古寺改扩建工程中特殊部件安装关键技术

上海建工四建集团有限公司 上海 201103

1 项目简介

江南名刹静安寺自1997年起依宋式建筑营造法式并结合现代建筑形式实施改扩建。改建后的静安寺全寺为4进共10 个单体，采取一次规划、分三期实施。

作为宗教建筑，上海静安寺的改扩建过程中遇到众多大型佛像、特殊部件吊装，受自身形体和质量特点以及特殊的营建方式和特殊的作业环境影响，这些佛像和部件的安装难度较大，必须采取特殊的施工方法来完成，其中尤以金刚座塔、大型佛像和阿育王柱的安装为最。

2 寺庙核心建筑——宝塔内大型佛像及顶部金刚宝座塔安装[1-9]

2.1 塔内大型佛像的吊装与宝塔主体结构同步施工

新建宝塔位于寺院的西北角，两侧距离已有5 层建筑不足10 m，另两侧为城市主干道，人、车流繁忙。宝塔为楼阁式，地下1 层、地上10 层，每层建筑面积70 m2，建筑高度68 m（图1）。

宝塔的1～8层供奉佛教信物，其中4～8层为大型佛像，每尊质量约4～5 t。

因佛像体型硕大，几何尺寸均已超出建筑门洞大小，若在宝塔建成后将无法从门洞吊装进入，因此决定采取事先就位的工艺，即随宝塔建造，在形成结构前将佛像先行吊装就位。

由于宝塔开工较晚，但在进度方面却有着明确的节点要求，主体结构进度要求保持6～7 d/层。因此无法按照建1 层就位1 座佛像的常规方法进行。

图1 施工现场总平面布置

经过反复研究，我们设计了1 套“宝塔佛像二次就位”工艺，并设计了专用的临时承重钢架用以在宝塔结构承重前的佛像首次就位，待宝塔结构形成并具备承载能力后再进行二次就位，将佛像的荷载由先前的临时承重钢架转换到由宝塔结构承受。

通过引入临时承重钢支架限定佛像荷载的传递途径与方式，使佛像搁置不受楼层结构强度发展的制约，实现了佛像安装与主体结构同步穿插施工。

2.1.1 支架设计

支架既是佛像的临时支承架，也是佛像就位的起重架，同时又是佛像的保护骨架。

通过“MTS钢结构设计系列软件 MTSTool v2.0.1.20”计算、选型，确定采用125 mm×12 mm的角钢和160 mm×63 mm×6.5 mm×10 mm的槽钢通过螺栓联接组成临时支架。

2.1.2 支架制作安装

临时支架由工厂制作构配件、现场散件组装而成。支架与底板预埋件焊接固定，从宝塔基础分段安装至宝塔8层。

支架单元（按楼层分段划分）在每层结构混凝土浇筑完成后组装，安装高度高出上层楼面30～50 cm以供与上层支架连接。支架单元安装顺序：柱→柱间水平主钢梁→次钢梁→柱间立面支撑→水平承重平台系统（搁置平台）。安装时重点控制立柱的垂直度。支架单元安装完成后按钢结构规范要求验收（图2）。

图2 支架示意与安装施工实景

2.1.3 佛像就位与支架拆除

由于钢支架按临时搁置4 尊佛像进行过荷载设计，故在第5尊佛像（第8层）吊装前，须将最下层（第4层）的佛像脱离支架，以手动葫芦将佛像平移就位至楼层结构上（利用支架横梁设置吊点）。佛像正式就位的前提是楼层结构混凝土强度达到设计强度的100%。待所有佛像正式就位后拆除支架杆件。

2.2 金刚宝座塔高空安装

金刚宝座塔位于宝塔的顶部，自下而上由莲花座、塔基、大小五塔3 部分组成，其中：莲花座位于宝塔的35.6～39.2m标高处，由莲花瓣和腰线组成，通过斜向钢架与主体结构连接。莲花座上底边长12.8 m，下底边长9.8 m，高4.1 m。总建筑面积366 m2，总质量19.5 t。

塔基位于宝塔的39.2 m标高以上部位，长、宽均为10.3 m，高5 m。由须弥座、拱门花板、檐层（共5 层）组成。通过型钢支架与宝塔主体结构连接。

图3 金刚宝座塔平、立面示意

大小五塔位于宝塔的最顶部，以一大四小对称布置。其中：大塔4 m×4 m×19.2 m，质量25.7 t，安装高度64 m，居中设置；小塔1.52 m×1.52 m×9.9 m，质量5.42 t/座，安装高度52 m，角点布置。五塔骨架为不锈钢（由若干榀桁架拼接而成），外挂铜铸佛像（总计868 尊佛像），顶层为塔刹。安装完成后的总高度68 m。

2.2.1 实施难点

（a）金刚宝座塔的组装工序多、安装精度高、工艺复杂。

（b）金刚宝座塔安装属临街高空作业。宝塔临近的愚园路、华山路交通繁忙，路侧行道树、高压线、电车扳桩线林立。金刚宝座塔安装高度为35.6～68 m标高，而楼层操作面仅60 m2。

（c）整个施工场地仅有大门处约130 m2区域。宝塔东侧7 m处虽安装有1 台ST6015塔式起重机，但塔吊无法附墙，吊装高度有限。

2.2.2 方案确定

对莲花瓣、塔身钢架合理分段，充分挖掘和利用既有的起重设备并结合大型汽车吊，因地制宜完成金刚宝座塔的高空安装；同时通过设置高空隔离平台、组合式拉结脚手等辅助措施，解决了高空狭小场地的登高操作问题，确保了施工作业和环境安全。

2.2.3 莲花座安装

金刚宝座下有12 片莲花瓣，其中8片10 m×1.8 m、4 片9 m×0.4 m，质量分别是3.6 t和1 t。施工时，将莲花瓣划分成若干单元板块，后按“下部莲花瓣→腰线→上部莲花瓣”安装顺序，利用塔吊结合人工方式将板块安装就位。

2.2.4 塔基安装

塔基龙骨支架、铜铸挂件等利用现场塔吊完成。

安装顺序：测量定位→安装主支撑龙骨→安装须弥座、拱门花板龙骨→安装塔基须弥座铜体→安装拱门花板→安装第一层至第五层檐层→安装女儿墙外咒牌（灯光安装同步施工）。

图4 莲花座吊装示意

2.2.5 大小五塔塔身、塔刹安装

优先利用现有设施设备，考虑到大塔塔刹安装由于现场塔吊高度不够无法吊装，土法吊装风险又太大等因素，采取折中方案：4 座小塔及大塔塔刹以下部分由现场ST6015塔吊配合安装就位，大塔塔刹部分采用2 400 kN汽车吊吊装。

安装控制点：

（a）安装前，对檐层的垂直度、扭曲度进行检查；

（b）吊装前，确定安装基准线作为各层的定位中轴线。各檐层的实际中心线与对接层的中心线位置偏差不大于5 mm；

（c）安装到塔刹层时，先将内部钢架与顶层檐层连接牢固，检测内部各层焊接质量；

（d）塔刹与顶层瓦面的脊瓦满焊连接，内部骨架延伸至顶端，焊接完毕人员及设备从基础预留孔内撤离；

（e）灯光安装同步实施；

（f）部件安装完毕表面焊接部位打磨喷漆后补金；

2.2.6 操作脚手及安全防护

由于宝塔紧邻寺外道路，金刚宝座塔的安装又在约50 m的高空进行，为防止高处坠落，在常规落地脚手无法搭设的情况下，我们在宝塔的39.2 m标高处设置了硬隔离悬挑平台，兼作上部脚手的承重钢平台。悬挑平台以20 b槽钢作为悬挑梁，通过Φ20 mm的U形扣与楼层平台固定。同时，由于宝塔焊接工作较多，为满足防火要求，在悬挑平台夹板面再增加了一层薄铁皮。

金刚宝座塔的脚手搭设高度约15 m，架体高度较高且在近40 m的高空向上搭设，架体受风载较大，顶部除部分已安装的金刚宝座塔塔身外，无可靠拉结，故除利用塔身钢构件设置脚手拉结外（塔身悬臂，相互间设临时系杆以增大刚度），我们将围绕塔身的内外脚手连通，以增强架体的整体稳定性。

3 大雄宝殿银佛安装

大雄宝殿为二期建筑，位于寺院的中部。地下1层、地上2层（其地下室、1层为现浇钢筋混凝土结构，2层为木结构）。

银佛（如来佛）位于大雄宝殿的2层，就位前，大雄宝殿的主体建筑（包括外立面）已经建造完成。

3.1 实施难度

银佛体形硕大、质量重：银佛由佛像和底座2 部分组成，总高度8.8 m（其中银佛高6.6 m、宽5.1 m）。总质量15 t。

银佛就位须跨越山门，但就位期间包括大雄宝殿（底层）在内的一期、二期建筑均已对外开放。

3.2 银佛安装

根据运输条件结合现场环境，银佛由山门进入。由于佛像巨大，无法从山门门洞进出，故利用1 300 kN汽车吊先将银佛从山门屋顶请进寺院内部。1 300 kN汽车吊的吊装工作安排在晚间进行以缓解附近交通压力，同时减轻对寺庙正常活动的影响。

在2 层楼面设置临时钢平台，利用小型汽车吊将银佛吊至钢平台，以拖拉平移方式将银佛请进大雄宝殿室内。平台长22 m，宽4.5 m。钢平台支座的接触面适当加大并尽可能设置于下部能承重的钢筋混凝土构件上。

由于供奉银佛的大雄宝殿为木结构，无法利用结构直接设置吊点，小型汽车吊也无法进入室内，只能借助一些非常规起重装置。

我们在室内架设4 套桅杆实现佛像（包括底座）的就位，即利用2层的钢筋混凝土楼面结构（为厚1.2 m预应力厚板结构）设置桅杆的底座、缆风、滑轮组件及卷扬机等，同时落实对大雄宝殿地坪等的保护措施。

4 阿育王柱吊装

阿育王柱（正法久住梵幢）位于静安寺正门东侧，由桩承台基础、石柱、铜狮、平台4 部分组成，总质量逾180 t。

4.1 实施难度

（a）阿育王柱造型墩实、庄严，石柱体型大、自重重、柱体保护要求高，由产自河北易县的整根花岗岩雕刻而成，长18 m（锚入杯形基础2 m），石柱底部12.03 m，Φ2.1 m，上部逐渐变径为Φ1.8 m，本体质量达160 t，重心高度距石柱顶部9.52 m（计算值）。花岗岩强度虽高，一旦受力不当极易断裂。此外，柱体已刻有文字，不能对其表面有所摩擦和伤害。

（b）石柱吊装环境特殊：阿育王柱柱体就位基础位于繁华的南京西路路边，南京西路路面下有轨道交通通过，地面市政线网多。

4.2 吊装方案的确定

经反复研究，确定以大型汽车吊单机吊装和双机抬吊并尾部递送的吊装方法完成石柱的卸车和吊装竖立。由1 台5 000 kN吊车（LTM1500）作主吊，1台1 100 kN吊车（ATF-100）担负石柱在吊装初始的抬尾递送等有关配合工作。

4.3 方案实施控制点

（a）运输：由大件运输公司按指定路线、进车方向，在夜间23：00后负责将石柱运抵现场。其间以防止石柱断裂为控制重点。此外，为配合现场吊装，对装车的要求：石柱底部开槽与地面平行；石柱头部装车于拖车头部；从柱体底部往上1.8～3.2 m之间和10.3～11.7 m之间不能设鞍座支垫，便于吊装捆绑。

（b）试吊：LTM1500 吊机在现场先行载荷试验，在100%额定载荷下检查吊车的各项指标确保万无一失。

（c）吊点设置：主吊点设置在距柱顶7 m处，辅吊点（抬尾吊点）设置在距柱底面2.5 m处，柱体两侧呈对称布置。吊点的连接方式为捆绑法。在石柱捆扎部位加垫厚50 mm海绵和厚10 mm的橡胶板，并在其外包裹30 根80 mm×60 mm×900 mm硬质木方作为钢丝绳捆扎点的保护层（木方用钢带钢钉串联形成）。

图5 阿育王柱直立吊装示意

（d）吊索选用：主吊索选用Φ52 mm、6×37+FC钢丝绳，使用长度36 m，数量4 根，均为压扣型吊索。主吊索竖立时还须设置一套定位钢丝绳，选用Φ28 mm、6×37+FC钢丝绳，长度24 m，数量4 根，嵌入石柱底部槽口。所用钢丝绳的使用安全系数均要求大于6（倍）。

（e）垂直度控制：石柱能否顺利进入杯口是吊装的关键，石柱直立后如不垂直地面，则采用辅助的1 100 kN汽车吊进行微调。吊装完毕采用2 台经纬仪呈90º检测垂直度，待调整到规范要求后再卸主吊绳扣。

（f）地基处理：5 000 kN汽车吊停放位置位于地铁通道区域的上方，按地铁方要求，地面承载力需控制在80 kN/m2内，5 000 kN汽车吊配重135 t，额定吊重190.2 t，每个支腿下荷重均超过此要求，故在现场采取加钢路基箱和厚钢板增加承压面积以满足地面承载力要求，经计算，足够安全。

整个吊装工作在凌晨4：00前结束并完成清场，凌晨5：00恢复电车触网线路。道路开放。

5 结语

历经十余载的静安古寺改扩建工程目前已基本建成，金光灿灿的静安古寺伫立在闹市中心成为上海一景。围绕大型佛像、构件在复杂工况、特殊环境条件下安装所积累的经验与产品保护办法可为同类型建筑施工作业提供借鉴。