大型体育馆大悬挑旋风梯施工技术

张亚伟，徐守华，王 晋，王光武，吕经诚，刘 智，袁贵福，艾 维，李铉诚

(1.成都华润置地驿都房地产有限公司，四川 成都 610100；2.中建三局集团有限公司西南分公司，四川 成都 610041)

1 工程概况

东安湖体育公园三馆项目位于成都市龙泉驿区，场地西侧为车城大道、北侧为成渝高速，包括多功能体育馆、小球馆、游泳跳水馆、体育运动公园、室外停车场及相关配套服务设施。三馆项目总建筑面积约19.9万m2，多功能体育馆总建筑面积为90 169.37m2。

多功能体育馆旋风梯采用大跨度悬挑结构，体育馆屋面尺寸为147m×144m，建筑高度为44.85m。多功能体育馆共布置20个旋风梯，每个楼梯为3跑，第1跑高9.7m，第2,3跑高8.4m，四周主要通过外立面柱悬挑出的混凝土梁进行受力，梯梁最大截面尺寸为600mm×1 780mm，梯板与平台板厚为150mm。第1跑旋风梯重约500t，四周悬挑长度为4.3m(见图1)。

图1 旋风梯效果

2 施工总体思路

体育馆旋风梯较高，悬挑荷载较大，根据以往类似工程经验，结合本工程结构特点，经综合考虑后，采用局部工字钢支撑+满堂架流水施工+自密实混凝土浇筑的施工方法。体育馆四周外立面均有旋风梯，4个区域同步独立施工。

支撑架采用盘扣满堂架进行流水浇筑(梁尺寸较大处立杆间距450mm，步距1 500mm)，因受力钢筋布置密集，混凝土浇筑时易振捣不密实，因此选用自密实混凝土。旋风梯混凝土强度达到100%方可拆模，以确保整个旋风梯的质量与成型效果。单跑楼梯分3个阶段进行流水浇筑，保证整体施工进度。由于旋风梯为大悬挑结构，荷载重达5 000kN， 两侧梯梁浇筑下方搭设模板受力存在困难，因此第1跑楼梯的混凝土成型拆模后，安装型钢悬挑，以满足整个楼梯浇筑时的受力要求。

确定各楼梯的分布位置、施工分段与相应建造顺序，便于选择合理的支撑体系和建筑材料，使施工组织顺利(见图2)。

图2 各层楼梯施工分段

各楼梯施工顺序如下：①搭设第1阶段满堂架，浇筑第1跑旋风梯混凝土；②在完全硬化的第1跑混凝土楼梯上搭设第2阶段满堂架，支设模板，浇筑第2跑旋风梯；③深化设计型钢柱与梯梁的钢筋节点；④搭设第3阶段满堂架；⑤浇筑型钢柱节点处的自密实混凝土，第3跑旋风梯混凝土整体浇筑成型。按照上述方法进行施工，能最大限度提升施工速度，保证施工质量与成型效果。

3 施工难点及解决措施

3.1 钢柱、梯梁交叉节点混凝土浇筑

由于型钢柱与旋风梯梯梁连接处的钢筋分布密集，浇筑混凝土时使用常规振动棒难以将混凝土振捣密实，同时影响结构安全，因此采用同强度等级的自密实混凝土进行分层浇筑，确保节点施工质量与结构安全。自密实混凝土浇筑节点如图3所示。

图3 自密实混凝土浇筑复杂节点

3.2 大悬挑结构满堂架支撑设计

结合以往工程经验并采用相应软件进行验算，采用盘扣式满堂架支撑，立杆间距900mm。由于旋风梯为梁式楼梯，内侧架空结构居多，加之两侧梁截面较大，内侧混凝土结构梯梁尺寸为400mm×1 780mm， 外侧尺寸为300mm×1 780mm。为保证旋风梯两侧大梁支撑，在满堂架相应立杆底部设置I16，工字钢穿过两侧楼梯梁反坎，工字钢与预留洞口间隙采用木楔塞紧，全部立杆布置在工字钢上，工字钢相应位置焊接100mm长φ25钢筋作为定位筋，工字钢伸出楼梯梁边各250mm，预留洞口尺寸120mm×200mm，后期采用高一等级的细石混凝土进行填补，如图4所示。

图4 三维实体放样模拟

3.3 钢柱、梯梁交界处钢筋深化设计

本工程旋风梯主要依托型钢柱外挑出的梯梁进行受力，此处梯梁与型钢柱的钢筋十分密集，且交错复杂，给施工造成很大困难。

施工前运用Revit对两个受力构件交接处的钢筋进行建模，确保每根钢筋在三维模型中进行可视化处理，优化潜在碰撞问题，合理分配布置每根钢筋的下料，不仅保证施工可行性，还可确保钢筋利用的高效性。同时，与设计进行及时沟通，将部分钢筋改为向下弯锚，避免钢筋过于密集，为降本增效提供解决方案。

3.4 安全防护深化设计

受旋风梯结构影响，外架连墙件存在无处生根的情况，只能在每个旋风梯边梁处埋设连墙件，最大设置条件为五步一跨，无法满足规范要求的两步三跨或三步两跨。且结构施工时只能靠相应楼层的抱柱进行拉结，主体育馆四周柱间距为13.5m，每个抱柱不能保证外架与主体结构柱进行有效拉结，混凝土浇筑前安全防护难度大。

因此旋风梯施工过程中采取外架抱柱措施的同时，楼梯斜梁使用连墙件沿旋风梯斜梁每跨搭设1道，连接外架与楼梯。经过计算，抗滑移满足要求，解决现场旋风梯施工过程中安全防护难度大、可靠性差的问题，如图5所示。

图5 外架加强连接

3.5 分阶段施工深化设计

旋风梯在室外平台处起步，支撑架基础在体育馆主体结构后浇带内侧，设置在室外平台结构板上，旋风梯下部室外平台结构板在后浇带封闭前为悬挑结构，最底层旋风梯混凝土强度达到100%前不得拆除旋风梯下层室外平台支模架，如图6所示。

图6 旋风梯第1阶段施工

第2阶段旋风梯(18～26.4m)范围内满堂架立杆落在下层旋风梯上，立杆基础为旋风梯踏步。旋风梯两侧梯梁外侧立杆从下层相应立杆处接长，此排立杆基础为室外平台(8.3m)，立杆接长采用对接扣件，满堂架搭设时对齐上下层立杆，外侧立杆最大长度18.1m。考虑旋风梯两侧最外排立杆传递2层楼梯荷载，对室外平台结构板进行回顶加固处理，即26.4m以下旋风梯施工完成前，不得拆除旋风梯所在范围内的室外平台满堂架，如图7所示。

图7 旋风梯第2阶段施工

旋风梯内侧架空结构居多，且两侧梁截面较大，为保证旋风梯两侧大梁的支撑，第3阶段在满堂架相应立杆底部设置I16，工字钢穿过两侧楼梯梁反坎，工字钢与预留洞口间隙采用木楔塞紧，全部立杆布置在工字钢上，工字钢相应位置焊接100mm长φ25钢筋做定位筋，工字钢伸出楼梯梁边各250mm，预留洞口尺寸120mm×200mm，后期采用高一等级的细石混凝土进行填补。

3.6 施工工作面保护措施

搭设外架后旋风梯施工空间狭长，钢管架料及钢筋构件吊装极易与外架发生碰撞，存在严重的安全隐患。同时，受工作面限制，旋风梯混凝土采用塔式起重机+料斗的方式浇筑，浇筑时料斗极易碰撞外架，施工时配备管理人员进行旁站指挥，确保料斗运输安全。

4 结语

通过研究已有施工方法，提出工字钢+盘扣满堂架流水施工法，有效解决施工中遇到的难题，成功完成大悬挑旋风梯施工。

1) 通过采用自密实混凝土浇筑型钢柱与梯梁交叉节点，保证施工质量与结构安全，确保旋风梯一次成型，有效提高旋风梯的观感质量。

2)分阶段工字钢+盘扣满堂架支撑形式为快拆快搭，在保证结构受力安全的同时极大缩减工期、降低施工成本，同时利用已成型、具备受力条件的下部楼梯结构提供支撑，可保证材料流转，减少满堂架用量。

3)采用Revit软件对各施工阶段进行建模，提前熟悉各阶段施工布置及各节点施工重点，同时分析已有建筑模型，方便施工交底时各队伍提前发现问题，及时进行处理，确保施工进度，减少返工次数和材料浪费。