整體吊裝技術(shù)在某鋼結(jié)構(gòu)過街連廊工程的應用

■于耀然 ■北京燕化天鉦建筑工程有限責任公司，北京 102502

整體吊裝施工方法是指結(jié)構(gòu)在地面上總拼后，采用吊車、液壓千斤頂系統(tǒng)以及纜索等起重機具，將結(jié)構(gòu)安裝就位的施工方法，分為整體吊升法、整體提升法、整體頂升法。與高空散裝和分條、分塊安裝方法相比，整體吊裝具有以下優(yōu)點:(1)減少高空作業(yè)，保障施工人員安全;(2)可以與下部工程同時施工，縮短工期。本文從工程實例的角度，闡述了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工方法在應用中的操作要點、參數(shù)選擇等問題，提供給工程技術(shù)人員作為參考。

該連廊為H 型鋼大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)，總長47m，寬5.5m，高5m，用鋼量為65 噸，橫跨繁華商業(yè)街，跨路部分長度36.5m。對于類似的工程，通常都采用在連廊下部搭設腳手架操作平臺，用小噸位吊車(如25噸)進行單獨小構(gòu)件散拼的施工方式。但該工程位于繁華街區(qū)，行人密集且有多條公交線路在此經(jīng)過，所以無法進行長時間斷路施工，故采用整體吊裝就位的施工方式。具體采用一臺500 噸汽車吊和一臺200 噸汽車吊雙機并用，將預拼好的桁架由道路外側(cè)的預拼區(qū)域抬吊至道路上，然后用500 噸汽車吊，整體吊裝就位，最大程度的縮短了交通中斷的時間。

1 吊車工況分析

跨路鋼結(jié)構(gòu)桁架拼裝完成后重量約為50 噸，根據(jù)36.5 ×5.5 ×5m的幾何尺寸，擬選用一臺500 噸汽車吊和一臺200 噸汽車吊雙機同時起吊將整拼后的鋼結(jié)構(gòu)桁架抬至施工現(xiàn)場。首先應根據(jù)吊車的性能參數(shù)對所選的兩臺吊車進行工況分析。

1.1 吊車站位的確定

根據(jù)場地情況，500 噸吊車既要同200 噸吊車共同完成將整體鋼桁架由預拼區(qū)域抬吊至馬路中央，又要單獨完成鋼桁架的吊裝就位，故需要變換一次站位，本著移動距離最短且兩臺吊車路徑互不影響的原則，將500 噸吊車的定位放在北側(cè)，這樣雙機抬吊時500 噸吊車站位在預拼區(qū)域圍墻內(nèi)，單獨完成鋼桁架吊裝就位時站位在馬路中心位置。

1.2 工況分析

通過計算可知，雙機抬吊情況下，500 噸汽車吊吊點反力28 噸，200噸汽車吊吊點反力15 噸。

圖一:200 噸汽車吊最大工況圖

圖二:500 噸汽車吊最大工況圖經(jīng)計算，雙機抬吊最大工況

雙機起吊時的最大工況如圖一、圖二:時，500 噸汽車吊吊點反力28 噸，200 噸汽車吊吊點反力15 噸，對比吊車性能表，可知，此工況下500 噸汽車吊最大吊裝噸位36 噸，200 噸汽車吊最大吊裝噸位19 噸，滿足降效80%吊裝要求。

2 吊裝前準備工作

2.1 預拼階段的準備

2.1.1 吊耳的確定

圖三:吊耳加工圖

在跨路鋼桁架上弦位置焊接吊耳，吊耳數(shù)量為四個，與桁架上弦H 型鋼腹板平行設置，此處桁架上弦H 型鋼截面形式為H400 ×300 ×16 ×25，吊板要選用Q235B 級鋼材，吊耳位置對稱布置，離桁架端部12m 的位置，焊縫必須采用熔透焊縫，焊接完成后進行探傷檢測試驗。該工程吊耳的形式如圖三所示:

2.1.2 預拼時考慮起拱

連廊為支座起拱，起拱的具體數(shù)值既要考慮設計要求又要根據(jù)所采用的吊裝方法并且結(jié)合施工經(jīng)驗，該工程作為36.5m 的跨度，跨中拼裝起拱值按55mm 考慮，以便使桁架安裝完成卸載后起拱值在±20mm范圍內(nèi)。

2.2 起吊作業(yè)前準備

2.2.1 吊車支腿部位加固

正式起吊作業(yè)開始前，必須對汽車吊支腿部位地面承載力進行復核，根據(jù)汽車吊站位，靠近吊物一側(cè)的兩個支腿受力較大，其中以距吊物最近的支腿為受力最大，如500 噸汽車吊，按照跨路鋼桁架重50 噸，回轉(zhuǎn)半徑21.5m，臂桿33m 考慮，加上吊車自重78 噸，配重165 噸，最大支腿反力為133 噸，則地面需用承載力必須滿足33 噸/m2的要求。在無法得到有關方面確認吊車站位處地面承載力的情況下，必須按照最不利情況進行考慮，支腿處需用四塊200mm 高剛性路基箱加固，每個支腿地面承載力按最大值考慮。

2.2.2 試吊

跨路鋼桁架在預拼場地拼裝完畢后，要進行掛鉤試吊。試吊時，必須保證桁架要整體平穩(wěn)上升，起吊速度需緩慢，當桁架起吊到離開地面0.5m 后懸停20 分鐘，此時現(xiàn)場技術(shù)人員要檢查桁架整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、桁架懸吊的狀態(tài)、鋼絲繩的狀態(tài)及吊車狀態(tài)，確認無誤后方可正式吊裝作業(yè)。

2.2.3 技術(shù)復核

正式吊裝之前，首先，必須對鋼桁架下部支撐鋼柱的安裝精度進行復核，防止吊裝就位后發(fā)現(xiàn)有問題無法進行調(diào)整。其次，檢查編號、幾何尺寸、連接件、螺栓孔位置、放線及構(gòu)件中心線是否正確。

2.2.4 現(xiàn)場復核

在吊車進場前，將吊裝規(guī)劃場地地及進車路徑范圍內(nèi)相關的障礙物進行清理，寬度不小于5m，轉(zhuǎn)彎處最小轉(zhuǎn)彎半徑不小于15m。提前要對桁架吊裝回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)確認無高空障礙物，如高大樹木、路燈及電線等。

2.3 受力計算

在起吊前必須經(jīng)過受力計算的內(nèi)容包括:吊耳、鋼絲繩、桁架吊裝等。

2.3.1 吊耳的計算

吊耳作為在吊裝過程中最主要的受力構(gòu)件，必須進行受力驗算，驗算內(nèi)容包括:凈截面抗拉承載力、局部承壓承載力、抗剪承載力和焊縫計算。需注意的是在局部承壓承載力計算中在卡環(huán)的選擇上要選用直徑不小于50mm 的卡環(huán)。

2.3.2 鋼絲繩的計算

鋼絲繩受力驗算主要計算鋼絲繩的允許拉力能否滿足吊物重量的要求，需注意的問題有兩點:第一，在安全系數(shù)的選取上應按照所選用的鋼絲繩直徑首先進行破壞力估算。例如在該工程中選用直徑50mm 鋼絲繩，按破斷力P=500d2估算，應滿足安全系數(shù)n≥6。第二，要考慮到鋼絲繩自重和吊鉤自重，該工程進行計算時，吊鉤重按1.8 噸考慮，選用鋼絲繩直徑50mm，鋼絲繩重量為943.6kg/100m，跨路鋼桁架按50 噸考慮，500 噸汽車吊的性能剛好能夠滿足要求。

2.3.3 桁架吊裝驗算

該工程對桁架吊裝驗算采用的SAP 計算軟件進行的，吊耳正下方的下弦桿為受力最大，但桁架各桿件無超應力現(xiàn)象，桁架整體穩(wěn)定也滿足要求。

3 整體吊裝施工

3.1 操作要點

將汽車吊平穩(wěn)的停放在規(guī)劃好的站位位置，分別安裝配重;將支腿下墊好路基箱做好加固處理，這些工作都是起吊前必須具備的條件。纜風繩操作人員到位。

3.1.1 雙機抬吊

由于500 噸和200 噸汽車吊的性能不同，為滿足兩臺吊車各自吊裝性能的要求，必須將設備的吊裝重量在兩臺吊車之間進行合理分配和平衡，采用500 噸吊機為主吊機，200 噸汽車吊為輔助吊機，吊裝總指揮進行吊裝操作交底，檢查各指揮信號系統(tǒng)是否正常。

雙機抬吊時必須由一人統(tǒng)一指揮，使兩機相互協(xié)調(diào)、配合工作，起吊時指揮員必須在兩輛吊車將各自的吊索都拉緊后再同時起鉤，在整個吊裝的過程中吊索始終應與地面成90°角，不得斜拉斜吊或橫向起吊。

在起吊過程中，鋼桁架有時在空中需要停留的時間較長，這時應將起升卷筒制動鎖住，吊鉤應有保險裝置。吊車操作人員不得離開操作室。該工程的起吊重物幾乎達到其額定重量的80%，所以特別要求司機嚴禁同時進行兩種及以上的操作動作，以確保絕對安全。

3.1.2 單機吊裝就位

(1)臨時措施板的應用。桁架整體吊裝就位后，吊車暫不脫鉤，待桁架節(jié)點焊接完畢、高強螺栓終擰后，吊車再行脫鉤。要盡管采取吊車不松勾就進行高強螺栓的安裝和桁架焊接工作，但該工程所在商業(yè)中心區(qū)，采取設置措施板將桁架臨時固定，措施板示意如圖四所示。(2)纜風繩。桁架兩端拉設纜風繩，纜風繩上設置倒鏈，桁架吊裝時，安排5至6 名工人操作纜風繩控制鋼桁架的方向及角度，防止鋼結(jié)構(gòu)在吊車轉(zhuǎn)臂的過程當中搖晃，利用纜風繩倒鏈控制桁架偏移方向。桁架就位后，立即拉設纜風繩做好臨時性的固定。

圖四:臨時固定措施板示意圖

3.2 整體吊裝過程

該工程的拼裝場地位于馬路東側(cè)的施工場地，雙機抬吊時兩臺汽車吊分別站位于鋼桁架的南北兩側(cè)，起吊時需跨過施工場地的圍墻，當鋼桁架的最低點超過圍墻高度后500 噸吊車開始往右轉(zhuǎn)臂，200 噸吊車配合向左轉(zhuǎn)壁，此過程中必須保證吊索的垂直，避免產(chǎn)生水平方向的分力，保證措施是現(xiàn)場吊裝指揮必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)兩臺吊車司機的動作，而且要以最慢速度轉(zhuǎn)臂，以確保相互配合緊密。轉(zhuǎn)臂的同時安排工人用2根風繩控制鋼結(jié)構(gòu)的方向及角度，防止鋼結(jié)構(gòu)在吊車轉(zhuǎn)臂的過程中發(fā)生搖晃。

雙機抬吊將鋼結(jié)構(gòu)桁架置于馬路的中心位置，脫鉤后500 噸吊車移動站位至馬路中心偏西側(cè)的位置，按照3.2.1 中要求重新對支腿進行加固并懸掛配重，進行單機吊裝就位。

4 結(jié)束語

整體吊裝施工方法在該工程上的應用較為成功?？偨Y(jié)起來，成功進行大型空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝必須要注意四條原則:(1)做足吊裝前現(xiàn)場準備;(2)詳細的力學計算;(3)雙機的緊密配合;(4)松鉤前的條件確認。四個要素缺一不可，在該工程的整體吊裝施工從夜里一點開始到三點松鉤，整個吊裝過程只用了兩個小時的時間，充分體現(xiàn)了整體吊裝技術(shù)的優(yōu)越性，通過對整體吊裝技術(shù)在工程上的實際運用也使我們積累了相關工程的施工經(jīng)驗，為今后的工程順利開展提供了很好的借鑒。

［1］建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ80-91).

［2］北京市建筑工程施工安全操作規(guī)程(DBJ01-62-2002).