杭州湾跨海大桥海中观光塔超高变截面悬挑脚手架施工技术

第４３卷第８期２０１２年８月　

建　

Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．８　Ａｕｇ．２０１２　

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔ

筑　

ｕｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

技　术　

・６９５・　

杭州湾跨海大桥海中观光塔超高　

变截面悬挑脚手架施工技术　

田　盈　．蓝建勋２　

（１．广东金刚幕墙工程有限公司，５１０６３５，广Ｉ、ＩＩ；２．广东省建筑装饰工程有限公司，５１０６５６，广州Ｉ）　

摘　要：在杭州湾跨海大桥海中平台观光塔幕墙施工脚手架搭设中，针对海上施工气候条件恶劣、搭设高度　

高（塔高１４５．６ｍ）、观光塔体型复杂（哑铃形）、悬挑钢结构生根及安装困难等施工难题，通过采用高空分段变截面　

悬挑式脚手架搭设、悬挑钢梁和主体钢结构柱通过抱箍连接设计及针对性的安全技术保障措施，实现了该脚手　

架搭设施工安全、高效、经济的目的。该技术具有安全系数高、经济实用、工期短的特点，成效显著。　

关键词：杭州湾大桥；观光塔；超高；悬挑；脚手架；变截面　

中图分类号：ＴＵ　７３１．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—４７２６（２０１２）０８—０６９５—０５　

ＨＡＮＧＺＨｏＵ　ＢＡＹ　ＢＲＩＤＧＥ　ＳＥＡ　ＳＩＧＨＴＳＥＥＩＮＧ　ＴＯＷＥＲ　ＨＩＧＨ　ＴＡＰＥＲＥＤ　

ＣＡＮＴＩＬＥＶＥＲＥＤ　ＳＣＡＦＦｏＬＤＩＮＧ　ＣｏＮＳＴＲＵＣＴＩｏＮ　ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　

ＴＩＡＮ　Ｙｉｎｇ’．ＬＡＮ　Ｊｉａｎ—ｘｕｎ２　

（１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｇｏｌｄｅｎ　Ｃｕ￣ａｉｎ　Ｗａｌｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，５　１０６３５，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，５１０６５６，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｂａｙ　Ｂｒｉｄｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅａ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｓｉｇｈｔｓｅｅｉｎｇ　Ｔｏｗｅｒ　ｃｕｒｔａｉｎ　ｗａｌｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃａｆｆｏｌｄ　

ｅｒｅｃｔｉｏｎ，ｐｏｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｅａ，ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅｉｇｈｔ（ｔｏｗｅｒ　ｈｉｇｈ　１４５．６ｍ），Ｓｉｇｈｔｓｅｅｉｎｇ　

Ｔｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｂｏｄｙ（ｄｕｍｂｂｅｌｌ　ｔｙｐｅ），ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏｏｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｄｉｆｆｉｅｕｈｉｅｓｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，　

ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ａｌｔｉｔｕｄｅ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ　ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ　ｓｃａｆｆｏｌｄ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ　ｓｔｅｅｌ　

ｂｅａｍｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｔｅｅｌ　ｃｏｌｕｍｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｔａｒｇｅｔｅｄ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｓａｆｅｇｕａｒｄｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｈｏｏｐ，ｔｈｅ　

ｓｃａｆｆｏｌｄ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓａｆｅｔｙ，ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ，ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｙ．Ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　

ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｈｉｇｈ，ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ，ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｌｉｍｉｔ　ｆｏｒ　ａ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｓｈｏｒｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ　

ＳＵｃｃｅｓｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｂａｙ　Ｂｒｉｄｇｅ；ｓｉｇｈｔｓｅｅｉｎｇ　ｔｏｗｅｒ；ｓｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎ；ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ；ｓｃａｆｆｏｌｄ；ｖａｒｉａｂｌｅ　ｃｒｏｓｓ——　

ｓｅｃｔｉ０ｎ　

１　工程概况　

杭州１湾跨海大桥海中平台位于杭州湾跨海大桥　

Ｋ６６＋１２０处下游１５０ｍ处，距南岸１８　ｋｍ，包括观景平台　

和观光塔两部分，这两部分通过栈桥相连。其中，海中　

观景平台呈椭圆形，上部结构造型为大海中翱翔的白　

色飞鸟，是大桥监控、海上紧急救援及海上作业人员的　

生活基地。观光塔位于海中平台的东侧，地上ｌ６层。总　

建筑面积为５　１００．４２　ｎｌ２，建筑高度１４５．６００ｍ（图１），是　

１每中半台观光塔实景　

海上测量、通讯、海事监控平台，兼有海上旅游观光功　

之间需悬挂不锈钢装饰网，上、下观光厅球体表面需安　

能。观光塔上部、下部均为球状观光厅，通过半径４．６　ｍ　

的核心钢结构简体相连，核心简体周边均匀分布８根弧　

装玻璃幕墙，均为异型双曲面结构，须在大海之中搭设　

形大柱，将观光塔顶部球状观光厅托在大海之中。８根　

１５０ｍ高的变截面悬挑脚手架才能施工。　

弧形大柱及核心筒外侧需安装聚氨酯复合铝板，弧形柱　

２观光塔幕墙施工脚手架搭设难点　

（１）气候条件恶劣。海上天气状况复杂多变，年均　

收稿日期：２０１２—０７—０１　

作者简介：田盈（１９６６一），男，湖北武汉人，高级工程师，一级注册建造　

有１０次以上的台风袭击，龙卷风、雷暴雨及突发性小范　

师，ｅ—ｍａｉｌ＝ｔｉａｎｙ９　８８＠ｓ０ｈｕ．ｃｏｍ．　

围灾害性天气时有发生，每月海上施工作业的有效天数　

・

６９６・　建筑技术　第４３卷第８期　

不足１５　ｄ，四周被海水包围，远岸作业，环境腐蚀作用　

严重。在这一超高、风大、作业条件恶劣的情况下，施工　

脚手架的搭设和拆除遇到了严重困难和挑战，特别是　

观光塔８～１７层悬挑平台外脚手架搭设和拆除难度最　

大。　

（２）观光塔体型复杂。幕墙施工脚手架最大搭设　

高度高达１５０ｉｎ，底部半径１５．５ＩＴＩ，中部半径６ｎｌ，呈两头　

大中间小的哑铃形，中间的最大挑出宽度达到１０ｍ，不　

可能全部搭设落地脚手架施工，只能分段搭设悬挑脚　

手架。　

（３）悬挑钢结构与主体钢结构不能焊接。由于主　

体钢结构不能焊接，固定脚手架的拉结杆及悬挑平台　

须考虑除焊接之外的方式与主体钢结构连接固定。　

（４）针对风大气候条件，考虑风荷载作用，不能采用　

一

般的密目安全防护网，须采取特殊的安全防护措施。　

３观光塔悬挑脚手架搭设方案设计　

由于本工程结构设计独特，地理位置环境复杂，不　

可能全部搭设落地脚手架施工，需根据塔身高度和结　

构变化，采取落地外脚手架和悬挑式脚手架两种搭设　

图２观光塔脚手架搭设剖面示意　

方法。　

３．１脚手架分段悬挑布置　

水平钢梁　

（１）观光塔１～７层，ｇ［Ｊ３３．７　ｍ以下搭设双排落地式　

脚手架。　

（２）观光塔８～１７层采用工字钢梁作基础，搭设外　

悬挑脚手架施工。　

观光塔８～ｌ７层用工字钢梁外悬挑作为脚手架的搭　

设平台，在此基础上，根据结构变化和施工需要，搭设　

圆弧形双排或多排脚手架。经过设计计算，分别在８Ｆ（＋　

５７．７００　ｍ），９Ｆ（＋７３．７００　ｍ），１０Ｆ（＋９１．７００　ｍ），１　１Ｆ（＋１０９．７００　

ｍ），分为４段进行变截面悬挑脚手架搭设（图２）。在４个　

不同的标高部位，安装不同长度及规格的径向悬挑钢　

图３观光塔１１层悬挑钢平台平面示意　

梁，再用弧形水平钢梁将径向悬挑钢梁连接成同心圆　

悬挑脚手架基础（图３）。　

３．２悬挑钢结构设计　

杆　

３．２．１观光塔１１层悬挑钢结构　

悬挑钢结构平台直径３０．９９０　１１１，８根悬挑主梁为Ｉ　

６００￣３００￣１６￣１６，连系次梁为Ｉ　６００ｘ３００ｘ１６ｘ１６，悬挑工　

字钢上设拉杆０１８０ｘ９，撑杆０１９４ｘ１２，悬挑钢梁和主体　

钢结构柱采用抱箍连接，抱箍为９２０ｍｍｘｌ８ｍｍ弧形钢　

板，通过８ｘＭ２４高强螺栓连接，抱箍与主体钢结构柱之　

图４观光塔１１层悬挑钢平台立面示意　

间设２ｍｍ厚橡胶垫（图４—６）。　

３．２．２观光塔１０层悬挑钢结构　

Ｈ７５０ｘ３５０ｘ２０ｘ２０，连系次梁为口２５０￣２５０ｘ８，悬挑钢梁　

悬挑钢结构平台直径１７．３８２ｍ，８根悬挑主梁为　

和主体钢结构柱采用抱箍连接．抱箍为１　５２０ｍｍｘ１８ｍｍ　

２０１２年８月　田盈，等：杭州湾跨海大桥海中观光塔超高变截面悬挑脚手架施工技术　・６９７・　

７０　

￣－－＇ｒ～　

圈　

８　｝

Ｐ

一　

囤　圆　ｌ　

目　８　蜀　

圈　ｄ　口　

８　

阅　Ｉ　

８　

圈　囹　【　

ｌ４０　８’　

图５观光塔１　１层悬挑梁与结构钢柱抱箍连接立面示意　

吊　

６观光塔１１层悬挑梁与结构钢柱孢箍连接横剖面不意　

弧形钢板，通过１６ｘＭ２４高强螺栓连接，抱箍与主体钢　

结构柱之间设２　ｍｍ厚橡胶垫。　

３．２．３观光塔９层悬挑钢结构　

悬挑钢结构平台直径１２．９００　ｎ１．钢梁为口１８０ｘ　

１００ｘ８，悬挑钢梁和主体钢结构柱采用抱箍连接。抱箍　

为４００　ｍｍｘｌ８　ｍｍ弧形钢板，通过４ｘＭ２４高强螺栓连　

接，抱箍与主体钢结构柱之间设２　ｍｍ厚橡胶垫（图　

７，８）。　

３．２．４观光塔８层悬挑钢结构　

悬挑钢结构平台直径为１２．９００　ｍ，钢梁为口４００ｘ　

３００ｘ８，连系次梁为口２００ｘ１００ｘ８，悬挑钢梁和主体钢　

结构柱采用抱箍连接，抱箍为６００　ｍｍｘｌ８　ｍｍ弧形钢　

板，通过６￣Ｍ２４高强螺栓连接，抱箍与主体钢结构柱之　

间设２　ｍｍ厚橡胶垫。　

３．３脚手架结构设计　

３．３．１材料选择　

本工程均采用扣件式钢管脚手架：钢管采用外径　

４８　ｍｍ、壁厚３．５　ｍｍ的Ｑ２３５焊接钢管，其材质应符合　

８弧形钢板　

图７观光塔９层悬挑钢平台平面示意　

＼　

体钢结构　

一一一、

・

、

加钢梁１８Ｏ×１ｏ０ｘ８方通　

＼

、　

／　

加１８厚抱箍　

／　

ｆ　

Ｉ　

＼／　、　

＼’　

一　

●　一　ｌ　

图８观光塔９层悬挑钢平台立面示意　

《碳素结构钢｝（ＧＢ／Ｔ７００－－２００６）的相应规定。　

由于海洋气候对钢材的环境腐蚀作用非常大。脚　

手架的钢管、扣件、连接件均须进行防腐处理。　

３．３．２基本结构　

脚手架施工均布荷载为２．００ｋＮ／ｍ　，立杆纵距１．５０　

ｍ，立杆横距Ｏ．９５ｍ，立杆步距１．８０ｍ，内立杆距建筑物　

０．４５ｍ，连墙件采用２步２跨，竖向间距３．６ｍ，水平间距３　

ｍ。与室内的预埋板可靠连接。　

３．３．３安全维护设置　

考虑到常年大风的高处作业条件，脚手架每个操　

作层外侧设置２道通长大横杆作为安全栏杆，栏杆间隔　

６０　ｅｍ。为减小脚手架的水平风荷载。脚手架外侧不能　

布设普通的密目安全网，而是采用机械合股、人工结编　

的大孔尼龙绳网作立面防护网，全封闭施工。脚手架的　

圆形搭设悬挑平台上满铺３０　ｍｍ厚木板，木板底部满　

铺安全兜网，每个操作层下方设置一道通长水平兜网　

进行安全防护。脚手架外侧搭设挑出宽度不小于３　ｍ的　

防护网。　

・

６９８・　建筑技术　第４３卷第８期　

４观光塔悬挑脚手架安装、拆卸主要方法　

４．１安装方法　

脚手架搭设的工艺流程为：钢结构平台构件加　

工一工字悬挑梁吊装一圆弧形次梁安装一通长脚手　

板、底座设置一纵向扫地杆一立杆一横向扫地杆一小　

横杆　大横杆（搁栅）一剪刀撑　连墙件一铺脚手板一　

扎防护栏杆一挂安全网。　

（１）钢结构平台构件加工。钢结构平台主梁、弧形　

次梁、抱箍等钢构件均在工厂加工制作，运至现场安　

装。主梁两端设置安装钢管。并用安全绳连接，满足吊　

装使用要求。次梁加工成榀，整体吊装（图９，１０）。　

侧　

图９悬挑型钢梁制作示意　

图１０悬挑次梁整体吊装　

（２）钢结构平台主梁吊装，通过抱箍与主体钢结　

构柱连接，悬臂前端上部安装斜拉杆，底部安装斜撑杆　

与主体钢结构固定（图１１）。　

图ｌ１　悬挑柒与结构钢柱连接固定　

（３）钢结构平台弧形次梁吊装，与主梁栓接或焊接。　

（４）铺设脚手板，为防止脚手架立杆移位，在悬挑　

平台钢梁上先焊接外径３３　ｍｍ、壁厚２．５　ｍｍ、长５０ｍｍ的　

钢管作为脚手架立杆固定基座。将立杆套在其上进行　

定位。安装纵向扫地杆、立杆、横向扫地杆、小横杆、大　

横杆、剪刀撑、连墙件、铺脚手板、防护栏杆、挂安全网　

（图１２）。　

图１２观光塔１１，１０层悬挑钢平台　

４．２拆卸方法　

（１）从１７层顶部开始从上往下拆卸脚手架。先拆　

卸脚手架，后拆悬挑钢平台。　

（２）脚手架拆除时，按与搭设相反的顺序进行，自　

上而下，先搭后拆。每层拉结杆须在其上的所有能拆除　

的杆件全部拆除后方可拆除，严禁先松开与结构的拉　

结件。　

（３）在架上传递、放置钢管、扣件、脚手板及工具　

时，要放置在稳妥可靠的位置，不允许任何物件掉下　

去。拆除下来的钢管堆放整齐，扣件、螺栓及时装入麻　

袋并捆扎牢固，将防护网叠好，及时联系塔式起重机吊　

离施工平台。　

（４）下班前应及时加固尚未拆除部分，防止存留　

隐患造成复岗后的安全事故。　

（５）悬挑工字钢梁拆除之前，要先将平台上的所　

有连墙件和脚手架拆除并吊离施工平台。先拆除与工　

字钢连接的圆弧形钢连系梁，具体步骤如下。　

１）施工人员先将木板铺于钢结构上，３或４人为一　

组，安全带系于安全绳上高挂低用，备氧气焊、单轨吊　

车及辅助工具，工具要放在工具袋内，防止坠落伤人。　

２）用气焊先拆除悬挑工字钢梁上最外围的圆形　

钢骨架，统一由外往内依次拆除。　

３）在气焊拆除时，圆形钢梁两端各有一人将弧形　

钢梁用钢丝绳与工字钢进行临时捆绑，防止意外坠落。　

４）将拆除下来的圆形钢骨架通过塔式起重机吊　

离，或者通过人力传进室内。　

（６）圆形钢梁拆除后开始拆除悬挑工字钢梁。由　

于悬挑工字钢梁重量大，须由塔式起重机配合拆卸．具　

体步骤如下。　

１）将固定在悬挑工字钢梁外端的钢丝绳和塔式　

起重机挂钩连接，悬挑工字钢梁内端用钢丝绳固定，通　

过手动葫芦固定在主体结构上（图１３）。　

２）先将悬挑工字钢梁底部的钢管斜支撑和斜拉　

杆拆除，再拆除悬挑钢梁与主体结构连接的抱箍。当悬　

挑工字钢梁和抱箍处拆除时，先用塔式起重机吊住工　

２０１２年８月　田盈，等：杭州湾跨海大桥海中观光塔超高变截面悬挑脚手架施工技术　・６９９・　

１３　形制粱拆除半面不蒽　

字钢并慢慢提升受力，然后再解除抱箍的固定螺栓，再　

将内端固定在柱体的手动葫芦慢慢放松（图１４）。　

３）直至塔式起重机将悬挑工字钢梁吊卸垂直后．　

将连接在手动葫芦上的钢丝绳完全放开。　

５脚手架施工安全技术措施　

（１）脚手架搭设和拆除前须拟订安全专项方案并　

报请批准，进行技术交底，将作业区地面设围栏或警戒　

标志，地面专人指挥和看护，严禁非作业人员进入。　

（２）脚手架的验收和目常检查按相关规定进行，　

检查合格后，方允许使用或继续使用。在使用过程中发　

现有明显变形、拆除杆件和拉结等安全隐患情况，应及　

时修复并重新验收。　

（３）在六级以上大风、大雾和大雨、雪等特殊天　

气，不得进行脚手架施工作业。临时材料和工具需固　

定牢靠。严禁夜间脚手架施工。　

（４）脚手架只用作人员操作使用，不得在上面堆　

放物品。人员操作时，除工具外其他施工材料随用随向　

上提升，不得一次向上提升较多，在脚手架上明显位置　

注明额定载重量和注意事项。　

（５）高处作业人员应戴安全帽、系安全带，扎裹　

腿，穿软底防滑鞋。　

（６）操作工必须持证上岗，饮酒后禁止作业。　

（７）搭设、拆除架子时，严禁在同一垂直面交叉作　

业，停止有碍安全的其他作业。　

（８）严禁向海洋抛物，以免造成海洋污染。　

（９）脚手架操作平台上应设置灭火器，每两只一　

组固定。　

６结语　

在杭州湾跨海大桥海中平台观光塔幕墙施工脚手　

架搭设中，针对海上施工气候条件恶劣，搭设高度高　

（１５０ｍ），观光塔体型复杂（哑铃形），无法全部采用落　

地式脚手架施工，悬挑钢结构生根及安装困难等施工　

机伸缩臂　

重机钢丝绳索　

字钢架　

（ｂ）　

塔式起重机伸缩臂　

（ｃ）　

图１４工字梁拆除示意　

（ａ）工序１；（ｂ）Ｉ序２；（ｃ）工序３　

难题，通过采用高空分段变截面悬挑式脚手架搭设及　

连接设计，有针对性的采取有效安全技术保障措施，实　

现了该脚手架搭设施工安全、高效、经济的目的。该技　

术具有安全系数高、成本低、工期短的特点，经济效果　

显著，对类似工程具有借鉴意义。　

参考文献　

［１］ＪＧＪ　１３０—２０ｌ１，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［Ｓ］．　

［２］ＧＢ　５００１７－－２００３，钢结构设计规范［Ｓ］．　

［３］ＧＢ　５０２０５－－２００１，钢结构工程施工质量验收规范［ｓ］．　

［４］ＪＧＪ　８Ｏ—ｌ９９１，建筑施工高处作业安全技术规范Ｉｓ］．　

［５］蓝建勋，齐晓剑．超大跨大悬￣ＣＢ．ＡＢ系列模块脚手架施工工法［Ｊ］．　

建筑技术，２００８，３９（７）：５３２—５３４．　

［６］骆骏，余政兵．悬挑脚手架对建筑结构的影响分析［Ｊ］．重庆建筑，　

２０１１．３９（６）：３３１－３３３．