马来西亚登嘉楼开启桥高耸异形变截面塔楼施工技术

陈 万 吴 昊

中国华西企业有限公司 广东 深圳 518034

1 工程概况

马来西亚登嘉楼开启桥位于马来西亚瓜拉登嘉楼市中心，是连接瓜拉登嘉楼南北岸的交通枢纽和地标性景观建筑。本项目共4座塔楼，结构高度74.77 m，分别坐落在2个76 m×28 m×4 m水中主墩承台的东西两侧（图1）。塔楼上部由长35 m跨高空钢结构连廊连接，连廊正下方为桥面。与连廊对应一侧有观光悬挑平台；塔顶有钢结构塔尖和钢桅杆，钢桅杆高32 m；塔楼下部结构与开启桥的设备间和控制室相连[1-3]。

塔楼为钢筋混凝土筒体，墙厚5 0 0 m m，局部800 mm，采用变截面，筒体底部为梯形，顶部为长方形。内部钢筋混凝土旋转楼梯设计作为筒体的加强构件，电梯井附着于塔楼外墙。塔楼外墙装饰采用花岗岩石材干挂，连廊和观光台采用玻璃幕墙和铝塑板，塔楼顶部为通风百叶窗，塔尖为铜板幕墙，塔楼筒体两侧设计有采光玻璃窗（图2）。

图1 主墩及塔楼平面

2 工程重、难点分析

2.1 周边环境

塔楼位于河道入海口位置，项目位于河道中央。前期施工时，钢便桥作为临时通道，后期桥面作为施工通道。塔楼附属建筑和构造多，塔尖钢桅杆高度较高，对塔吊的布置和搭拆难度大。

2.2 塔楼截面及结构复杂

塔楼采用异形变截面，底部为（5 m＋8 m）×7 m梯形，顶部为8.1 m×3.7 m长方形；墙厚500 mm，连廊高度范围内墙体厚度800 mm；内部为钢筋混凝土旋转楼梯，梯段踏步数量变化多，休息平台净高高度不统一；桥面到连廊之间的高度范围内，塔楼筒体以外增加了电梯井结构；桥面以下地下室结构与塔楼剪力墙相连。

2.3 预埋螺栓多

连廊钢结构跨度大，采用空腹桁架结构，与塔楼连接节点多，通过大量群组穿墙预埋螺栓与塔楼相连，塔楼标高和轴线的控制质量直接影响到后期连廊的安装。观光台和桥面控制室钢结构也在墙身上设计有大量预埋螺栓，影响模板的施工。

2.4 施工平台设置难度大

塔楼外围为封闭的钢筋混凝土筒体，筒体本身无有效的结构屋面作为卸料平台，筒体内外通道只有7个窗洞口，特别是在装饰装修阶段，材料的运输成为难题。

2.5 塔楼下部工作多

塔楼下方是桥面和开启机械部分的施工，塔楼和桥面的工作均在关键线路上，同时施工会产生垂直交叉作业，安全隐患大。

3 方案技术分析与策划

3.1 剪力墙施工

塔楼为变截面，且结构连接多、预埋螺栓多，不利于爬模或滑模施工，因此模板体系采用木模。塔楼楼梯休息平台变化多，净高不统一，施工时先进行剪力墙施工，休息平台预留钢筋，楼梯踏步和休息平台二次浇筑。为保证墙身混凝土浇筑质量，混凝土一次浇筑高度4.6 m。

3.2 外墙脚手架设计

本塔楼外墙脚手架的设计和分段不同于普通建筑物或高耸构筑物。本项目塔楼需要充分考虑塔身结构、附着物结构及装饰、装修等工作的施工工序，否则难以充分发挥外墙脚手架的作用，或导致施工无法正常进行。

1）脚手架分4段设计，第1段采用落地式脚手架，第2～4段采用悬挑式脚手架，悬挑脚手架的型钢支撑通过预埋螺栓与塔楼剪力墙连接，并用钢丝绳卸荷。

2）在脚手架分段高度范围内，为保证离墙最小距离满足模板安装和外墙石材安装要求，垂直搭设的脚手架会有一部分离墙距离过大，需要对此进行专门设计：斜面坡度较小的两侧，加长小横杆，向内增加操作面宽度；斜面坡度较大的一侧，采用多排脚手架设计，靠内侧的立杆与塔楼斜坡一致，保证脚手架平台离墙距离满足施工要求。

3）观光平台钢结构及其外装饰超出塔楼脚手架范围，除了搭设该部分塔楼脚手架外，还需要进行观光平台外装饰脚手架二次搭设。为了满足观光平台外装饰施工及其上部脚手架拆除需要，第4段脚手架须设置在连廊和观光台屋面以上（图3）。

3.3 塔尖脚手架设计

图2 塔楼立面

图3 脚手架与塔吊布置立面

塔尖外形为锥体，如搭设普通双排脚手架，会因上部结构和外装饰距离外架太远，而造成无法进行上部施工。塔尖脚手架下段立杆以第4段悬挑脚手架型钢支撑作为基础，上段立杆搭设在塔尖钢结构横连上，脚手架随着塔尖往上收缩，形成锥形的封闭性脚手架。塔尖以下钢桅杆同塔尖钢结构一起分段安装，塔尖以上钢桅杆采用整段一次性吊装，因此塔尖脚手架只需要拆除塔尖顶1.5 m高度。

3.4 塔吊布置

1）每个主墩布置1台SCT6024塔吊，臂长60 m，可覆盖2座塔楼的全部区域。塔楼截面较小，塔吊离塔楼太远将不利于塔吊附墙的布置；离塔楼太近时，则塔楼大量的外挑构件将影响塔吊的降节和拆除，且塔吊吊钩无法覆盖太近的施工区域。因此，在定位前，根据塔吊顶升套架平台和驾驶室的外框尺寸，进行塔吊拆除过程的计算机模拟，确保塔楼各段脚手架、观光台的外装饰等外挑构件不会在塔吊拆除过程中产生碰撞。

2）塔吊设置2道附墙，第1道设置在塔楼＋45.00 m标高处，第2道设置在塔楼＋74.20 m标高处。根据塔吊性能参数，最大自由高度44.55 m，满足施工要求。

3.5 卸料平台设计

内装修的材料主要为混凝土砌体材料和油漆腻子，外装饰材料主要为干挂花岗岩及其连接件等零星材料。转运材料的平台，连廊以上可利用连廊和观光台屋面，桥面以下部分可利用承台和桥面，桥面到连廊以下部分须设置卸料平台。卸料平台与窗洞口连接，实现塔楼内部和外部材料的传递。

4 施工要点

4.1 剪力墙施工

4.1.1 塔楼测量及轴线投射

对塔楼的施工作业层进行划分，并计算每层标高的内外墙截面尺寸。轴线测量仪器采用激光经纬仪，塔楼四周布设轴网控制点（图4），每次轴线测量和复核时，经纬仪均架设在固定的轴线控制点，对准塔楼底部的后视点后，在已拆模的剪力墙上进行轴线投射，在剪力墙上弹出控制线，同时引测内部控制线，并与外部控制线复核。模板安装的复核也采用激光经纬仪投射，因塔楼2个侧面的斜面在纵横轴线方向的斜面坡度是变化的，因此两侧的斜面在复核结构和模板尺寸时，须按照该墙体轴线到结构边的截面斜长来计算。

标高控制点设置在垂直面的剪力墙上，采用长50 m钢尺，剪力墙拆模后引测在每一层的剪力墙上，并对每一层内外标高进行复核。

4.1.2 模板安装和加固

模板在地面进行放样制作，组拼成大块，分块吊装安装。每一层的模板需对预埋插筋部分模板和变截面非标模板重新制作和替换。

剪力墙加固对拉螺杆采用三段式对拉螺杆，螺杆分为内杆和外杆，内杆和外杆通过专用锥形套筒连接。先安装内墙模板，模板和背楞通过螺杆外杆和锥形套筒加固，加固后，安装对拉螺杆内杆。最后安装外墙模板，并用螺杆外杆进行加固（图5）。

图4 塔楼轴线控制点平面分布示意

图5 剪力墙螺杆加固示意

钢连廊和观光台有大量穿墙群组螺栓预埋，采用定位钢板固定。该部分剪力墙先进行螺栓定位板和预埋螺栓的安装和加固，再进行木模板的安装和加固。定位钢板同时用作该部分的混凝土模板。

4.1.3 混凝土浇筑

混凝土采用拖泵浇筑，剪力墙浇筑高度较高，浇筑过程中使用串筒分层浇筑，保证混凝土倾落高度不大于2 m，防止混凝土离析。剪力墙混凝土达到一定强度并拆除模板后，进行楼梯模板的安装。

4.2 塔楼脚手架施工

1）悬挑脚手架基础采用型钢支撑，型钢支撑由悬挑工字钢梁、下部支撑组成。悬挑工字钢梁采用预埋螺栓与塔楼连接，下部支撑一端与工字钢梁焊接，另一端通过预埋螺栓与塔楼连接。在悬挑工字钢梁上焊立杆定位筋和钢丝绳下拉环，在剪力墙上预埋上拉环，钢丝绳通过上下拉环，进行悬挑架的二次卸荷（图6）。

2）塔楼阳角处的悬挑型钢支撑与墙面不垂直，需要根据实际尺寸现场焊接。该部分的工字钢梁上需安装槽钢横梁，保证立杆有足够的接触面（图7）。

3）塔楼靠电梯井一侧墙体为垂直面，搭设双排脚手架。与电梯井相对一面为上部向内凹斜面，斜度较大，在剪力墙结构施工阶段，先搭设双排脚手架，完成剪力墙模 板拆除后，增加内立杆，形成多排脚手架（图8）。

图6 悬挑架型钢支撑示意

图7 塔楼悬挑架平面

4）塔楼2个侧面为上部往外凸斜面，坡度较小，不采用多排脚手架。在搭设双排脚手架时，加长小横杆，并在小横杆上铺设跳板，搭设内护栏（图9）。

图8 多排悬挑脚手架

图9 加内护栏悬挑脚手架

4.3 卸料平台安装使用

1）每座塔楼分别在两侧设置2个卸料平台，卸料平台宽2.0 m、长1.6 m，穿过外架，设置在每层的窗洞口位置，与窗洞口连接固定，用钢丝绳拉设固定在上一层窗洞口或预埋在剪力墙的拉环上。

2）卸料平台由工字钢主梁、主梁横连、下横梁、钢丝绳、平台脚手板和护栏组成。工字钢主梁共2道，通过主梁横连焊成整体，主梁外框宽度小于窗洞口宽度，靠窗端头根据墙体的宽度设置定位撑，防止卸料平台在窗口内外滑动，并用窗台预埋螺栓压紧；下横梁长度为2.2 m，焊在主梁底部，与主梁一同形成平台；钢丝绳吊环焊在下横梁端部。

3）平台上铺设脚手板，三面设置钢管防护，与塔楼脚手架围合形成封闭的护栏，但卸料平台与脚手架之间不得进行连接。脚手架立杆和横杆的设计和搭设应避开卸料平台（图10）。

4.4 观光台施工

1）钢结构连廊和观光平台部位，脚手架搭设时避开钢结构与墙体连接节点部位。待钢结构安装完毕后，对脚手架进行加固，拆除连廊和观光平台内部的第3段脚手架至观光平台底部。

2）为保证观光台悬挑架工字钢安装的安全，先进行底部外装饰脚手架施工平台的搭设。观光平台悬挑脚手架的工字钢与观光台钢结构用U形螺栓固定，架体上部与玻璃幕墙窗洞口拉结，下部斜撑与钢结构拉结。

3）待观光台上部外装饰完成后，拆除悬挑脚手架及工字钢，然后进行底部铝塑板安装（图11）。

图10 卸料平台

图11 观光台悬挑脚手架

4.5 塔尖施工

1）根据塔吊的性能，将塔尖结构分成3节，每节塔尖用塔吊进行整体吊装，塔尖外架立杆搭设在塔尖钢结构横连上，随着塔尖钢结构安装进度一同搭设。第3节塔尖顶部预留套管，塔尖钢桅杆穿过套管后与塔尖对接固定。

2）在地面完成之后再进行吊装钢桅杆上部的接闪器和铜带，下部的对接工作在脚手架走道上实施。

4.6 塔吊安装与拆除

1）塔吊吊钩高度超过塔尖桅杆高度，2个主墩的塔吊高差不小于一个3 m标准节高度。

2）受现场场地限制，塔吊拆除时吊车只能在桥面占位，塔吊降节到位后，进行塔吊部分配重卸载，完成大臂拆除后，再将平衡臂调转方向，拆除剩余配重和平衡臂，最后进行塔帽、回转机构和标准节等构件的拆除。为保证大臂的顺利拆除，塔吊引进平台应朝向桥面。

3）使用塔吊进行第3段和第4段脚手架的拆除，在第3段脚手架拆除后，进行塔吊和附墙的拆除。塔吊第2道附墙拆除时，将塔楼百叶窗窗洞口作为通道口；塔吊第1道附墙拆除时，使用第2段脚手架作为操作平台和通道。第1段和第2段脚手架使用汽车吊进行拆除。

5 安全保证措施

1）塔楼施工期间，脚手架高度始终大于结构高度。脚手架立面悬挂阻燃密目式安全网，外围设踢脚板；邻近桥面一侧采用网眼10 mm×10 mm的镀锌钢丝网，全高度范围内做防穿刺防护。

2）扣件式脚手架架体及连墙件、临时钢结构构件及其连接螺栓和焊缝、预埋螺栓等应进行结构计算，计算结果须满足要求。

3）结合本工程的特点，剪力墙与架体采用φ12 mm的钢筋一端与短钢管进行焊接，另一端通过植筋植入剪力墙混凝土中，植筋过程中保证孔深和清孔质量，并对植筋质量进行非破坏性拉拔试验，保证连墙件的拉结力。

4）塔吊拆除前编制专项方案，指定吊车行走路线和吊车占位，并进行桥面承载力复核，对受力薄弱点采取加强措施。

5）与观光台底部外装饰施工平台连接的外架，进行连墙件的加密设置。

6 结语

在登嘉楼开启桥项目4座主墩塔楼施工中，采用激光投射轴线的方法有效地解决高耸构（建）筑物因场地限制造成的无法测设的问题；三段式对拉螺杆可有效保证异形模板形状和截面；多排悬挑脚手架可保证不同角度的斜面施工；在洞口设置装卸料平台能很好地利用塔身洞口进行内外材料传输；脚手架顶部扩大平台和局部悬挑脚手架搭设解决了外凸构件施工难题；塔形脚手架为塔尖分段施工提供了作业平台；根据外形尺寸和施工流程设置塔吊，满足了施工要求。通过方案的创新设计和策划，巧妙地完成了项目施工。

同时，部分工艺方法值得研究和改进，如：采用激光经纬仪投射轴线时，由于外架和跳板的阻挡，难以保证一次性投射到位，需要二次引测；观光台悬挑脚手架为观光台外装饰施工带来便利，但悬挑工字钢设置在观光台钢结构上，相对于安装在塔楼剪力墙上，增加了拆除悬挑工字钢的工序，对观光台底部铝塑板的施工进度有一定影响。