摩天轮插入式柱脚预埋件的胎架设计及高精度安装

汤志伟 林凤生 黄建清

(1.中建海峡建设发展有限公司 福建 福州 350000；2.中建海峡建设发展有限公司 福建 福州 350000；3.中建海峡建设发展有限公司 福建 福州 350000)

引言

摩天轮插入式柱脚预埋件的高精度安装施工通过钢结构支撑胎架设计、施工+钢筋混凝土承台相结合施工，依次采用钢结构支撑架设计，钢结构支撑胎架安装，钢筋混凝土大体积承台基础施工确保了插入式柱脚埋件的精准安装就位。

一、柱脚支撑架设计

(一)柱脚支撑架结构体系

本工程柱脚支撑架为柱脚安装定位的关键构造。工装由埋件、调节型钢支墩、支架底座及上部支撑工装组成，重量约50t。

1.支撑架底部支座设计。支撑架底部支座由H型钢焊接而成。为避免支架、柱脚施工完成后造成承台垫层局部沉降，故支座均通过埋件生根于桩头上。具体做法为：将400*400*20埋件板通过与预先植入钢筋(M12)进行连接固定至桩头上(植筋位置避开型钢支墩)，埋件板位于桩中心位置；由于底座安装时，HW350*350主梁会于桩柱筋碰撞，故现场实际施工时，根据柱筋与主梁碰撞位置，切割钢梁上、下翼缘，使钢筋垂直通过，后在割口上下翼缘间焊接10mm厚加强劲板，劲板应平行于腹板。加劲板与钢梁翼板单面角焊，焊缝有效长度不小于50mm。

施工时，考虑到桩头标高不一，故埋件施工完成后，通过型钢支墩调节底座标高，使底座保持水平。型钢支墩因需根据现场实际测量确定下料长度，故在现场完成下料和制作。

2.上部支撑工装设计。上部支撑工装主要由立柱、斜撑及连梁组成，立柱及斜撑截面为HW300*300，连梁截面为HW250*250。上部工装对柱脚主要起安装定位和限制位移的作用。具体做法如下。支撑架上部工装翼板需设置Ø16x60，间距200mm的栓钉(HW250*250型钢翼缘打一排，HW300*300和HW350*350上打两排)，且支撑架均不作防腐漆处理。

图1 支撑架工装三维示意图

3.支撑架与承台钢筋连接节点设计。支撑架与承台钢筋碰撞主要分为两种情况：第一种情况为钢筋与支撑架型钢腹板碰撞，此时型钢设置钢筋搭接板，搭接板厚度为0.8t(t为型钢板材厚度)，搭接板宽度为5d(d为钢筋直径)+50mm。第二种情况为钢筋与支撑架型钢翼板碰撞，此时钢筋做偏位处理，避开翼板。

4.支撑架施工受力分析。荷载工况及模型验算结果分析：模型计算分析时，柱脚与支撑架共用一个节点，计算时通过释放各向约束和弯矩以模拟节点位置受力的真实情况。

从计算结果可以看出：

通过对结构施加施工活载和堆载，通过计算在荷载组合作用下Dxyz构件最大位移为-0.59mm<1mm；荷载组合作用下梁单元应力结果-35.83/23.69Mpa<205Mpa；荷载组合作用下最大应力比0.16<1；屈曲分析值为209>1；连接处最大轴力<0,不存在受拉情况则不产生倾覆情况，故结构整体能够满足设计要求。

5.支撑架底部基础沉降验算。考虑到支撑架及柱脚安装完成后，地基在承受荷载后发生沉降，故支撑架底部埋件均设立于桩头上，使得荷载不作用于200mm厚垫层上，避免柱脚因基础沉降二造成的偏位。

图2 荷载分析

二、柱脚支撑架安装

(一)柱脚支撑架安装

1.预埋板安装。桩基施工完成后，桩头破除至垫层以上100mm位置，柱筋露出桩头。将400*400*20埋件板通过4个M12膨胀螺栓固定至桩头上，埋件板位于桩中心位置，避免与柱筋碰撞。

2.找平型钢及支撑底座施工。预埋板安装固定完成后进行安装调节找平型钢及支撑底座，找平长度根据现场实际尺寸进行下料，后焊接在主梁上一同吊装；主梁间连梁布置需避开桩柱筋位置。

3.安装支撑架上部工装。找平型钢及支撑底座安装调节完成后，应先对其及灌注桩之间的缝隙进行高压注浆，注浆完成后开始进行上部支撑架安装。

4.柱脚吊装。使用350t汽车吊吊装柱脚，过程利用葫芦配合汽车吊将构件吊装就位。考虑构件宽度影响，非构件倾向一侧，工装与柱脚间连接型钢不进行安装；柱脚就位后，与限位型钢点焊临时固定。

5.柱脚固定。完成柱脚横担、非构件倾向一侧型钢及柱脚与下部支撑型钢的而焊接，使柱脚与支撑架工装形成一体。

三、结语

1.福州湾摩天轮——福州之眼，是福建第一个采用插入式柱脚预埋件的摩天轮，摩天轮不仅是一个大型建筑，同时还是一个游乐设施，各部位设计时需考虑多种因素。本文针对福州湾摩天轮关键节点的设计质量控制进行研究探讨。

2.摩天轮插入式柱脚预埋件的胎架设计是摩天轮插入式柱脚高精度安装的重要基础保障，施工过程中各工序的衔接及质量控制，直接影响着柱脚预埋件的安装精度。

3.项目通过厂家提供的柱脚埋件提资图，进行钢结构胎架设计，钢结构深化设计，确保摩天轮柱脚埋件的安装。