箱型桁架钢结构安装施工测量的关键控制技术
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摘要：建筑安装工程尽管各种施工测量程序不同、方法各异，但测量控制作为一项重要的质量的关键控制，把好安装方面各项工作的质量关是关系到建筑总体质量好坏的重要方面。文章主要介绍了新加坡艺术学院箱型桁架钢结构单元安装施工测量的关键控制技术，进而推广该技术在今后施工中取得应用。
关键词：箱型桁架单元测量施工控制；单元支座地脚螺栓安装；桁架钢结构地面拼装
中图分类号：TU758 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）36-0089-03
一、项目概况
新加坡艺术学院工程总共11层平台，总高度55m，其中4层以下为混凝土框架结构，4～6三层为箱型桁架钢结构平台（总重量共计2200t）安装于混凝土柱顶21m位置处。再凭借这三层桁架托起顶部7～11层共五层混凝土框架平台。根据现场实际情况及设计的连续稳定性思路出发，安装箱型桁架座于两混凝土柱顶部分跨距为15m，两组混凝土柱之间最大单元跨距为27m。这个跨距单根杆件考虑到稳定性、安全性能及失稳挠度等一系列问题，无法单根杆件安装施工。为此依据现场场地问题，最终选取安装单元采取整体单元地面拼装，最后整体单元液压提升安装的理念。为此按照单元所在位置总体分成六个大的单元，每个单元桁架重量达到200多吨，箱型梁最厚板达到100L，如此一个单元组装完提升安装高度为21m。
箱型桁架钢结构施工的难点：桁架支座单元座于混凝土柱顶由Φ64L*1900L的锚栓8*2根位置，为此如何保证柱脚锚栓之间的相对位置、轴、列线及标高等一系列问题将是一个需要控制的首要环节；提升桁架每个单元安装口总计12个头，按照箱型四道口考虑总计48道口。如此多道口将安装于不同标高、不同方位、不同截面，要想达到符合规范及设计要求的安装口间隙保证10L绝非易事。为此针对施工过程中的另外两个重要环节即：单元地面拼装测量控制及单元提升安装的测量控制工作必须严格控制把握，进而全面有效地进行项目管理控制，确保项目计划执行过程的有效性、可行性。
二、艺术学院钢结构工程施工顺序及钢结构安装测量工艺流程图
三、箱型桁架钢结构安装施工测量的关键控制技术
（一）桁架出厂前的预拼装尺寸控制
为了更好地控制箱型桁架的整体加工制作质量，桁架钢结构单根杆件在制作加工过程中应该严格控制质量，从每个小零件自切割开始零件组队单件焊接单件校正单件喷涂每个工序环节进行过程监督控制，及时发现尺寸等一些不足质量问题立即安排整改，直到满足设计及规范要求时方可通过检查。考虑到加工的整体质量情况，为此特要求桁架出厂前必须组织进行整体单列的预拼装，检查加工制作的各杆件尺寸是否符合设计要求，符合条件后才准予出厂，这一环节是很有必要、绝不可忽视的先决条件。
（二）地脚螺栓安装测量控制方法
柱顶地脚螺栓的安装首先应该严格按照图纸进行制作螺栓定位支架，使得每组由Φ64L*1900L的锚栓8根螺栓相对位置符合图纸设计要求：
1．地脚螺栓的安装要保证轴，列线及垂直度的控制尺寸测量记录。
2．地脚螺栓每组安装完后在浇注混凝土前后应该再次进行相对位置的测量并列表记录。
（1）安装基准。对土建提供的测量交接记录进行组织复测，复测的内容包括平面纵、横轴线和标高项目，通过实测结果进行图纸核实，对于出现的问题向土建单位提出双方协商解决直至满足要求。
（2）为防止土建施工（穿钢筋，压力灌浆）时对已安装定位的地脚螺栓造成影响，在混凝土浇筑前进行复测，该复测记录定为最终结果。
（三）桁架钢结构地面拼装的测量控制方法
桁架钢结构地面拼装分为两种情况的测量控制：其一是柱顶桁架单元地面拼装测量控制；其二是27m合拢段提升单元地面拼装测量控制。
1．柱顶桁架地面拼装测量（采取卧式拼装方式）。（1）对柱顶桁架进行地面拼装平台超平测量（该过程需要在桁架拼装前及桁架拼装后焊接前两次测量记录）；（2）在柱顶桁架拼装平台上放出拼装单元的纵横中心线及各杆件的中心线；（3）沿中心线摆放杆件，沿纵横中心线增加焊接的收缩量XL（该收缩量必须根据实际焊口数量及焊口板厚确定具体值）；（4）对摆放好的拼装单元测量找平。（5）对于焊接完毕的柱顶桁架单元再次测量复验确保安装精度。
2．27m合拢段地面拼装测量（采取立式拼装方式）。（1）27m桁架地面拼装需要对于拼装平台进行整体测量超平，而且桁架放置在拼装平台位置处的水平度需要在拼装前后两次测量校核；（2）对已安装完的两柱顶间的空间尺寸（包括距离，端点位置，标高等）测量记录，该组数据可作为桁架再地面拼装的依据；（3）依据27m段桁架安装口的空间尺寸投影到地面拼装平台并测设定位挡位置， 然后依此定位档开始摆放桁架；（4）摆放桁架时需要注意两个问题：其一是预留箱型钢梁厚板焊接的收缩量；其二是注意起拱设计的要求量；（5）焊前对拼装单元整体进行测量外形尺寸，并与空间尺寸对比校核；（6）因合拢段与两端柱顶存在多层连接点，地面拼装时要将两端柱顶安装口各层间的垂直距离测量记录，并以此为据拼装合拢段，保证合拢段两端各点顺利合拢。
（四）安装测量控制方法
桁架钢结构安装单元分为两种情况的测量控制：其一是柱顶桁架单元安装测量控制；其二是27m合拢段提升单元安装测量控制。
1．混凝土柱顶桁架吊车安装的测量控制。
（1）对柱顶桁架安装标高的测量记录，该数据将作为加放垫板的依据；（2）对于地脚螺栓再次进行复测:先测纵横轴线位置，再以此测量为基准测量各螺栓间的距离；（3）对柱顶拼装桁架单元的两个柱地脚轴线距离复测，以此为准复测各螺栓孔间距离，记录与地脚螺栓对比校核；（4）混凝土柱顶桁架安装的就位固定连接后的测量控制；（5）桁架安装后三个月内分阶段安排检测沉降测量的定期记录，通过实测的数据进行分析研究单元桁架的变形情况。
2．27m合拢段提升安装测量控制：（1）按照拼装时的测量过程复测空间全部尺寸；（2）对焊后的合拢段单元外形尺寸全面测量并与空间尺寸对比校核；（3）按照安装方案的要求检测提升吊耳定位点，提供作为吊耳定位的依据：27m跨提升单元桁架吊耳安装位置应该是在整体提升单元桁架焊接完后，利用钎垂仪从安装位提升器中心向下打点到提升桁架的吊点位处，然后定位焊接吊耳（在焊接过程中采取措施防止吊耳焊接变形，影响到桁架提升的安全及就位）；（4）测量合拢段两端各层梁间的垂直距离，并与两端柱顶安装口相应连接卡头之间校核；
（5）桁架整体提升过程的检测。桁架整榀提升时应该控制的项目是：桁架整体的下挠变形，钢绞线同步性（垂直度）及轴间距的测控。在桁架提升的开始需要有两个过程的短暂停留，即当整榀桁架提升离开作业面300L时的暂停作业，进行对桁架记录观测前期数据；（6）桁架整体就位过程的检测。桁架整榀就位时应该控制的项目是：桁架整体下挠变形，桁架柱垂直度发生变形及箱形对接口间隙缝的测控；
（7）桁架安装后焊缝的应力分析。因为桁架安装后焊缝变化将会给整体桁架的安定性存在一定影响，进而影响到测量控制问题。为此安排检测桁架安装口的焊接对于桁架支座的影响，项目部特同新加坡一家检测公司达成一致意见，进行该焊道口的全程监控；（8）桁架安装后三个月内分阶段安排沉降测量的定期检测记录，通过实测的数据进行分析研究单元桁架的变形情况。
四、施工管理控制
（一）施工人员的管理控制
箱型桁架钢结构测量控制工作具体需要是人的管理控制，对于参与施工的管理者，施工者都要定期不定期安排培训，交底工作。让他们每个人都知道需要干什么，怎么干，如何干，培养一种责任心，这是一件看似很简单实质是很有必要也是首要解决的问题，只要人的问题解决了，接下来的工作将会迎刃而解。
（二）测量仪器选择
根据施工现场场地非常狭窄，用外投法仪器无法安置的特点，经过综合分析，一层及基础部分轴线投测采用外投法，二层以上采用内控法，标高控制基础部分采用标杆控制法，一层采用普通测设法，二层以上采用从结构设计洞口内向上传递的方法。该工程选择PENTAX全站仪（测角精度2″，测距精度±（2+2×10-6×D））、JGJ2经纬仪（一测回水平方向测角中误差为2″）各一台用于平面控制和细部放线，DZJ3垂淮仪（精度2.5×10-4）用于平面控制网竖向传递及垂直度控制，DS3水准仪（1km往返高差中误差为±3mm）用于高程传递。为满足施工要求，以上仪器在开工前必须送检，并每隔一定时间复检，检查合格后方可用于测量。
（三）平面控制和高程控制
在建筑工程中常用的施工控制网有：建筑基线网、建筑方格网、导线网或多边形网。高程控制网根据施工精度要求，采用四等水准测量即可满足而高层建筑施工测量的主要任务是保证建筑工程在施工过程中，使建筑物沿竖直方向层层向上，且高程逐层向上传递。
（四）控制网的建立原则
为了符合施工测量精度要求，满足工程进度，根据施工现场条件，本着“从整体到局部逐级控制”的原则，布设合理的施工测量控制网。
五、结语
总而言之，箱型桁架自制作加工支座地脚螺栓安装地面拼装安装及管理几个过程的钢结构施工测量控制。该种测量控制方法已经成功运用于由我负责并指导的北京中证大厦中庭8层平台框架梁提升工程、北京中石油大厦中庭钢700t桁架提升工程、新加坡医药大厦8榀220t桁架提升工程及新加坡A380飞机库屋面1600t提升工程中，取得预期的效果，并得到业主方监理方及总包方各方的认可。
建筑安装工程尽管各种施工测量程序不同、方法各异，但测量控制作为一项重要的质量的关键控制，把好安装方面各项工作的质量关，是关系到建筑总体质量好坏的重要方面，因而采取合理的方法解决各项工作中存在的问题也是重中之重，我们必须给予足够的重视，本着安全、优质、美观的原则，严格按照有关测量质量控制标准，并结合现场的实际情况，有效处理好桁架施工整个过程的安装问题，提高安装的质量和美观，保证建筑工程的总体质量，从而提高建筑的安全性和舒适性水平，满足人们的需求，促进建筑安装工健康、稳定发展。
作者简介：李成杰（1972-），男，中国二十二冶集团有限公司高级工程师，研究方向：项目施工。