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1、第五节 工程项目技术方案优化案例分析,目 录一、工程项目技术方案优化的概念、意义二、工程项目技术方案优化的管理流程三、工程项目技术方案优化的方法四、工程项目技术方案优化案例分析案例一、某大剧院工程基坑降水施工方案优化案例二、某体育场工程拱脚大体积砼施工方案优化案例三、某游泳馆工程钢结构施工方案优化案例四、景观塔外挂板吊装方案优化,一、工程项目技术方案优化的概念、意义1、在作业前，对作业采取的各种方法、方案进行比较，在充分论证的基础上，从中选择最佳的方法或方案，这种过程叫做方案优化。施工技术方案优化是在对项目实施条件（合同条件、现场条件、法规条件）及设计文件进行深入了解的基础上进行的，是对投标简
2、单的施工组织设计规定的施工方案、设备配置、施工程序、劳动力组织等进行的必要调整。,2、优化工艺不能影响结构安全、使用功能及设计方案要达到的效果，并随着工程施工过程图纸、环境、风险、相关方要求的变化适时调整方案、预案及其做好深化设计工作。3、优化方案应切实可行，一切从实际出发，目的是要保证工期，保证质量、安全、环境，降低施工成本。,二、工程项目技术方案优化的管理流程,图5-1 技术方案优化管理流程图,三、工程项目技术方案优化的方法 1、明确优化的内容、优化的依据、预计经济效益等，另外要保证项目优化的安全性、科学性，实施过程中出现新问题、新情况，及时沟通、调整解决。2、优化是满足几方面要求的一个统
3、一整体，是不可分的，应通盘考虑。现代施工技术进步、组织管理经验积累，每个工程都可以用多种不同方法完成，存在着多种可能方案，所以在决定方案时，应多方分析比较、全面权衡，选择出可能最好的方案。,3、施工方案的评价、甄选是一个系统工程的多目标决策过程，不论在技术方面或组织方面，通常都有许多可行的施工方案选择，择选优化原则要坚持技术分析与经济分析相结合、定量分析与定性分析相结合、动态分析与静分析相结合。当影响施工方案的某些因素无法用数量指标衡量或获取数据较困难时，可定性分析评价施工方案优劣。对工期、成本、劳动力等可以用数据指标衡量的因素进行分析、计算，得出定量分析结果，再对各方案进行对比择优。,（一）
4、案例背景介绍 某基坑降水工程0.000标高相对于绝对标高15.10m，施工现场平均绝对高程为14.80m。工程为地下三层、地上四层、局部七层。地下三层基坑最深处达-18.50m。工程地质勘查报告给出稳定水位埋深为m，地下水属孔隙潜水。工程南侧距离20m为东湖景区，且已经蓄水，水面高程为14.00m。工程特点：本工程地下三层位于整个建筑的中心区域，南北长40m，东西方向宽38m。而整个建筑物形式为半径约75m的圆形。,案例一、某大剧院工程基坑降水施工方案优化,四、工程项目技术方案优化案例分析,地下水位较高，赋存于3层粉土、3层粉质粘土和4层细砂中，旁边东湖景区蓄水进一步造成地下水位的提升。通过现
5、场实际勘察，地下水位标高相对于0.000标高为-9.30m-10.60m。建筑红线内还有未拆迁的建筑物。1、场区工程地质概况：根据华北地区区域地层表，该区地层位居华北地层区华北平原分区之冀中小区东部、西部地区交界地带。根据地质年代、成因类型、结构特征及物理力学性质差异，将勘察控制深度内土层划分为9层，为素填土、新近代沉积粉质粘土、新近代沉积粘土、细砂、粉质粘土、中砂、粉质粘土、细砂、粉质粘土。,2、场区水文地质条件勘察期间初见水位埋深为m，稳定水位埋深为m，地下水属孔隙潜水；地下水主要补给来源为大气降水、地表渗漏；排泄以人工开采和向下渗流为主要形式；根据区域水文地质资料及分析近年附近多处勘察报
6、告中地下水位观测资料，地下水位年变化幅度为1.002.00m。3、基坑周边环境情况本工程建筑物的位置坐落在一条古老河道内。在建筑物的西侧，距离200m的位置是一条常年有水的污水河，距离建筑物南侧20m是东湖湖观景区，且已经蓄水。,（二）事件过程描述 1、原方案设计情况 根据工程结构特点，以及现场实际情况，首先施工地下三层部分，依据地质勘查报告和水文地质条件，基坑需要进行降水。初步制定的降水措施为“轻型井点降水方案”。降水井按建筑物基槽外围周圈布置，降水井设计深度为30m，采用2寸潜水泵双机组抽水，每个水泵连通一根直径200mm的排水管，抽出的水排入东湖。2、降水方案分析及遇到的问题（1）工期不
7、确定性仍有未拆迁的建筑在新建建筑物内，工程施工无法正常进行，势必会造成工期后延，降水期也会相应后延，并增加费用。,（2）降水井的布置 根据设计图纸安排施工工序，首先施工地下三层部分，再施工以上结构。本工程降水部位为位于建筑物中间部位的地下二、三层，若只在此范围布置降水井势必会影响后期施工，故需要在建筑物的整体外围设降水井，这样又会增加降水井个数及降水费用。（3）地下水排出量大本工程积极倡导绿色施工技术，节约用水保护地下水资源，采用井点降水法降水，按抽水期1年计算，将会有1576万吨地下水排入东湖。根据以上问题分析，项目部研究决定将最初的“轻型井点降水方案”改为“三轴搅拌桩止水帷幕+基坑内抽水机
8、降水”方案。,（三）关键措施 1、止水帷幕只在地下二、三层基坑外侧设置，桩径为850mm，桩之间咬合长度为250mm，桩长根据含水层的水位深度及底部隔水层顶板的埋深来确定，桩长最深为21.9m。止水帷幕施工完毕后即可进行土方开挖施工。2、依据地质勘察报告中的水文地质条件，基坑内3层、4层土层地下水属孔隙潜水，无承压水，因此决定在基坑内打降水井，边挖土边留设排水沟、集水井，基坑内的水随时用水泵抽走并回灌至现场水井中。3、三轴搅拌桩止水帷幕+基坑内集水井抽水降水法，只抽取基坑内部分地下水，且又回灌至现场水井中，极大的节约和保护了地下水资源，符合国家倡导的绿色施工技术要求。,4、三轴搅拌桩采用套接法
9、施工，严格控制搅拌桩的垂直度，保证工程质量，对于施工冷缝进行在围护桩外侧补搅素桩补强处理，搭接厚度不小于100mm。,图5-2 MC-920型步履式三轴搅拌桩机,图5-3 止水帷幕平面布置图,（四）结果状态根据现场实际情况，优化后的降水方案得到了专家的认可，施工效果良好。止水帷幕没有发现漏水现象，为后续施工提供了保证，并达到了很好的经济、环境和社会效益。1、三轴搅拌桩止水帷幕属于一次性投入，施工完毕后无需维护和后期处理，即可进行下一道工序施工，不受工期的影响也不影响现场施工。止水帷幕共计施工11310m3，总投资653.7万元，如采用轻型井点降水方案，降水期按1年计算，总投入资金 1738万元
10、，采用止水帷幕经济效益明显。2、由于采用了三轴搅拌桩止水帷幕，基坑内抽出的地下水 16000吨，全部回灌至现场水井中。如采用轻型井点降水，降水期按1年计算，将抽出地下水1576万吨。,（五）问题分析及建议随着施工技术水平发展和绿色施工技术的推广，止水帷幕的应用会越来越广泛。本工程施工期间遇到的问题：依据地质勘查报告，地下水只有孔隙潜水没有承压水，制定方案时基坑内采用明沟排水加集水井抽水，但是在施工阶段发现地下水属于承压水且砂层非常厚，无法形成排水沟和集水井，给工程施工带来极大的困难。类似地质情况，可在止水帷幕施工完毕后在基坑内先打一口观察井，根据水位下降情况再定是否需要增加降水井，待水位降至设
11、计标高以下再进行土方施工。,案例二、某体育场工程拱脚大体积砼施工方案优化,（一）案例背景介绍 某体育场工程建筑建筑面积62363m2，主体框架结构，屋盖部分为钢结构，由大跨度拱支撑钢结构桁架、纵横桁架、水平支撑及上下弦系杆部分组成的桁架体系，其中钢结构罩棚设计采用独立砼拱脚基础。本工程共计四个拱脚，每个拱脚尺寸为33.3m28.2m，最深处为16.915m,最浅处2.982m，自然地坪-1.650m，拱脚底标高-18.565m，顶标高+6.000m。每个拱脚混凝土用量大约为10000m3。,图5-4 体育场三维效果图,图5-5 拱脚三维效果图,（二）事件过程描述 1.原设计概况：根据本工程设计
12、图纸，每个拱脚均与地面成30角，设计要求每个拱脚的大体积混凝土必须一次整体浇筑成型。,2.施工中遇到的问题：（1）一般大体积混凝土主要施工特点为：结构厚大对施工技术要求高。水泥水化热较大且释放比较集中，其表面系数比较小，砼内部温升比较快，混凝土内外温差较大时会产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。大体积混凝土对平面尺寸也有一定限制，平面尺寸过大，约束作用所产生的温度应力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，也容易产生裂缝。本工程拱脚属于超大超厚的大体积混凝土，控制裂缝并保证施工质量更加困难。（2）当地商品混凝土公司的供应能力难以保证整体浇筑时的砼供应。考虑以
13、上不利因素，整体一次浇筑拱脚混凝土可进一步优化，以达到保证施工质量、降低成本的目的。分析比较采用分层浇筑的施工方案。,（三）关键措施 2010年11月邀请清华大学、中国建筑科学研究院等单位专家对公司提出的分层浇筑施工方案进行了可行性论证，各位专家认为方案能够保证施工质量并可行，并提出了以下意见和建议：减少分层，底层底板单独浇筑，分层以三个施工缝四层为宜；水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，稳定性好，提前做试配；不设散热水管、不采用膨胀剂；砼龄期按60天设计强度考虑；入模温度最好控制在10左右，不得低于5；保温：加厚保温层，模板外置保温，监控温差，随时调整保温层；,图5-6 混凝土浇注留设3道水平
14、缝，分4次浇注,钢筋绑扎顺序，模板支设，砼浇筑三工序整体协调安排好，具体问题要细化，综合考虑；整体建模分析，如温度场、应力场都应该进行计算。分层浇筑的施工方案也得到设计院及建设单位的认可。,项目部针对专家提出的每项建议对施工方案进行了再次优化，其关键性措施为：1.经计算，在自重作用下不需考虑层与层之间的抗剪措施。每个混凝土拱脚均与地面成30角。将其简化后进行力学计算：(1)首先取1m混凝土条作为研究对象，建立力学计算模型,mg-浇筑混凝土的本身自重；mg1-浇筑混凝土自重的水平方向分力；mg2-浇筑混凝土自重的垂直方向分力；f-摩擦力；N-下层混凝土对上层混凝土的支撑力。,图5-7 力学计算模
15、型,(2)建立直角坐标系；(3)假设大体积混凝土受力平衡且匀速滑行；得出方程组：,(4)查得砼与砼之间最大静摩擦力 2.在浇筑混凝土前对各个参数进行研究和规划。为了获得浇筑过程中的各项参数值，在施工现场制作了一个4m4m2m的混凝土实体模型，为施工过程中的各项数据提供了科学的依据。,3.混凝土施工技术措施项目部通过查阅大体积混凝土施工规范、技术规范及其他相关书籍，结合设计院的设计理念，进行大体积混凝土的特性分析，制定大体积混凝土施工工艺、浇筑及结构裂缝控制措施，编制了专项方案。（1）施工时共留设3道水平施工缝，混凝土分4次浇筑。单次浇筑量2500m3左右。（2）第一层浇筑底板做成300角斜面底
16、板，浇筑过程中，9台振捣棒分别在上中下和左中右分布，每台振捣棒固定振捣区域，使混凝土可以得到充分的振捣。第二层浇筑高度6.1m，第三层浇筑高度5.4m，第四层浇筑高度8.15m。,（3）每次分层连续浇筑，分层连续浇筑厚度不大于500mm，以方便于振捣和保证砼浇筑质量。利用砼层面散热，对降低大体积砼浇筑块的温升有利。施工时采取在300斜坡处做冲筋、在垂直于底板方向每隔3m设置一道双层钢丝网等措施来增加混凝土的抗剪能力，并通过现场实际观测数据有效掌握并及时采取措施控制混凝土质量。（4）第四层混凝土浇筑时，由于顶部斜面钢筋过密，需要在平直部分及斜面缓慢浇筑，振捣均匀。（5）砼浇筑过程中砼表面泌水现象
17、普遍存在，为保证砼浇筑质量，及时将砼表面泌水排走。（6）第四层砼浇筑后4-6h采取多次压光处理，防止表面出现塑性裂缝。,（7）从模板的选型、配板原则、配板高度、模板安装、拆除及其受力计算等方面综合考虑大体积混凝土的高大模板施工。从本工程结构特点出发，充分考虑结构施工要求，并保证施工质量、安全的前提下，模板的高度根据拱脚分层的高度进行配置，最上层混凝土采用与地面成300角的模板进行支撑，做到模板最大限度通用，尽可能的减少模板数量和规格。（8）水平施工缝的处理：砼浇筑层表面喷缓凝剂，待砼终凝前用高压水枪喷射表面至均匀的露出骨料。上层混凝土浇筑前，用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有积水
18、。按混凝土受力分析计算配置抗剪钢筋。,(9)混凝土的养护 在砼浇筑完毕后，及时在表面覆盖一层塑料薄膜两层毡片。保温养护的持续时间根据温度应力（包括砼收缩产生的应力）控制确定，不得少于14天，保温覆盖层的拆除分层逐步进行，保证砼内部温度与表面温差不大于25。保温养护过程中保持砼表面的湿润。侧面模板拆除后及时用塑料薄膜、毡片悬挂在外侧覆盖保湿保温，外侧用木方和竹胶板顶紧。采用塑料薄膜、毛毡作为保温材料覆盖砼和模板，覆盖层厚度根据温控指标的要求计算得出。在大体积砼保温养护过程中，对砼浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，根据实测结果调整保温养护措施满足温控指标的要求。,4.施工监测措施(1)监测内容
19、：砼浇筑过程中对浇筑温度的监测；在养护过程中对砼块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度监测。(2)监测仪器：施工现场使用电子测温仪两部。(3)砼浇筑温度的测试每工作班（8h）不少于4次；块体里外温差、降温速度及环境温度监测每昼夜不少于4次。(4)测温点布置每一测温点位传感器由距离板底200mm、距板中间500-1000mm、距板表面50mm各测温点构成，各传感器分别附着于直径16圆钢支架上,各测温点间距不大于6m。,(5)测温记录整理及裂缝控制计算 砼浇筑后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段产生的砼温度收缩拉应力，其累计总拉应力值如不超过同龄期的砼抗拉强度，则表示所采取
20、的防裂措施能有效的控制预防裂缝的出现，不至于引起结构的贯穿性裂缝；如超过该阶段时的混凝土抗拉强度，则应进一步改进养护和保温措施。,（四）结果状态根据现场实际情况，有针对性的进行技术方案优化并通过专家论证，保证了本工程的顺利进行。本项目技术方案优化取得良好的经济效益和社会效益。,图5-8 施工效果图,（1）经济效益：在施工中采用混凝土60d强度作为设计强度，降低水泥用量，仅此项费用节约大约100万元。现场实践发现，传统的内部设置降温水管、表面覆盖双向温差控制法，降温水管容易堵塞且降温效果不明显。现场温差控制只采用表面覆盖，综合计算此项费用节约50万元。综合分析共节省费用约150万元。（2）社会效
21、益：本项目通过理论的分析，应力场、温度场及现场实际施工模拟的方法开展，将所有的现场采集的数据加以分析、研究，确定具体的施工方案，提出施工过程中的控制要点及采取的措施，为大体积砼施工提供了理论指导和施工经验。在同类工程领域具有推广应用价值。,（五）问题分析与建议 因每个工程所处地域及条件的不同，也会有不同的施工经验。建议：1、大体积混凝土施工时考虑地域及施工条件的不同。2、大体积混凝土的分层施工厚度及其保温措施的确定，需要从技术上、经济上综合考虑，保证方案可行、安全可靠、经济合理。3、每个工程施工完成后均要总结成功的施工经验，为以后类似工程的施工提供借鉴。,案例三：某游泳馆工程钢结构施工方案优化
22、,（一）案例背景介绍 1、工程概况 某体育中心游泳馆工程总建筑面积48167.8m2，檐口最高点标高28.000m，巨型斜柱最高点标高38.000m，看台坐席4042座，地上3层，地下1层（图57）。游泳馆屋盖为空间钢管桁架结构体系，屋面分为AB区和C区两个分区。AB区屋盖投影为圆形，直径134m，由中心加强环、36榀主桁架、主桁架支撑系统和主环桁架组成，C区屋盖由14榀主桁架及与之相连的次桁架组成，屋盖固接于外倾15角的钢骨混凝土柱上（图510）。结构由114660022mm的钢管通过相贯线焊接而成，钢材材质为Q345B和Q345C。,图5-9 游泳馆效果图,图5-10 游泳馆三维实体模型图
23、,（二）事件过程描述 1、施工难点 1）钢屋盖跨度大，安装高度高 本工程中AB区屋盖最大跨度达134m，屋盖安装标高达30m，中心加强环重达80余吨，给钢屋盖安装带来较大的难度。2）节点复杂，精度要求高 钢屋盖为钢管桁架结构，节点为相贯线焊接节点，构件交汇数量多，构件尺寸精度要求高，保证结构的加工精度是工程难点之一。3）施工现场场地条件复杂 施工现场条件复杂，屋盖下部约1/4面积被游泳池和训练池占据，其余部分为四层混凝土框架结构看台，场内不具备安装操作的空间。,4）屋面钢桁架端部需预埋到钢骨柱中，且预埋段对混凝土的强度要求较高，需达到100%后方可卸荷，同时由于工期紧张，钢屋盖的安装工期较短，
24、因此，选择屋面钢结构吊装方案成为施工难题之一。2、安装方案分析 针对本工程的结构特点和施工难点，综合考虑场地条件和施工经验，可能适用于AB区屋盖的安装方案有两种，即高空累积滑移法和跨外吊装法，C区屋盖采用跨外吊装法进行安装。1）高空累积滑移法 在屋盖中心位置搭设中心支架安装中心加强环，在加强环四周沿环向布置内圈滑移支架，在支架顶部采用P43钢轨布置滑移轨道，外圈滑移轨道借助混凝土柱进行铺设。在13轴线和1921轴线间搭设高空拼,装平台，在拼装平台上拼装两榀主桁架及支撑系杆作为第一个滑移单元，利用液压同步滑移装置进行顶推滑移，接着在拼装平台上拼装第三榀桁架，依次进行滑移，直到安装完成。,图5-1
25、1 累积滑移法安装模拟图,2）跨外吊装法 在钢屋盖的中心位置搭设中心支架安装中心加强环，利用400吨履带吊跨外安装第一榀主桁架，固定后逐榀安装其它主桁架，同时用布置在屋盖周边的汽车起重机安装主环桁架、系杆和支撑系统。,图5-12 跨外吊装法安装模拟图,图5-13 钢屋盖结构分区图,3、选择安装方案 针对上述两种方案，从安全可靠、施工质量、施工工期和施工成本等方面进行分析与比较。1）在安全可靠方面 钢屋盖平面投影为圆形，如采用滑移法施工，主桁架沿圆周方向进行旋转滑移运动，对同步控制精度要求很高，且主桁架为平面桁架，侧向稳定性较差，因此，安全性较难保证。跨外吊装法只需进行吊装过程中桁架的稳定性计算
26、，选择合适的吊点位置，保证起重机自身的稳定即可保证安装过程中的安全可靠。2）在施工质量方面 滑移法安装在高空拼装平台上进行拼装作业，桁架最大截面达9m，,施工操作不便，影响施工质量。另外，主桁架一端预埋于钢骨柱柱顶，设置滑移轨道较难，滑移精度较难控制，质量不容易保证。跨外吊装法在地面进行桁架拼装，便于搭设拼装平台进行操作，施工人员操作方便，质量容易保证。3）施工工期方面 采用滑移法安装在高空平台上拼装一榀桁架后滑移出平台后才能拼装下一榀桁架，只能采取拼装一榀滑移一榀，然后再拼装下一榀的方式，施工工期较长。跨外吊装法安装在地面上拼装桁架，可同时多个班组拼装多榀桁架，如果抢工期时可采用多台吊车同时
27、安装作业，工期较短。4）在施工成本方面,滑移法安装采用散件或小部件吊运至高空进行拼装，不需要大吨位起重设备，节省起重机械费用，施工成本较低。跨外吊装法安装时先拼装成整榀的主桁架再吊装，需要400吨履带起重机进行安装，起重机械费用较高，施工成本较高。综合考虑上述各种因素，本工程最终选择跨外吊装法作为钢屋盖安装方案。（三）关键措施 1、划分吊装单元 在减少构件高空拼装工作量和吊装次数，同时兼顾起重设备的经济性的原则下，划分钢屋盖的吊装单元。,1）中心加强环外环分三片进行吊装，环内钢梁采用分块吊装。2）AB区主桁架不分段，整体吊装。3）AB区与C区搭接处，将轴间环桁架和柱端预埋段分别作为一个吊装单元
28、 4）AB区其余环桁架将轴间环桁架及一个柱端预埋段共同作为一个吊装单元。5）C区各桁架均不分段，每榀桁架作为一个吊装单元。2、选择起重机械 本工程选用两台400吨履带起重机（CC2400-1型）吊装AB区单榀主桁架、环桁架和柱端预埋的环桁架。,选用两台150吨履带起重机（CCH1500型，主臂长=45m，辅臂长=36m）辅助吊装各安装区域的次构件。3、主桁架吊装过程模拟 为保证主桁架在吊装过程中的安全，利用有限元分析软件MIDAS7.8对径向主桁架起吊后的变形和杆件内力进行校核。在校核计算中不考虑拉索的变形，在吊点的位置施加平面外约束和竖向约束，不考虑拉索的作用。荷载取风荷载、振动荷载、结构自
29、重、吊点的提升力等，在施加自重荷载时，考虑1.05倍的增大系数，同时考虑到吊装过程中的动力效应，取动力系数为1.2。主桁架在提升阶段的位移和杆件应力见图514 和图515。,图5-14 主桁架提升阶段的位移云图,图5-15 主桁架提升阶段的杆件应力云图,从位移云图中可以看出，主桁架在吊装过程中的最大位移发生在上弦端点处，最大位移为25.1mm，25.1/52560=1/2094，满足要求，因此吊装过程中不需要加固处理，位移可以通过预起拱等措施来解决。从应力云图中可以看出，最大拉应力和最大压应力均发生在吊点附近的斜腹杆处，最大应力为35.5MPa，远小于钢材的屈服强度，杆件不需要加固处理。4、施
30、工过程模拟分析 整个安装过程共划分17个施工阶段进行模拟分析，施工阶段1-14为钢管桁架吊装至合拢状态；施工阶段15为浇筑混凝土后屋盖由铰接变为刚接结构；施工阶段16为卸载跨中支撑架；施工阶段17为卸载支撑架，完成整个施工过程，不同施工阶段结构位移见表51。,表5-1 不同施工阶段结构位移表,由上述施工阶段模拟结果可知，屋盖结构的最大位移44.89mm，发生在屋盖中心加强环上，小于规范规定（小于跨度的1/400）的要求。,图5-16 安装完成后杆件应力比图,安装完成后构件最大应力比0.23，设计状态最大应力比0.227，结构杆件在安装后的状态与设计状态的最大差值为0.003，符合设计要求。,（
31、四）结果状态 本工程采用相对保守的跨外吊装法成功完成了场内条件和屋盖支撑条件较复杂的大跨度钢结构屋盖的吊装，顺利完成了该游泳馆主体结构的施工作业，施工过程安全可靠，质量状态良好稳定，施工工期较计划工期明显提前。,图5-17 单榀主桁架吊装图,图5-18 钢屋盖安装完成后的全景图,（五）问题分析和建议 随着国家经济实力的提高，大跨度空间钢结构在文化、体育、航空等领域的应用越来越广泛，但是，其新颖的造型和复杂的结构给施工带来了新的挑战，安装方法也各不相同。因此，必须根据工程特点、结构形式、支撑方式、场地条件和施工能力，选择安全可靠、技术先进、质量稳定、经济合理的施工方案，保证安全、优质、按期完成施
32、工任务。,案例四、某景观塔外挂板吊装方案优化,(一)案例背景介绍 某景观塔工程建筑面积650，高度126m，21m标高以下为钢筋混凝土筒中筒结构，外筒平面呈三角形，每边边长36m，从+0.45m开始呈七面体，内收至21m标高，立面呈倾斜的三角形。21m标高以上内筒为高105m、轴线间距7.4m7.4m带斜撑的钢框架钢结构，外筒为四片倾斜的异性钢筋混凝土剪力墙，一侧收于80m标高，一侧收于60m标高。从15m标高以上钢筋混凝土暗梁、暗柱内设置H 型钢，内置两部观光电梯置93m标高，外墙装修为预制清水混凝土挂板和玻璃幕墙相结合的形式。该塔造型新颖，体窄，高耸，柔度大。景观塔的混凝土倾斜外墙为干挂预
33、制清水混凝土板，钢结构外墙为玻璃幕墙。,图5-23 三维模型,(二)事件过程描述,外墙特点：本工程高耸、异型，外墙转角部位多，角度不一。清水混凝土挂板单块尺寸较大标准块600mm*1500mm*60mm，单块质量最大0.8t。1、通常做法：塔吊吊装、外脚手架涂饰及打胶密封。挂板吊装采用塔式起重机吊装至安装位置后首先用手拉葫芦对挂板进行微调，用调节螺杆进行控制，使挂板的倾斜度达到设计要求。,图5-24 挂板吊装示意图,2、通常做法存在的问题：本工程底部面积大向上逐步收拢变小，且工程高度大，脚手架无法搭设至设计标高。脚手架搭设连墙件部位影响挂板施工，拆除后影响施工安全。塔吊吊装时脚手架影响挂板运输
34、，无法将挂板吊运至安装部位。,本部位杆件影响挂板运输,图5-25 挂板吊装示意图,3、调整施工方案：在挂板吊装过程中，采用特制的卷扬机吊装系统，在挂板吊装时增加导向绳，适应了本工程外装面倾斜、板块重、安装高度高的特点，从而保证了挂板的安装质量、安全、进度。,图5-26 挂板吊装导向绳示意图,(三)关键措施 1、卷扬机吊装系统由卷扬机、起重绳及支臂、导向绳及支臂、起吊扁担、定滑轮和手动葫芦组成。卷扬机平面布置：在地面同时安装4套吊装设备。东南西北各设一个吊装点，卷扬机和导向绳固定点距离结构距离在15m左右，吊索转向点距离结构的距离11m左右。卷扬机与地面采用4块锚板固定，每块锚板上用4颗M129
35、5化学螺栓与混凝土地面连接。,图5-27 挂板吊装卷扬机布置示意图,2、起重绳吊臂架设 吊篮及吊装支臂架设位置：清水混凝土挂板幕墙安装时，吊篮架设在93m，起重绳吊臂及导向绳支臂架设在87m。挂板幕墙施工完以后，在105114m顶部钢构上架设吊篮及支臂钢梁，完成上部玻璃幕墙安装。起重绳吊臂架设：在主体钢结构上固定1501007方管作为吊臂，架设能承重5吨定滑轮1个，地面卷扬机钢丝绳通过此定滑轮吊装砼板块。左侧用12#槽钢连接吊臂与结构，7mm焊缝150mm长，共2条。中间中L型加肋铁角码连接吊臂与结构，7mm焊缝大于150mm，共2条。槽钢、角码与吊臂间各用两个14mm螺栓连接。右端5吨滑轮挂
36、在20mm钢筋焊的吊环上，钢筋与吊臂间焊缝连接，8mm焊缝长度大于20cm。为保证安全，用12.5钢丝绳穿过吊臂缠绕葫芦两道。,图5-28 挂板吊装示意图,3、导向绳支臂架设 在主体结构上固定2根1006方管，作为导向绳上面连接点。导向绳支臂与结构间通过8mm铁角码连接，6mm焊缝，焊缝长度大于20cm。右侧用20mm钢筋焊导向绳固定环，钢筋与导向绳支臂间8mm焊缝连接，焊接长度大于15cm。导向绳与钢筋环间采用3吨U型扣连接。,图5-29 挂板吊装示意图,4、起吊扁担制作 板块起吊扁担使用120605方管，总长3300mm。中间同样用120605方管做承重三脚，5mm焊缝满焊。钢板上开20孔
37、用于固定起重钢丝绳，孔壁平整。起重钢丝绳用至少3个锁扣卡紧。方管两端各焊接一个滑轮，8mm导向钢丝绳穿过。据中心线左右各1050左右（根据板块吊孔距离而定）各焊两40706mm挡板，焊缝5mm。挡板间空距50mm，葫芦绕过其中固定，防止起吊时滑动。挂板通过葫芦与起吊扁担连接，这样可通过松紧左右葫芦调整起吊时的重心位置，使起吊扁担平衡。,图5-30 挂板吊装示意图,5、混凝土挂板安装1）叉车将板块运至两导向绳之间，将吊环拧入混凝土板块上侧面预埋螺栓孔内。将起吊扁担上的葫芦勾住起吊环或吊带。此时需注意板块方向，保证板块起吊时外饰面正对卷扬机。2）此时导向钢丝绳通过左右方两个吊环，保证板块在规定范围
38、内运动，避免撞倒已装板块。3）起吊前，混凝土挂板下面两个吊环内系两根控制绳，慢慢启动卷扬机，工人拉紧控制绳，防止板块被猛烈抽动。4）待板块起吊离开地面时，松开、取下控制绳。通过松紧起吊扁担上的葫芦，使板块、起吊扁担基本水平。5）开动卷扬机慢慢上升板块起吊时，葫芦拉紧牵引绳，保证板顺利划过21m以下倾斜幕墙。当板块到达安装高度后，慢慢放松葫芦，使板块靠近安装面。期间防止板块与结构，板块与吊篮间碰撞。,6）挂板安装需吊篮和卷扬机吊装系统相互配合，当挂板起吊至安装位置时，工人乘坐吊篮上升至安装位进行安装操作。首先用手拉葫芦对挂板进行微调至相应的斜度，然后缓缓落下，插入固定销用手拉葫芦调整。调整时带上
39、板块相应的斜面进出线，相应的斜面垂直线，用调节螺杆进行控制，使挂板的倾斜度达到设计要求。在板的接缝宽度、水平度、倾斜度都调整完毕后对连接件进行初步固定，待验收合格后进行最终固定。通过此种方法，由下至上逐步安装。7）转角板就位：放松导向绳并采用手动葫芦辅助就位。,图5-31 挂板吊装示意图,（四）结果状态根据工程特点及施工技术要求，有针对性地对外墙清水混凝土挂板施工方案进行优化并通过专家论证，保证了工程的顺利进行。工程施工过程中，注重安全施工管理，并严把质量关，从而实现了外墙工程顺利完工，并取得了良好的经济和社会效益。1、经济效益：本工程塔吊租赁费为每月1.2万元，而卷扬机系统租赁及安装费用平均
40、每月0.6万元，按实际工期6个月计算共节约机械租赁费用3.6万元。2、社会效益：由于本工程特殊的结构形式和外形，给本工程外墙施工带来了很多困难，通过外幕墙施工的安全顺利进行，增强了业主的认可度和满意度。,图5-32 挂板施工完成效果,（五）问题分析和建议随着经济社会的发展，各种结构新颖，外形独特的建筑已是屡见不鲜，相应的其外部内部装饰工程受结构和外形影响，常规的施工方案已不能满足其施工要求。建议在编制此类工程的施工方案时重点考虑一下几个方面：安全可靠、因地制宜、施工技术简单合理易于操控、经济节约、工期合理。特殊工程应特殊对待，事前组织各方专家做好策划，根据工程实际特点，逐步优化施工方案，保证施工方案科学、安全、合理、经济。,
