直径为 25 mm 的三级钢）各焊接一个吊耳。

（2）观光厅层高为 5 m，底板在 100 m 标高处，在105 m 处的环形暗梁的对应位置用冲击钻钻直径为 32 mm的孔，此孔固定 Φ16 钢丝绳与底板梁梁中拉结，绳中用花篮螺栓涨紧。

（3）同理，梁外端 8.35 m 处与该底板上 10 m 处暗梁钢丝绳拉结，下部用花篮螺丝涨紧，同时从内向外起拱 0.2%。

（4）重复以上步骤，共做 6 组拉结，按 180° 对称涨紧。

（5）荷载计算复核（见图 3）。① 计算单元的确定：气象塔水平面环形结构中，6 个弧形支撑将观光厅底板分成了 6 个相同的受力单元，图 3 中阴影部分为第一道钢丝绳拉结单元；环形阴影两端分别支撑在弧形斜撑顶部，下部有满堂脚手架支撑，K 点为框架梁上拉结点；底板受力以下部满堂脚手架支撑为主，上部斜拉的钢丝绳为辅，钢丝绳拉结仅为下部钢平台卸荷的 1/3。② 荷载取值：a.钢筋混凝土底板按 2 400 kg/m3，底板厚度 120 mm，则底板自重g＝2 400×0.12＝288 kg/m2≈2.88 kN/m2；b.施工活载取 1 kN/m2，计算荷载＝2.88+1＝3.88 kN/m2；c.环形阴影面积A＝（θπ）/360 （R2－r2）＝（60×3.14）/360（10.772－6.592）＝37.97≈38 m2；d. 根据上述受力分析，则竖直向上的卸荷F＝38×1/2×3.88×1/3＝24.57 kN；e.验算公式 3αFg≤[Fg]、cosθ＝F/Fg，式中，3 为安全系数，θ为钢丝绳与竖直方向的夹角，α为钢丝绳的不均匀系数（取α＝0.85），Fg为钢丝绳的计算拉力，[Fg]为钢丝绳的容许拉力，∮16 钢丝绳取 133 kN， 由于 cosθ＝F/Fg，Fg＝F/cosθ，Fg＝F/cosθ＝24.57/0.4992＝49.22 kN，3αFg＝3×0.85×49.22＝125.51 kN≤Fg＝133 kN，符合要求。

图 3 荷载计算简图