大型复杂钢筋砼厂房屋面加建工程施工的重点难点分析

欧天禄

（华胤钢结构工程（中国）有限公司，上海 闵行区 215300）

前言

随着国民经济的快速稳步发展，沿海沿江开放城市土地资源的供需状况开始出现了失衡，为突破困局，有些企业开始把目光投向了屋面加建工程上。在已建厂房屋面再加盖厂房工程，需要解决一系列复杂的问题，如原厂房结构的安全问题、原厂房室内设备设施的安全问题、施工期间现场上下里外人员的人身财产保障问题等。建国以来，因屋面加建工程也出现过一系列的安全问题，时刻敲着警钟。如80年代河南郑州空军医院车库加层建筑倒塌案例、黑龙江北安第一工具厂加层建筑倒塌案例、广东坪石隧道工程局医院车库加层建筑倒塌案例、广东汕头皮革厂玩具车间加层建筑倒塌案例、江西新建县望城岗陆军学院食堂改建工程倒塌案例；90年代四川开县塑料印刷厂综合楼加层建筑倒塌案例、湖南长沙市培罗蒙制衣综合楼倒塌案例等。多少人为此付出了生命的代价，是我们应该引以为戒的。

1 工程概况及特点

仁宝电子厂房屋面加建工程位于江苏省昆山出口加工区内，加建部分为全钢结构厂房，建筑面积18600m2，单层（与原厂房屋面间设有500～5800mm高的架空层），层高11m左右。原钢筋混凝土框架结构厂房始建于2001年，次年投入使用，建筑占地面积25480m2，其中屋面面积25480m2，分为生产区和就餐区，生产区为单层，高度6.5m，就餐区为两层，高度11.5m，如图1、图2所示。本工程加建期间，原厂房室内并未停止生产，且为24h不间断作业，一楼作业人员3班制，每班人员约在4000人以上。一楼共设4条生产线，每条生产线设备价值约在2亿元人民币上下。除此之外，本工程施工场地相当狭小、现场人员繁杂且多，必须在保证施工品质的同时确保安全生产，所以为顺利施工增添了不小难度。

图1 原厂房屋面加建厂房示意图

图2 原有厂房与加建钢结构厂房剖面图

2 施工难点分析

2.1 原结构的加固处理

由于原厂房设计之初业主单位并未要求设计单位考虑将来屋面加建的可能，所以在进行本次加建钢结构厂房的设计方案时对原厂房结构进行了计算复核。经过对原厂房结构的反复验算，验证了本次加建钢结构厂房方案的可行性。对原厂房结构进行复核时，设计单位还与专业检测机构一道，对现场工程实体进行检测和取样试验，最终确认需要对二楼就餐区部分钢筋混凝土柱子进行加固处理。由于一楼生产区的柱子无须加固处理即能满足屋面加建的要求，这恰巧为现场加固施工提供了有利条件，增加了企业对本工程屋面加建的信心。屋面加建施工前，业主方选择了专业资质的加固公司对需要加固的柱子进行了加固处理，加固所用的材料进行了取样检测，正式施工前还作了试件进行实验确认。柱子加固完成后由专业资质单位进行了现场实地检测，有效保证了加固的施工质量。

2.2 加建厂房的测量定位

由于生产区24h处于生产状态，如何将每根柱子轴线定位准确测设到屋面，是本次加建工程测量成败的关键。本次加建工程测量方面重点要解决两大问题.

2.2.1 要解决将一楼的定位轴线准确引测到屋面的问题

施工单位利用经纬仪等仪器于原厂房四周将已有定位轴线引至屋面后，再根据一楼柱位布置情况在屋面测出每根柱子的具体位置。由于担心原施工单位施工时柱子定位可能出现偏差，因此在屋面定位好每根柱子后测量人员还对一楼的柱间距进行了复测，以确保屋面各个柱位的准确性。

2.2.2 要精准测出屋面每根柱子顶部标高的问题

由于原厂房屋面面积很大，原厂房屋面排水形式为结构找坡，因此混凝土柱子顶面标高是处于不同水平的，本工程一楼柱顶高度最大相差在2.88m，因此需要精准测出屋面每排每根混凝土柱顶的标高，不然会给屋面钢柱钢梁的吊装带来难以克服的困难。

2.3 混凝土厂房屋顶化学植筋

利用测量手段找出屋顶每根混凝土柱子的具体位置后，就需要根据设计要求进行化学植筋施工，本工程的化学植筋因工程量大，施工方委托了专业加固公司。化学植筋时需要在柱顶钻孔且需避开柱顶钢筋即不能破坏钢筋，钻孔需要一次成功，不能因钻孔至一定深度发现偏位或可能破坏钢筋而再改变孔位，如此返复必将破坏原混凝土柱顶的砼强度，因此需要严格控制、严谨施工。为防止上述问题的发生，化学植筋后的螺栓布置就可能不是理想状态。为解决这一问题，施工方采取了灵活的办法，即钢柱底板制造时暂不开螺栓的孔位，待现场实际化学植筋完成后，再确认偏移量，最后再用磁力钻开出钢柱底板上的螺栓孔，如图3所示。

图3 修正后的钢柱底板螺栓孔加工图

2.4 解决施工中震动的问题

加建过程中的震动可能来自以下方面，化学植筋时钻孔带来的震动；钢构件屋面水平运输时与屋面接触而摩擦产生的震动；钢构吊装时产生的冲击震动。震动带来的不利因素，会给一楼生产人员带来恐惧心理，进而影响操作人员生产出来的产品质量，故需要最大限度地减少震动。本工程施工时采取了以下4种手段来降低震动，化学植筋时一边钻孔一边向孔周边注水，以减少噪声和震动、同时及时更换新钻头，加快施工速度；钻孔时分区进行、每区块作业人员不宜设置过多，以减少可能的共震情况；屋面钢构件水平运输过程中，采取轻取轻放的原则，同时避开钢构件直接与屋面接触，钢构水平运输采用滑轨形式；钢构吊装时结合扒杆吊、三角架、手拉葫芦等传统方法进行，减少对屋面冲击带来的震动。

3 加建厂房钢构材料倒运和吊装

3.1 钢构件在屋面水平运输

经过多方案的比选论证，本工程加建钢构件屋面水平运输方案最终选用了滑轨形式，如图4所示。由于本工程单支钢构件的最大重量不超过1t，所以为滑轨运输的方案创造了条件。为减少运输过程中对原建筑的震动，设计将钢构件安放滑轨的上方，所以钢构件不会直接与屋面混凝土板接触，这样钢构运输过程中的震动及重量即被滑轨下面的支撑件吸收与分散了。实际使用的情况表明，效果相当不错，采用滑轨的运输方法可达到省力、快速，且移动方便。

图4 钢构件屋面的水平运输方式

3.2 钢构件的垂直吊装

因屋面材料不能堆积在一起，故运输到位的钢构件就必须及时吊装就位。方案要求每日进场的构件应能及时运送到屋面，同时在当日就要吊装就位，不能堆积于屋面或现场的任何区域，所以组织工作显得尤为重要。屋面钢构件吊装按先钢柱、依次夹层平台钢梁、屋面钢梁的顺序流水展开，所以要求现场工程师制定好每一环节的材料进场运输计划，绝不能把一种型号的材料进场后再进其他型号材料，如此将会造成现场材料堆积，屋面吊装工作无法进行，图5所示为当时屋面钢构件吊装的情景。

图5 钢构件屋面吊装情景

4 现场安全控制

加建工程成败的关建还在于是否将安全事故控制在最低限度内，本工程因作业面狭窄，一楼生产车间24h不停止生产，因此安全生产的任务是相当重的。鉴于本工程的特殊性，业主单位与施工单位在签订合同时即先行编列了安全方面的应急预案，提供给予相关单位审批。

施工前将已建厂房的四面都搭设了脚手架，并满挂安全网，同时主要通道、进一楼生产车间出入口、员工上下班通道等地段，全部搭设门字型安全通道，钢构只能从不多的几处吊运至屋面，并在此作业半径范围内设置警示标志，并加派两名安全员从每天上班时间开始，站岗至下班时止，严格非作业人员进入此区域，有效保证了钢构吊运的正常进行。

屋面钢构吊装作业前，由业主方和施工方组织了一班成员对一楼吊顶内看不见的地方进行了拉网式排查，对发现的诸多问题进行了一一整改，为后期屋面吊装作业提供了有力保障。钢构吊装过程中还在一楼设置专职安全班组，由业主方，施工方各派了4名安全人员，8h跟踪巡视监察，以防重大重故的发生。

5 执行效果

加建工程在仁宝电子得到了很好应用，3个月的主体吊装及围护施工中没有发生一起重大安全事故，施工完成后在近几年的使用过程中也未出现任何质量问题（本工程2007年8月正式投入使用），从后期跟踪监测的沉降观测相关资料得出，沉降的数据均在设计控制范围内，表明本工程质量及安全完全达到了设计标准要求。

6 结语

仁宝电子一期厂房屋面加建钢结构工程的顺利完成，主要得益于各方的精心策划、认真施工和高度重视。在不占用任何建设用地的情况下，加建工程为业主争得了18000m2的使用空间，解决了产能扩建的困扰，同时还为业主解决了原混凝土厂房屋面因施工不良而出现长期漏水又无法彻底修补的难题。本次加建工程，节约了建设用地、节省了材料、减少了资金投入、提高了施工速度，同时施工噪声小、对环境的污染小、体现了良好的经济效益和社会效益。整个施工过程未发生一起重大安全事故，获得了良好的评价，为今后类似工程的施工打下坚实的基础。