超高空间悬索钢丝绳网操作平台施工技术探究

2023-02-27范腾辉夏文杰

中国建筑装饰装修 2023年3期

苏俊范腾辉夏文杰张童

1 技术现状描述

现阶段，大型建筑商业综合体大多为多层结构，且多数有较高空间的中庭。建筑装饰设计常规会对中庭顶部进行装饰设计（常见铝板、石膏板、不锈钢等耐久性较好材质），要完成此类装饰施工必然需要搭设装饰施工平台。而对于室内装饰领域的超高空间，施工平台搭设仍存在一定的局限性，对项目的快速履约产生一定的制约。

2 技术方案前期策划

以武汉市梦时代广场装饰项目为例，在中庭净高度接近40 m 且1 层板底有地下室的条件下，如何实现中庭装饰施工平台的搭设是施工的难点。技术方案通常采用常规满堂脚手架搭设或者贝雷架搭设，接近40 m 的满堂架搭设架体自重较大，对楼板荷载提出过高的要求；采用贝雷架搭设一方面施工成本较高，另一方面受架体下部装饰面层受影响，在项目工期紧张的情况下对施工工期有较高要求。

因此，此类超高空间装饰施工操作平台有必要进行技术创新型搭设。

3 技术方案比选及实施

在解决超高空间装饰装修施工的同时，综合考量技术难度、施工安全、经济成本、施工进度等因素。实施过程中，从技术选择、方案编制等方面进行科学的管理。在此基础上结合项目的具体情况和不同的施工环境，制定相应的施工计划。在悬索钢丝绳网操作平台实施前期，合理科学地制定方案，施工队伍可以有效减少工序穿插对工期的制约，在满足施工要求的前提下，保证了工程质量、安全、进度和经济效果。

例如采用普通落地式满堂脚手架，则架体高度最大将超37 m。架体自重大，楼板无法满足荷载，在验算过程中得出结论需缩小步距、跨距，做双立杆，施工成本大，搭拆耗时长，不利于人员施工。

例如采用贝雷架搭设，安全性高，具有可实施性，但搭设成本较高，而且搭设过程影响地面石材铺贴及檐口玻璃栏杆安装，影响工期，不是最优选择。

悬索钢丝绳网操作平台具有材料自重轻、受力、传递均匀合理[1]，具有不受建筑高度限制、施工布置灵活、材料易寻找、成本低、安拆方便、节省施工空间以及不影响后续工序等特点，可作为装饰施工操作平台使用，对于此类超高空间室内装饰或超大跨度空间的顶面装饰施工尤其有效。

3.1 施工工艺及操作要点

3.1.1 工艺原理

根据现场实际情况（中庭周围有混凝土结构柱、中庭顶部有夹层楼板），采用3 种规格钢丝绳（主绳24 mm、反支撑15 mm、副绳12 mm），通过主绳围绕中庭边混凝土结构柱、副绳连接主绳、水平反支撑拉结主绳、垂直反支撑通过夹层拉结副绳等方式，有规律、有主次地编织成700 mm×700 mm 的钢丝绳网，并张拉紧固、张拉完成后，满铺水平兜网、满铺密目网、满铺冲压钢跳板，形成一个整体的悬空可上人的操作平台。

3.1.2 施工流程

构件的进场运输及验收→柱面打孔植筋、安装结构柱枕木→安全绳安装、副钢丝绳反支撑安装→绕柱主钢丝绳5T手拉葫芦张拉固定→主钢丝绳反支撑安装→副钢丝绳拉结→铺设安全兜网、密目网、冲压钢跳板→张拉临边防护钢丝绳、悬挂警示牌、验收。

3.1.3 操作要点

（1）构件进入施工现场应检查产品合格证，并对构件数量、规格尺寸进行核查，对于有质量缺陷、规格型号不满足使用要求的构件进行退场更换。

（2）在直径20 mm 钢筋柱面打孔植筋、安装结构柱枕木，同时在原结构柱面2.5 m 位置处柱子中线位置定位，使用冲击钻与地平面呈30°角打孔约5 cm深，灌注植筋胶，插入直径20 mm的钢筋，充当限位，防止钢丝绳下滑。规格尺寸为10 cm×10 cm 的枕木提前在后场加工成50 cm 一段，枕木侧边采用角铁锁紧，膨胀螺栓固定在柱面。

（3）在楼板上部采用工字钢平垫，方管架设在工字钢上以保证高度可调，自楼板上部开孔，下穿15 mm 安全绳，按照平面上布置，横向或纵向每间隔3～5m设置一道，覆盖到中庭檐口，保证施工人员操作时安全带有效悬挂。

（4）副缆绳编制成网状之后每隔4.9 m 设置一道15 mm 反支撑钢丝缆绳（顶部夹层结构楼板打孔反支撑钢丝绳至楼板面，楼板面安装平卧槽钢作为反支撑固定点，如反支撑需抬高，则到夹层将平卧槽钢垫高调节高度）。

（5）绕柱主钢丝绳5T 手拉葫芦张拉固定，利用中庭四周结构混凝土结构柱作为主钢丝缆绳支撑体系，绕结构柱一周安装24 mm 主钢丝缆绳（每个柱体上再绕一圈），以此方式做2 道主缆绳确保安全性。采用5T 手拉葫芦拉紧主缆绳。

（6）主钢丝绳每隔5 ～8 m 设置一道15 mm 反支撑钢丝绳水平反支撑，反支撑拉结在中庭周围商铺结构柱上，反支撑拉结点固定方式同主绳绕柱枕木方式。

（7）将主绳作为副绳网格编制的四周基础，在主缆绳上固定12 mm 副钢丝缆绳，编制成间隔700 mm×700 mm 钢丝网体系；副绳采用双头圆环花篮螺丝固定，花篮螺丝采用4T 御扣连接在主绳上。先架设横向短索，使它在纵向索之下（短锁受力，下挠幅度小）。架索前测量好每根长度，留有余量供花篮紧固件用。在裁断钢丝索前，应先在裁断口前后各用铅丝扎结以免裁断口钢丝股发开，裁断后即时将头子焊封，钢丝索环绕中间应垫适合的心型环，然后用3 ～4个钢丝卡做成“鼻子”以供连接。

（8）在副缆绳上满铺一道安全兜网，满铺一道密目安全网，防止物品及人员掉落。再铺设冲压钢跳板（减轻自重），将冲压钢跳板并连，错缝搭接与钢网体系锁紧，形成整体，作为吊顶施工的支撑体系。

（9）在悬索平台周边结构柱位置张拉8 mm 钢丝绳作为安全护栏，钢丝绳上绑扎彩旗。上下平台入口位置制作临时门并上锁进行封闭管理。悬挂安全警示标语，邀请相关单位进行使用前的验收并悬挂验收牌。

4 施工管理措施

4.1 质量控制

（1）严格执行国家及相关规范要求，包括《一般用途钢丝绳》（GB/T20118-2006）、《钢丝绳通用技术条件》（GB/T 201118-2017）、《钢丝绳夹》（GB/T 5976-2006）、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）等国家规范要求。

（2）钢丝绳、连接固御扣、卡件、花篮螺丝等采购应满足规范要求，应有产品合格证明及材料检测报告。材料进场应及时验收。

（3）严格按要求加工制作各构件。钢丝绳夹应把夹座扣在钢丝绳的工作段上，U 形螺栓扣在钢丝绳的尾段上。钢丝绳夹不得在钢丝绳上交替布置[2]。钢丝绳夹间的距离A 等于6 ～8 倍钢丝绳直径。紧固绳夹时须考虑每个绳夹的合理受力，离套环最远处的绳夹不得首先单独紧固。离套环最近处的绳夹（第一个绳夹）应尽可能地紧靠套环，但仍须保证绳夹的正确拧紧，不得损坏钢丝绳的外层钢丝。

（4）夹层楼板反支撑工字钢基座安装应牢固。横纵钢丝绳网绑扎应牢固、钢制冲压跳板应工字重叠5 cm 铺设以增大受力面积。悬索平台搭设完成后应每日进行维护（每日一查、每3～5日一紧固），查看花篮螺丝松紧程度、查看钢丝绳是否有松动及断裂情况，并按期紧固螺丝、拉紧钢丝绳。确保悬索平台正常使用。

4.2 保证超高空间施工的具体措施

安装基本要求：施工人员必须身体健康，持证上岗，作业时应穿防滑鞋、戴安全帽，高处作业应佩挂安全带，并应系挂可靠和严格遵守高挂低用的规定。施工作业区四周应设明显标志，严禁非操作人员入内，夜间施工必须有足够照明。悬索操作平台搭设时，应采取有效的加固措施，确保整体的稳定性。因故（天气、停电等）对吊装中未形成空间稳定体系的部分，应采取有效的加固措施。对架体进行移动、停止、安装时的全过程应安排专人统一指挥协调联系，信号不明不得操作。

现场安全用电：严格按照国家施工现场临时用电标准以及规定进行系统设置。施工现场的所有配电箱、开关箱应每月进行四次检查和维修。检查、维修人员必须是专业电工。检查、维修时，必须按规定穿、戴绝缘鞋、手套，必须使用电工绝缘工具。检查、维修配电箱、开关箱时必须将前一级相应的电源开关分闸断电，并悬挂停电标志牌，严禁带电作业。配电箱内盘面上应标明各回路的名称、用途，同时要作分路标记总、分配电箱应配锁，配电箱和开关箱应指定专人负责。各种配电箱内不允许设置任何杂物，并应保持清洁，不得挂其他临时用电设备。施工现场内临时用电的安装和维修或拆除必须由经过培训后取得上岗证书的专业电工完成，电工的等级应同工程的难易程度和技术复杂性相适应，初级电工不允许进行中、高级电工作业。

安全交底和检查：建立并执行安全生产技术交底制度。要求各施工项目必须有书面安全技术交底，安全技术交底必须具有针对性，并有交底人与被交底人签字。安全交底必须做到班组、作业人员的阶段，不能停留在管理人员这一阶段。管理人员应通过进行安全技术交底，不断吸取一线班组长、作业人员的好经验、好建议，不断改善安全管理工作。

降低施工污染措施：现场设立固定的垃圾临时存放点，并在各楼层或区域设立足够的垃圾收集点。施工垃圾应及时清运，并适量洒水，减少污染。建筑结构内的施工垃圾清运，采用搭设封闭式临时专用垃圾道运输或采用容器吊运，严禁随意凌空抛撒。减少噪音污染的措施：加强环保降噪意识的宣传，采用有力措施控制人为的施工噪声，严格管理，最大限度地减少噪音扰民。现场消防保卫措施：制定消防工作总体方案，并根据不同季节和工程进度，制定出分阶段的防火预案及灭火方案。对发生火灾后包括报警、灭火疏散、抢运物资、抢救伤员等项工作，应详细分工，明确职责、使灭火工作忙而不乱，有序有效，把损失减小到最低限度。对进场的操作人员进行安全防火知识教育，每周四定为安全教育日，对施工人员及操作者进行安全、防火知识的教育，并利用板报和醒目标语等多种形式宣传防火知识，从思想上使每个职工重视安全防火工作，增强防火意识。每季度组织一次防火演习，使工程经理部具备一定的自救能力，一旦发生火情，在消防车到达现场之前，可以进行有效地自救。

5 设计技术管理

5.1 悬索结构类型与选型

悬索结构通过钢索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，可以最充分地利用钢丝绳的强度。悬索一般都是采用高强度材料制成的，更可大大减少材料用量并可减轻结构自重。因而，悬索钢丝绳网结构适用于大跨度及超高空的建筑物[3]。悬索结构容易适应各种建筑造型，因而能较自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求。钢索线条柔和，便于协调，有利于创作各种新颖的富有动感的建筑体型。施工时不需要大量脚手架，也不需要模板。因而，与其他结构型式比较，施工费用相对较低[4]。

悬索结构的选型应当根据功能需求、外观形状、水平跨度以及能够承受的荷载等方面信息，全方面考虑材料性能、生产加工以及现场施工方案，择优选取最合理的结构形式、固定配件已及支撑结构，设计时必须保证结构的可行性以及稳定性。每种形式的悬索结构与建筑平面的适用性不尽相同，设计时在具体的平面形状的基础上深化出合理的结构形式。第一，建筑的造型和使用功能两个方面的考虑。第二，悬索材料和施工可行性以及现场安装的考虑。第三，如何处理好边缘构件和支承结构的设计。

5.2 悬索结构的受力特点

悬索结构在外荷载作用下，虽然应变较小，但结构会出现比较大的位置移动。因此传统的小变形分析理论不适用于此，需要考虑结构大变形的影响，因为初始位置建立的平衡方程是变形前的，需要以变形后的位置建立平衡方程才是准确的，这是悬索结构的几何问题和非线性问题。在不同的初始状态上去施加相同的荷载增加量，引起的内力和变形各不相同。所以在求解悬索几何线性问题时初始状态数据需要明确，在这个状态下的量己知，用这些参照来求解在荷载增加量下悬索产生的内力以及变形。悬索结构中主要受力构件是柔性索，柔性索只承受拉力，设计时需要防止不同情况下引起的索松弛不能保持受拉情况，在荷载作用下不使钢索发生松弛以及产生较大的变形，必须将钢索的变形量控制在一定的范围中，同时，将悬索体系的固有频率也要控制在一定的范围，避免发生共振现象。

5.3 悬索结构的分析设计

悬索结构中的钢索选择需要根据结构跨度大小、荷载量、施工方案和现场条件等几个方面因素。各种钢丝绳的结构基本相同，但也有其各自的特点[5]。采用高强的钢丝绳组合而成的钢丝绳网，平行方向钢丝绳经过缠绕后能够保持整体受力的均匀分布，钢丝绳能够充分发挥钢材的力学性能，它的承载能力和弹性模量相对较钢绞线或者钢丝绳系数更高，同时造价也比较低廉，使用很广泛，在悬索拉力较大的情况下宜优先选用。