天桥顶驳接式双曲面玻璃幕墙施工方法探讨

岳芸

0 引言

某项目人行天桥位于城市主干道十字路口，平面面积为898m，主桥平面布置形式为圆形（如图1 所示），内、外径分别为19.25m、24.75m，断面形式为单箱三室钢箱梁结构，桥梁中心圆周总长164.4m，总高度为6.2m，总宽度5m，通行净宽为4.9m，地面行车面至钢箱梁底净高为5.92m。整个项目实施期间交通不中断，保持正常运行。

图1 玻璃幕墙龙骨与主钢梁平面布置图

主桥上部装饰主结构为空间异形双螺旋方管结构，螺旋正断面中半径为3.375m，螺旋空间夹角38.1°～39.7°，主螺旋方管边长为200mm，次螺旋方管边长为120mm。全桥玻璃相同跨共32 跨，每跨14 片玻璃（门头处13 片），共计444 片双曲面玻璃。

1 驳接式玻璃幕墙工程特点及难点

由于建筑物的龙骨施工时其精度很难控制到每跨都一样，导致基本每块玻璃尺寸都有细微差别。需根据现场实测每块玻璃后建模，进行工厂加工制作，现场安装。这个实施过程中放线、加工和安装龙骨、板面安装等都需控制精准，保证其偏差在规范允许范围。这些控制要点，是保证幕墙外观效果的重难点。

驳接式玻璃幕墙通过玻璃上的孔将玻璃与驳接头连接。驳接头(主要是位于上部两角处的)支撑玻璃的重量，玻璃靠驳接头吊挂着，其他部位的驳接头在出现变位、风压的荷载变化时还具有一定的补偿功能，因此对玻璃的质量要求很高。该项目玻璃为双曲面玻璃，因为方管安装时的精度及沉降等影响，造成每块玻璃尺寸基本不一样，双曲面玻璃加工难度大，周期长。玻璃安装精度要求较高，安装难度大。主要材料为：玻璃采用6 超白+1.52pvb+6 超白双曲弯钢化夹胶玻璃，基片玻璃采用6 厘超白玻璃原片；底座采用6mm 厚钢板；连接件为单爪驳接件；胶使用中性硅酮耐候密封胶；装饰线条采用3cm宽，2.5mm厚铝板，位于主龙骨侧面用于调整缝宽，装饰。

2 模墙系统相关性能考虑

基于该项目的现场实际条件进行受力分析：

（1）风压变形性能。该工程模墙最大标高40m，基本风压W0=0.65KN/m，模墙大面积风荷载标准值Wk=1.2KN/m，按2 级设计，设计值1 000Pa。

（2）空气渗透性能。该工程模墙固定部分设置密封胶条，使空气渗透量减少到最低程度，空气渗透性能达到三级。

（3）雨水渗透性能。利用雨模原理逐级减压多道密封，使气密性、水密性更可靠。采用优质胶条和耐候密封胶，固定部分达Ⅱ级。

（4）平面内变形性能达到Ⅱ级。

（5）防火措施。本工程为人流密集场所，对防火措施要求非常严密，幕墙与层间楼板、横向隔墙间的缝隙采用不燃材料加以隔断。

（6）防雷性能。主体结构与金属框架可靠连接，再与接地体连接，形成有效的防雷体系。

（7）防腐性能。铝型材、钢连接件、钢零部件须进行与其功能和位置相宜的防腐处理，密封件为耐腐蚀的非金属材料，铝单板涂氟碳漆，加设绝缘垫片防止电化腐蚀。

3 施工流程及方法

主要施工流程：测量放线→主龙骨边项压条→钢板底座安装、满焊连接→玻璃加工→钢爪安装定位及玻璃安装→玻璃之间用密封胶链接→清洗交验。

3.1 测量放线

对已加工完成的钢骨架进行轴线、标高、弧度等全方位的测量记录，每件玻璃单独建模对号画线裁片，玻璃模具根据圆环主次龙骨双螺旋结构加工与施工要求按钢结构留空位置下模。同时实测尺寸反馈厂家，根据现场实测数据及模具进行加工。

3.2 铝条安装

在主龙骨侧面安装3cm 宽、2.5mm 厚铝条，铝条用自锁螺钉连接固定，和主龙骨间缝隙用硅酮结构耐候胶（中性）满打。

3.3 钢板底座安装

玻璃和主龙骨连接处内侧两边焊接三角钢板底座连接。先进行点焊，再按测量放线的位置进行复核，确认无误后满焊，进行表面防腐处理。

3.4 双螺旋结构式双曲面玻璃制作

该工程的主体结构为圆环主次龙骨双螺旋结构体系，双曲面钢化玻璃形成。在生产过程中，通过圆和圆球，曲率的计算、结合三维立体坐标放样，设定特定参数，结合现场安装的主结构，多次调试，对双螺旋圆环结构进行多次修正，反馈给生产车间。由于该天桥钢结构菱形造型，尖角处面积偏小，在进行钻孔、挖槽的微小裁料工序时，如果边缘有微小棱角（倒棱、倒角、磨边不光），都会形成应力集中而造成玻璃破裂。因此要求操作水平与气压调整要均匀，尽量减少玻璃崩角、破裂、次品等现象出现。进入人工异形和机器安全修边修角处理时，须按玻璃大小，水平角度进行不断调试，保证质量。在每单件弯段时，要保持玻璃平衡垂直角度，需要进行多次单套调试对位。

玻璃的精加工，包括边、角、孔均要进行粗磨、细磨、精磨等工序，对开孔（该工程主要为圆孔）后的尺寸公差、孔边磨光的要求较高。所有边角全部磨成圆角，成型玻璃完全吻合，才最终得出满足现场安装的双曲面钢化夹胶玻璃。

3.5 钢爪安装定位及玻璃安装主要步骤

（1）龙骨周边留缝及次龙骨上玻璃之间留缝均按1.5cm 控制，玻璃安装距主龙骨顶面下2cm 控制，允许偏差为±5mm。桥面上1.8m 装饰腰梁位置玻璃比腰梁下口高1cm。对于玻璃幅面较大，大于2.4m 的玻璃分三块玻璃安装（两边玻璃对称在三角区）。

（2）安装前，根据基础验收资料复核各项数据，并标注在检测资料上。钢板底座和原钢结构焊接的点位，应经复测校对，其尺寸的偏差要满足验收规范，钢板底座应符合设计规范的要求。

（3）实施过程中，施工用到的脚手架（可拆卸式活动架）的承载能力是否达到所需堆载的要求至关重要，同时考虑其合理科学的位置，即幕墙面与轴线之间距离、控制点的间距与位置、垂直度间距、水平度间距等，综合对照参考面找出安装角的间距。

（4）钢结构的定位要求精准，复核时的控制点采用轴线控制和标高基准控制，以确保幕墙纵、横向构件的定位满足设计要求，符合相关规范标准。

（5）构件安装前，需汇总各种情况进行综合分析，对可能发生变形的构件进行强度和稳定性的测算，提前做出预判。根据预判有针对性地采取必要的措施进行加固，保证划分成若干独立单元的结构，安装完成后具有设计要求的强度、刚度及稳定性。

（6）确定吊装构件的位置。当构件吊装到设计位置时，经比对纠偏后松开。

（7）并打磨焊缝消除棱角，喷涂防锈漆。

（8）驳接结构施工时，驳接件的位置要确保准确，通常偏差要控制在±1mm 范围。固定驳接件位置的顺序，先左后右，由上至下逐步紧固拉杆同时调整位置偏差。为避免积累误差，调整校核时以单元控制，消除尺寸偏差。

（9）驳接爪安装：由于在玻璃自重的影响下，驳接系统会发生位移，需要保证安装位置公差控制在±1mm 内，考虑驳接系统有一定的适应能力，如果位移量较小，可通过系统自行适应；但位移量较大时，考虑预加载，即在钢结构上预先增加与玻璃重量相同的荷载，待其位移稳定后，位置公差满足要求，再逐步进行玻璃的安装。因实施过程是动态变化的，要防止受玻璃重量的影响，位置（驳接爪安装点）发生位移，因此驳接爪固定的螺栓、销钉、楔销必须是高抗张力的，驳接件固定孔，点和驳接爪的连接要对两板件之间的自由移动留有余地。

（10）拼装构件：对照图纸，根据现场实际施工条件，考虑方便吊装，确保安全的前提下，按单元构件分别进行拼装，保证拼装完成后偏差控制在允许范围内。

（11）安装焊接：安装到位经检验满足要求可点焊定位连接件，也可用不锈钢螺栓连接。按图纸及规范全面调整校核，确认无误后对构件加焊，螺丝拧紧。

（12）钢结构整体完善：对构件进行定位、焊缝、承载等全面检验、完善，形成一个受力整体后进行构件防腐处理。

（13）具体的双曲面玻璃安装。

安装前：再次对钢结构的主支撑、横梁进行角度、标高等定位复核，其中安装孔的定位须精准，驳接爪的安装位置检查符合设计要求，确保无误后，进行玻璃安装。

安装时：在操作平台上将玻璃和驳接爪装配好，调试好后再进行驳接爪安装。由于驳接爪处的贴合程度和气密性异常重要，须按照系统的规格确定扭矩大小，使用扭矩扳手。玻璃初步定位后，对玻璃的各个方向进行调整，既考虑局部偏差也要对整体的表面延顺度进行复核调整，确保实测偏差控制在规范要求内，同时外观检测也满足要求。

安装后：防水处理采用结构耐候胶，钢化夹胶玻璃缝宽必须严格控制，减少玻璃在正常使用年限里破损率和维护费用。使用工业乙醇和毛巾清洁打胶处玻璃及钢槽，为避免涂污构件玻璃需粘贴胶纸保护，其方向要与胶缝平直，缝宽一致、美观。打胶操作先横后竖，自上而下，保持均匀。注胶后，如有空心、气泡、断缝、杂质等现象要立刻处理。打胶如中断，连接处的胶缝应清理，切除已完成的胶尾部分，使前后两次胶紧密连接，及时清除胶纸，胶固化后，玻璃内外进行清洁，并做好成品保护。

3.6 安装完清洗

对整个装饰面进行全面的清洗。

4 针对风险源采取的措施

4.1 用电与防火措施

该工程需焊接大量三角钢板，现场施工用电量较大，用电与防火是本工程安全重点危险源，漏电保护装置、一机一闸用电是必备措施。电气设备和总用电功率约为10 台和150KW。采用电网供电施工，电源线路全部采用5 芯电缆，并统一架高2.5m 以上，不能架高的位置采用穿管并用混凝土保护。线路架设做到三级配电二级漏电保护，总配电箱设在电源接口位置，分配电箱设在用电负荷较集中的位置，开关箱设在距用电设备不超3m 的位置，且距分配电箱不超过30m。电源接线必须分设PE 线和N 线，PE 线和电气设备的PE 线端子板做电气连接，N 线端子板与电气设备安装板绝缘。线路必须配短路保护和过载保护，短路保护采用熔断器时，其熔体额定电流不小于绝缘电线长期连续负载流量的1.5 倍；过载保护不小于额定电流的1.25 倍。一个电气开关只允许接一台电气设备，一机一闸。

电气设备操作人员必须佩戴绝缘手套、绝缘鞋。电气设备按要求做保护接零或接地，但不得兼做，即部分保护接零，部分保护接地。

现场施工用电的架空线距地面≥2.5m，架设于专用电杆上，严禁架空线挂在树干、脚手架、墙面等物体上，电缆线用绝缘铜线或铝线。当电缆线沿地面敷设时，绝缘性能要完整，电缆接头牢固可靠，避免电缆受到拉扯等外力，在可能发生碾压、碰撞处要穿管进行保护。

定期检查临时用电、防雷保护、接电保护及绝缘强度。每周检查固定用电场所，每天检查移动电动设备、潮湿环境电气设备。对有隐患的线路、设备等立即采取措施消除安全隐患。现场支架平台配备足够灭火器，安全交底及教育到位。

4.2 机械伤害

该工程使用的机械较多，使用中容易出现机械伤害。所有特种机械作业人员必须持证上岗，并设专职安全员巡查；所有机械设备定时检修、维护。老旧设备、存在安全隐患的设备严禁使用。

4.3 高空坠落

玻璃安装时都是在高空作业，且道路保持畅通，交通流量较大。作业人员必须佩戴安全带及安全绳梯，并固定稳固在结实可靠的构件上。安排专人巡视。在低处作业的人员必须佩戴安全帽。高处作业人员施工前必须进行安全交底，施工时必须注意下方施工人员。安排专人看守，尽量避免玻璃安装时下方有作业人员，尽量避免空间上有重叠作业。同时，建立操作平台管理制度，作业时的工具、材料须放置在箱内或临时固定，禁止空中抛掷工具、材料等一切物体。

4.4 防毒措施

该项目焊接量较大，焊接作业人员进行焊接作业可能会存在中毒安全隐患。焊接过程中，作业人员必须佩戴相关防护措施。在发生头晕等可能中毒现象时第一时间必须撤离现场，并及时送医。所有焊接作业人员必须持证上岗。

5 结语

双曲面玻璃幕墙施工具有高度多样性、多元多面体的特点，在制作、安装过程中对工艺、设备及资料等方面的要求很高，尤其是板块分格大、造型多样、定位要求高的工程项目，需要施工、规划、建设、加工、监理等多方在幕墙深化设计的前期阶段，包括幕墙图纸深化、三维激光扫描仪丈量放线、模型定位、加工图等环节对需求进行充分的交流沟通论证达成共识；在实施阶段，包括构件工厂化制作加工、运输，项目现场施工、安装、交通组织等环节各司其职、通力配合，结合工程现场实际施工条件和建筑整体情况，各工序及时检查，及时纠偏，按施工组织方案及规范要求严格控制，确保双曲面板块幕墙的精确放线和定位，最终安全、高质量完成项目，达到整个建筑幕墙造型的完美一致。