上海五角场万达广场影城竣工于2005年。该建筑地下2层大底盘、地上3层, 框架结构, 主要柱网尺寸为8.1m×8.4m。万达影城为提升顾客的观影体验, 使影城功能更加完善, 引进美国杜比 (DOLBY) 公司技术, 将原有的商场KTV改造为一个杜比厅 (669.88m²) 和1个普通影厅 (259.24m²) 。因新增的2个影厅改造施工工序及措施基本相同, 本文仅介绍施工难度较大的杜比厅。

杜比厅跨度25.2m, 纵向4m×8.1m, 层高12m, 看台座位数348席。新增屋面为焊接H型钢梁+压型钢板的组合楼盖, 其余构件均为混凝土。杜比厅银幕高度须达到8.5m, 而现有商场顶层层高仅5.45m。因此, 需切除影厅范围内的屋面梁板, 并在3层地面以上12m的位置 (标高22.200m) 处新增屋面, 形成大空间 (见图1) 。

该项目地处上海城市副中心的五角场繁华商业区, 因此要求施工周期短, 且对广场的正常运营影响小。施工前需对整个施工过程通盘考虑, 充分优化工序, 并重视雨期防水措施和施工机械的选取等。经过综合分析, 确定施工方案:切除原屋面架构梁柱→新增框架梁柱施工→新增屋面钢梁吊装及压型钢板铺设→切除原屋面梁板→看台施工。

施工图设计时, 设计方考虑钢结构安装周期短, 并可将看台钢梁与新增的大跨度屋面钢梁一起吊装完成, 因此将看台设计为钢结构。若按此方案施工, 看台吊装时, 新建屋面已封闭 (若为方便看台施工, 敞开全部或局部屋盖以方便汽车式起重机从地面直接吊装钢梁到安装位时, 敞开部分的漏水问题难以解决, 且汽车式起重机将长时间阻断内街人流通行, 对广场运营影响较大) 。只能将缆绳式桅杆起重机 (其他安装钢梁的机械施工荷载将超出楼面活荷载值, 如叉车等无法采用) 底座安装在3层楼面吊装, 将会面临拔杆多次移位 (因场地条件及层高限制使得摆臂吊运半径有限) , 钢梁需搬运3次, 且弧形看台安装复杂, 钢结构看台搭设好后, 混凝土看台板仍需支模浇筑及养护等。经多方商议讨论, 最终确定将看台修改为混凝土结构。因钢结构看台和混凝土结构看台恒荷载相差较小, 经设计核算, 对3层楼面已完成的梁板加固无影响。

设计将看台修改为混凝土结构后, 看台模板及钢筋水平搬运方便, 看台支模架及钢筋绑扎可与新增屋盖同步施工 (原屋面梁板切除前) , 变关键工序为非关键工序, 相对钢结构看台施工缩短一半工期。混凝土浇筑时, 泵车停在内街地面, 先将混凝土泵送至影厅看台后方, 通过搭设多个溜槽将混凝土顺阶形看台送至看台前方, 由低到高依次进行看台梁板浇筑。

优化后的施工方案, 一方面利用原屋面防雨, 另一方面利用原屋面作为缆绳式桅杆起重机和叉车 (水平搬运架构梁柱的切割段和原屋面梁板切除时的切割段) 的作业面。因原屋面最终将被切除, 因此大型机械在屋面梁板上作业时, 将不再核算正常使用状态下的裂缝和挠度, 仅需验算梁板承载力 (梁板内的钢筋、混凝土材料强度可取标准值) 。经验算承载力均满足要求。后续施工过程中, 原屋面梁板均未出现明显的结构损坏。

此外, 该工程工序较多, 存在大量交叉施工的工序, 如原屋面梁板拆除前, 舞台施工、看台的模板支设及钢筋绑扎可同时进行。新增屋面钢梁安装前, 原屋面面层如保温、找坡层等应清理完成, 否则将转变为关键工序而延长工期。面层若不提前清理, 造成梁板切割无法施工, 且钢梁吊装时, 因面层的存在, 使拔杆和叉车作业 (新增荷载) 时不能满足原屋面梁板承载力。面层清理后, 原面层荷载的减少可补偿大部分拔杆和叉车增加的施工荷载, 使拔杆和叉车作业更安全。

为确保拆除引起的受力状态发生改变后具备足够的承载力, 同时保护原结构构件不致损伤 (挠度变大或出现裂缝等) , 保证结构的安全性和耐久性, 因此, 施工工序须遵循先加固后拆除的原则。

杜比厅钢梁跨度25.2m (3×8.4m) , 截面采用H (1 200～1 572) ×400×20×36变腹板高焊接H型钢, 每根钢梁分3段拼接, 单段重3.2t (边段) 或5.0t (中间段) 。

若采用汽车式起重机吊装钢梁, 安装最内段边梁 (工作半径达25m) 时需100t汽车式起重机 (行驶状态总质量为55t) 。然而, 内街作为消防车道, 按设计要求允许总重≤30t的车辆进入。受此条件限制, 无法使用汽车式起重机直接吊装钢梁。后经反复论证并优化, 最终决定利用25t汽车式起重机 (行驶状态总质量为31.75t, 超出设计5.8%) 将梁段吊送至原屋面, 再利用缆绳式桅杆式起重机在屋面吊装钢梁。

汽车式起重机工作时, 总质量达36.75t, 超出允许值23%, 为减轻汽车式起重机对地下室结构的影响, 要求沿长向一侧的2个支腿 (伸开的支腿幅度为5.2m×6m) 落在地下室柱顶位置, 将部分力通过柱直接传至基础。另一侧的支腿尽量落在梁的正上方, 以减轻对板的损伤。

缆绳式桅杆起重机 (见图2) 或称牵缆式起重机, 属于起重机的一种, 性能优越, 对场地条件要求不高, 广泛应用于石场、矿山、码头等重型起吊场所。

通常起重量不大且立于坚实地面上的起重机无需验算基座反力。但针对本项目, 桅杆基座固定于屋面楼板上, 存在楼板冲切、抗剪不足而发生脆性破坏的可能, 因此需计算最大基座反力, 并验算楼板承载力。计算时, 将桅杆顶部简化为1根缆绳, 底部简化为铰接支座, 即简化为静定结构, 按照起重机满载状态, 并考虑吊装动力系数1.5, 臂架仰角最大和最小2种极限状态时分别算出基底反力, 求得基底竖向反力为2～3倍吊重。然后按照《混凝土结构设计规范》验算楼板受弯、冲切和抗剪承载力。经验算, 300mm×300mm桅杆底座冲切力与楼板冲切承载力的比值为1.2, 安全度不足。受弯和受剪承载力满足要求。解决措施为: (1) 桅杆支座底部组焊1m×1m的田字形H型钢梁以扩散基底应力, 同时提高起重机的稳定性; (2) 起重机工作时, 桅杆底座固定在主梁或次梁的正上方。为方便吊装时移动, 后续施工过程中采取第1种措施, 同时增加安全储备。

钢梁吊装时, 按照常规做法, 在3段钢梁的2处拼接节点下方支设胎架。胎架由方钢管在现场组焊而成, 上设千斤顶, 以调整钢梁段间的高差, 保证安装精度。

楼面梁板切割时, 需先划分切割单元, 确定切割顺序。本工程每跨框架梁内均为井字梁, 每跨板尺寸2.7m×2.8m, 可按每边3等分, 划分为9个切割单元。施工顺序遵循先切割板、后切割梁的原则进行。且尽可能使板的悬挑 (因邻近单元切割后变为悬挑板) 跨度<2m (取1m宽板带, 施工人员和切割机操作荷载共计0.5kN, 作用于自由端, 板厚120mm, 并取实际配筋量求得最大悬挑跨度) , 以满足楼板施工操作的受弯承载力。另外, 考虑操作和搬运方便, 切割板块尺寸以1m×1m左右为宜, 即切割板块质量≤3t。切割前, 将切割单元中心打孔, 再用钢索穿孔锚定, 然后用安装在简易龙门架上的电葫芦牵引钢索提升切割板块或梁段。借助3t叉车在屋面上将切割块搬运至靠近内街一侧堆放, 最后由汽车式起重机吊运出场。

绳锯机和梁板切割机工作时需接水管, 水自楼面流下, 为保证3楼楼面不漏水, 需搭设防水架。防水架由脚手架搭设而成, 顶部支设木方、模板做成斜坡面, 坡顶距梁底≤500mm, 坡度>1∶5, 坡面铺设2层防水布。切割过程中, 局部需空压机剔凿, 混凝土碎块会砸破防水布而漏水, 因此, 在防水布上满铺1层木模板, 即斜坡面由1层斜坡模板+2层防水布+1层上铺模板搭设而成。防水架坡底设水槽将切割用水引流至下水点。

随着商业不断发展, 商场升级改造项目不断增多, 改造过程中的防雨堵漏成为重难点。然而, 关于改造工程的防雨措施, 目前尚无文献探讨, 亦无经验可借鉴。露天改造施工过程中, 如遇雨天, 不仅影响工期, 若无可靠措施, 还将对商业运营造成较大影响。

防雨的总体思路可总结为隔水+引流。其中, 隔水指将水与被防水部位完全阻隔, 是防水措施中的必要环节, 如砌筑的挡水坎、防水卷材、防水涂料, 防雨棚等。引流指在隔水的基础上, 将水引流或组织排出, 如屋面找坡、虹吸雨排、集水井抽水泵等。

施工过程中, 因原屋面防水体系破坏, 漏点较多, 除采用一般常用的聚氨酯等堵漏措施外, 可对重点部位 (如强弱电井) 的外围提前设防水卷材、水泥基渗透结晶或挡水坎等。另外, 局部范围的雨天施工可采用小型移动式坡面防雨棚, 并做好引流措施。

本工程在新增屋面施工完成前, 原屋面因改造而雨天漏水, 主要原因: (1) 因屋面面层被清理, 排水坡度被破坏, 原有的下水点被拆除, 导致屋面易积水; (2) 受场地限制, 屋面堆放部分施工材料, 难以止水; (3) 随着屋面面层的破除及屋面施工作业, 使孔洞和裂缝增多, 原屋面漏水具有分布散乱的特征, 不易解决。一旦漏水至3层, 3层因地面破除等施工使楼板也产生裂缝, 继续漏水至2层, 引起正常营业商铺的多次投诉和索赔。若搭设防水架, 则会使3层楼面加固及看台施工失去工作面, 影响工期。若架空搭设防水棚不够经济, 且设计、制作安装及拆除耗费的工期较长。因此, 简易而廉价的应急防雨措施 (见图3) 成为首选。

该措施所用材料由砖块、防雨布和水泵组成。选取漏水点较多的区域, 四周设砖块垫高, 铺设的整片防雨布应覆盖多个漏点区域, 由水泵排水。因漏点分散, 本工程采用10m×10m的整块防水布, 覆盖1个柱跨。控制池内雨水深度≤350mm, 否则将造成雨水荷载大于楼面活荷载3.5kN/m²。下雨过程中, 安排专人值守, 严密监视集水池内水深不得超过警戒值 (定为150mm) , 若超出警戒值则立即在各集水池间轮换抽水。雨停后, 清理剩余积水, 收好防水布和砖块, 堆放至空地备用。如有条件, 可根据地势将防雨布搭设一定坡度, 直接将雨水引流汇集, 减少用泵数量及抽水频次。

此种应急防雨措施适用于施工区域面积不大的场地, 操作简便、成本低、防水效果显著, 可做到滴水不漏。

边运营、边改造的商业改造工程在图纸初步设计阶段, 提前对接施工单位或由建设单位对施工方案进行评判。综合考虑设计、施工方案、工序、工期和成本等因素, 对设计或施工进行调整, 并充分优化, 以利于工程顺利开展。通过特殊条件下对施工过程中的钢梁吊装、楼板切割的施工要点进行介绍, 为同类改造工程提供参考。此外, 总结防雨措施的一般思路, 低成本且简易的应急防雨措施在施工过程中取得良好效果。