大型雕塑钢结构整体吊装

张传宁 张斌 郑红卫

广州中虹建设工程有限公司 广东 广州 510620

引言

本工程项目为大型复杂钢结构雕塑，施工地点位于河道水面，造型复杂无先例，受方案确定和河道水文条件制约，施工工期被压缩到三个月，只有常规工期的1/3，施工方案经反复论证选用模块化建造技术，将整体拆分13个小单元分块同步制作，拼装成上下两个吊装单元整体吊装，两吊装单元外形和结构重心与常规构件区别很大，施工现场创造性采用双机同侧抬吊、高空接力平移、高空后调平等工艺措施现场成功完成现场吊装，确保了工程按期完工。

1 项目概况

本项目位于陕西省宝鸡市凤县，雕塑工程坐落于嘉陵江凤县县城双石铺镇河道内，为高出水面35m的立体凤凰雕塑（如图1所示）。

图1 完成雕塑造型

该雕塑自湖水静水面起算高度35m，主体下部为混凝土平台，后尾中部设两支撑柱，主体凤凰造型自混凝土平台起算高度30m，下部为大片白色浮云，后部为随风飘扬九尾，两翼翼展25.1m，主体内部结构为空间网格结构，构件为无缝钢管，节点为管桁架相贯焊接和焊接球，雕塑外皮为S304不锈钢板锻打成型，次结构为角钢及圆管焊接[1]。

2 下部整体吊装

本工程位于河道内，当地没有具备加工条件室内场地，且现场工期限定为3个月，综合各方面条件，施工采用模块化建造方式，利用河道水面灯具基础已硬化场地，结合河道内自行硬化地面，将雕塑外皮切分为13个单元同步加工，主体钢结构构件在加工厂完成加工散件现场拼装，主体及雕塑外皮最终拼接成上下两个吊装单元进行整体吊装，尽最大可能减少高空作业，加快现场施工进度。

2.1 下部整体构件

下部构件高度14.2m，长度32.6m，上部宽度5.31m，下部宽度7.78m，前半部分为雕塑身体下部和底部浮云，后半部分为雕塑飘扬的尾部，雕塑尾部断面尺寸小，无法配置主结构，主体结构仅前半部分有，整个下部构件重量80%集中在前半段，形成“前重后轻，前强后弱”的整体格局。

2.2 下部整体构件位置

下部构件安装平台设计标高是水面上7m ，平台厚度1m，主平台设五根直径1.8m混凝土柱支承，平台后侧设置两根直径1.8m混凝土柱支承尾部，高度分别为8.9m和8.5m，拼装平台为河道面，为水面下1m，下部构件整体拼装位置考虑吊装需要，安排支承平台侧边，尽可能靠近支承平台。

2.3 下部整体构件吊装方案

选用两台500吨汽车吊，就位于下部构件和支承平台外侧，两台吊车分别承受前后两部分重量，起吊后，先将构件整体提升略高于支承平台高度，随后两台吊机同步压低吊臂将构件平移，在构件提升和平移期间两台吊机动作严格控制同步，避免由于吊臂动作不同步，引起两吊机吊重分配波动，以及被吊构件额外应力引起构件内部结构破坏，构件平移到位后缓慢下落，待构件下部预留连接孔与支承平台预埋连接锚栓对接，完成支承固定后吊机卸钩，完成吊装[2]。

2.4 实施情况

现场吊机于2018年5月17日上午到达，次日（18日）上午吊机就位，并配齐配重具备起吊条件，至下午6点完成吊装构件底部临时支承清理开始起吊，历时半小时完成（如图2所示），起吊过程吊装构件没有异常变形和异响，刚度较弱尾部不锈钢外皮没有发现变形破坏，表明两吊机动作同步协调，至晚9点，平台和尾部两柱支撑连接施工完成，两吊车卸钩移位。

图2 下部构件起吊平移

3 上部整体吊装

3.1 上部整体构件

上部吊装构件高度15.9m，宽度25.0m，前后尺寸12.24m，左右基本对称，由于两翼向后侧外伸，整体构件重心在两翼间构件外部，构件内部为空间网格结构，吊点选择限制在结构节点部位，吊点选择在两翼中部，吊点与重心偏心，起吊后构件整体将后仰，用上部主体结构的3D打印缩比模型模拟也得到证实，模型模拟结果预判后仰角度在10°左右[3]。

3.2 上部整体构件位置

上部拼装位置位于支承平台偏右侧前方，由于构件形状特殊重心偏高，地面拼装过程外伸两翼下部设置临时支承结构，吊装前将全部拆除清理，构件整体起吊离地后将无法再次落地，上部构件的起吊过程不可逆，上下构件对接面距离地面21m。

3.3 上部整体构件吊装方案

综合起吊构件位置和场地情况，将两500t汽车吊站位选择在上部构件拼装位置两侧，构件离地后在低位将构件进行水平平移，转移到支承平台正前方，平移距离约15m，平移期间构件重量在左右两吊机有转移过程，类似空中接力，由右侧吊机为主逐步转到左侧吊机为主。

构件离地后，明确预判构件后仰，根据实际后仰角度及构件底座前后高差，确定高空两构件对接是否需要调平，若确定调平将在构件背部加焊调平桁架，并进行地面调平测试，所测扳平构件起吊力以选择高空调平吊机。

将构件提升至高空预设高度，两吊机同步转臂，将构件后移至已就位下部构件上空，降低高度将上构件后侧低位接口接近下构件，此时上构件前侧接口将明显高于后侧接口，调平吊机就位，由接口部位人员将调平吊机吊钩挂上调平桁架末端，调平吊机缓慢加力，将后仰的上构件扳平[4]。

三台吊机同步下放，将调平后上构件下放至对接面可施工高度，接口位置施工人员进行接口法兰盘连接螺栓对穿及拧紧作业，之后调平吊机卸钩撤离，两主吊机逐步卸载，但仍需维持钢丝绳紧绷受力状态，接口施工人员进行接口法兰盘对接焊接作业，待全部对接法兰焊接完成后，两吊机完全卸载，卸钩撤离，完成吊装作业。

3.4 实施情况

3.4.1 起吊及空中平移。2018年5月18日下午2点开始上构件吊装，离地后整体构件后仰明显，平移过程左侧远处吊机吊臂外伸角度较平，吊臂刚度较弱，两吊机间空中接力重量转移过程中，构件在空中有短暂急速下坠，幸亏左侧吊机实际及时反应加力，将下坠构件刹停在半空。

3.4.2 增设调平杆及试调平。完成横向平移后，将上部构件缓慢下方至接近地面位置，经现场综合研判，构件整体后仰，底座前后离地距离相差约25cm，严重影响高空对接，确定按预案连夜在构件后侧增设调平桁架，至晚九点调平桁架完成焊接，现场安排70t汽车吊进场调平测试，经反复调整起吊力，历时2h完成，为随后的高空调平打下基础。

3.4.3 二次起吊及调平。次日上午9点48分开始二次起吊，如图3所示，底部后侧为调平桁架，两主吊机同步抬升转臂，历时12分，于10点整将上构件吊运至下构件接口位置，调平吊机就位，另配50t吊机一台用于保障高空挂钩人员安全，此时二大二小四台吊机同步作业，现场地面人员严密监控谨防吊机吊臂碰撞，对接面前后明显偏差，由于调平过程经历过地面测试，高空调平过程历时30min顺利完成，之后按计划三吊机同步下放，于11点开始对接面安装螺栓对穿安装，前期上下两个部分主体构件为配对制作，对接面11处，连接面共计88套连接螺栓全部顺利对穿，期间未动火扩孔，全部对接工作于下午近3点完成[5]。

图3 构件二次起吊

4 结束语

采用模块化建造方式分块制作，拼装层上下两个吊装单元进行整体吊装，极大压缩工期，对提高施工质量和降低安全事故概率有帮助，下部构件左右重量、刚度分布不均，尝试双机抬吊模式同步抬升，上部构件双机空中接力完成水平移位，并打破地面调平后起吊常规，创造性采用三机配合高空调平模式完成整体吊装，为日后大体量特殊体型构件整体吊装提供借鉴。