拱北隧道工作井超深地下連續(xù)墻特重型鋼筋籠吊裝施工技術(shù)

馬勝利

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津300221）

拱北隧道工作井超深地下連續(xù)墻特重型鋼筋籠吊裝施工技術(shù)

馬勝利

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司，天津300221）

拱北隧道為港珠澳大橋珠海連接線關(guān)鍵控制性工程，其中暗挖段長度255m，下穿拱北口岸，地理環(huán)境復(fù)雜，是國內(nèi)第一座采用曲線管幕法施工的隧道。暗挖段用東、西2座工作井作為施工通道，其中東側(cè)工作井深32m，以地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻深52.4m，鋼筋籠長52m，鋼筋籠吊裝總質(zhì)量達(dá)105t以上，是罕見的特重型鋼筋籠，整幅吊裝難度極大，可借鑒經(jīng)驗少。本文分析了施工技術(shù)難點，介紹了鋼筋籠吊點布置、鋼筋籠自身剛度控制、吊車配置和吊具選擇、吊裝工藝控制等關(guān)鍵施工技術(shù)，有效地解決了施工難題。

拱北隧道；曲線管幕；超深地下連續(xù)墻；特重型鋼筋籠；剛度控制；整幅吊裝

1　工程概況

拱北隧道為港珠澳大橋珠海連接線關(guān)鍵控制性工程，全長2.74km，由海域明挖段、口岸暗挖段及陸域明挖段組成。其中口岸暗挖段長255m，下穿拱北口岸限定區(qū)域，地理環(huán)境復(fù)雜，是國內(nèi)第一座采用曲線管幕法施工的隧道。隧道結(jié)構(gòu)位于曲率半徑R= 885.852～906.298m的緩和曲線和圓曲線上，采用36根直徑1620mm管幕作為超前支護(hù)形式。

暗挖段位于臨海飽和軟土環(huán)境，水位位于地面以下1.48～1.72m，地層由上而下依次為人工填土、淤泥質(zhì)砂、砂礫、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、中（粉）砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土等。暗挖段由東、西2座工作井作為施工通道，其中東工作井深32m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻形式。槽段布置形式見圖1。

地下連續(xù)墻厚1.2m，深52.4m，工字鋼板接頭，共布置17個幅段。其中5.5m長“一”形幅7幅，4.5m長“一”形幅4幅，L形4幅，T形2幅。

2　施工技術(shù)難點

地下連續(xù)墻鋼筋籠長52m，首開幅長5.5m，“一”形幅鋼筋籠（含兩側(cè)各有1個工字鋼板接頭）質(zhì)量達(dá)80t，加強桁架、吊點吊環(huán)、吊具、預(yù)埋件等合計約25.5t，吊裝總質(zhì)量達(dá)105t以上。如此長大、特重型的鋼筋籠是罕見的。

考慮到施工區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，含多層較厚的淤泥質(zhì)流塑層和砂層，且場地狹窄，在槽口對接鋼筋籠耽擱時間長，容易造成槽壁坍塌。因此，為確保施工安全和工程質(zhì)量，鋼筋籠不宜采用分節(jié)段吊裝方案，確定采用“雙機抬吊、整幅吊裝”方案［1］。

如何保證將鋼筋籠整幅安全起吊準(zhǔn)確入槽，給吊車配置和吊具選擇、鋼筋籠制作和加固、吊裝工藝控制都帶來一定的難度。

圖1　東工作井地下連續(xù)墻槽段布置示意（單位：mm）

3　吊裝關(guān)鍵技術(shù)

3.1吊點布置

縱向吊點的設(shè)置以保證鋼筋籠在起吊過程中產(chǎn)生的撓度最小為原則，需要滿足彎矩平衡的要求。橫向吊點的位置與鋼筋籠重心在橫截面上的位置有關(guān)，一般按寬度方向彎矩最小原則對稱設(shè)置在起吊桁架上；L形、T形等異型幅的橫向吊點設(shè)置時，要先計算出在橫斷面上的重心位置，之后再用直角坐標(biāo)方法得出主、副吊點的具體位置［2-4］。

鋼筋籠主、副吊各設(shè)12個吊點，分別在上、下半幅各布置3排，每排4個。經(jīng)計算吊點布置見圖2。

圖2　鋼筋籠吊點布置（單位：mm）

吊點最大受力約155kN，選用20mm厚Q235鋼板，長1040mm×寬250mm，上下各開一個直徑80mm圓孔以作穿卸扣之用。吊點材料要進(jìn)行孔壁局部受壓承載力、受拉承載力和剪應(yīng)力驗算。吊點鋼板大樣見圖3。

圖3　吊點鋼板大樣（單位：mm）

鋼筋籠頂端吊環(huán)采用φ40圓鋼，與縱向桁架主筋單面焊接，搭接長度400mm。在吊環(huán)上雙面焊接φ40定位鋼筋，以備穿插杠，摘除卸扣。吊環(huán)尺寸見圖4。

圖4　吊環(huán)尺寸示意（單位：mm）

3.2吊車配置和吊具選擇

3.2.1吊車配置

吊車配置應(yīng)考慮起重半徑、起重高度、起重有效重量（考慮配重）、起重角度、抬升系數(shù)等因素［5］。根據(jù)連續(xù)墻配筋設(shè)計和類似工程經(jīng)驗，雙機抬吊主吊選用中聯(lián)QUY400型400t履帶吊車加30m超起桅桿，超起半徑11m，后背配重114t，水平配重48t；副吊選用徐工QUY280型280t履帶吊車，配重114t。

經(jīng)過吊裝驗算，400t主吊起重半徑12m，起重角度75°時，起重高度72.1m，配重后起重有效質(zhì)量132t，抬升系數(shù)0.80，滿足施工要求。

280t副吊起重半徑12m，起重角度75°時，起重高度31.5m，配重后起重有效質(zhì)量98.8t，抬升系數(shù)0.26，滿足施工要求［6］。

3.2.2吊具選擇

鋼扁擔(dān)：采用H型鋼加50mm厚鋼板焊接而成，橫向4個吊點分別位于1/4和3/4長度的位置。

鋼絲繩：根據(jù)受力位置、大小不同，主、副吊車分別選用不同直徑的鋼絲繩，經(jīng)受力驗算確定如表1。

表1　鋼絲繩選用一覽表

卸扣：按主、副吊鋼絲繩或吊點最大受力選擇。主吊扁擔(dān)上部選擇2個90t卸扣，扁擔(dān)下部選擇4個40t和12個20t卸扣；副吊扁擔(dān)上部選擇2個60t卸扣，扁擔(dān)下部選擇16個20t卸扣。

滑輪：按主、副吊鋼絲繩最大受力選擇。主吊選用4個50t滑輪，4個20t輔助滑輪；副吊選用4個20t滑輪，4個10t輔助滑輪。

3.3鋼筋籠自身剛度控制

為保證長大、特重型鋼筋籠起吊安全，控制吊裝過程中鋼筋籠變形，必須提高鋼筋籠自身剛度。

設(shè)置縱、橫向吊裝桁架：每幅鋼筋籠設(shè)置4榀縱向鋼筋桁架，根據(jù)幅寬其間距1000～1200mm不等；設(shè)置17榀橫向桁架，沿鋼筋籠縱向間距3m布置。桁架采用直徑28的HRB400鋼筋焊接。L形、T形等異型幅鋼筋籠另要在其內(nèi)側(cè)設(shè)置斜拉桿形成“人”字形桁架予以加強，以防鋼筋籠在空中發(fā)生翻轉(zhuǎn)變形。

其它加強措施主要有：鋼筋籠鋼筋交叉位置均采用點焊加固，水平筋全部與工字鋼接頭鋼板幫條焊接，以提高整體剛度。吊點鋼板及吊環(huán)鋼筋與縱向桁架鋼筋通長焊接，吊點上下用L形短鋼筋與縱向主筋連焊加固，以加強吊點與鋼筋籠的連接。

3.4吊裝方法和工藝控制

鋼筋籠吊裝方法采用“主副雙機抬吊，空中整體回直，主吊負(fù)重運輸，纜繩牽引入槽”［7］。吊裝工藝控制要點如下：

1）主、副吊各吊點連接牢固并收緊鋼絲繩，在信號工的統(tǒng)一指揮下將鋼筋籠緩慢水平抬升至離地面1m左右。靜止10min，檢查吊點、吊具有無脫銷、松動、脫焊、開裂。

2）主吊原位緩慢提升鋼筋籠，速度不超過2m/min，副吊向主吊緩慢平移靠近并保持鋼筋籠底端離地約1m，直至將鋼筋籠垂直立起。副吊鋼絲繩處于無應(yīng)力狀態(tài)，摘除副吊各吊點。

3）主吊單獨負(fù)重吊提鋼筋籠，原位旋轉(zhuǎn)至槽孔方向，緩慢走行至槽孔位置，速度不超過5m/min。運輸過程在鋼筋籠下端系纜繩用人力控制其晃動。

4）鋼筋籠吊至槽口垂直入槽，人工牽引纜繩輔助對位，用插杠將鋼筋籠臨時懸吊在導(dǎo)墻上逐排撤換吊點，撤換至第2排吊點時，將吊點換至籠頂?shù)醐h(huán)，直至鋼筋籠準(zhǔn)確就位并安放在導(dǎo)墻上，卸去主吊。

4　結(jié)語

拱北隧道東工作井17幅地下連續(xù)墻施工于2012年11月底開始，2013年1月底結(jié)束。這些長大、特重型鋼筋籠整幅吊裝均一次成功就位，實現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境條件下連續(xù)、流暢、安全施工。

長大、特重型鋼筋籠整幅吊裝系列關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用，為本項目后續(xù)海域和陸域明挖段大規(guī)模地下連續(xù)墻施工打下了良好的基礎(chǔ)，也為類似工程積累了經(jīng)驗。

［1］楊文淵.起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］中華人民共和國建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2003.

［3］周冠南.地下連續(xù)墻鋼筋籠吊點設(shè)置與加固［J］.城市軌道交通研究，2012，15（12）：97-102.

［4］李少利.超深地下連續(xù)墻鋼筋籠制作與吊裝技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2011，31（6）：717-721.

［5］胡志廣.廣深港客運專線福田站超深超寬地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010（5）：97-100.

［6］江正榮.建筑施工計算手冊［M］.2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［7］張斌梁.超深格構(gòu)式地下連續(xù)墻在海河沉管隧道護(hù)堤結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010（6）：99-102.

AbstractAs the key control engineering of Zhuhai connecting line in Hong Kong-Zhuhai-M acao Bridge，excavation length of Gongbei tunnel passing underneath Gongbei port is 255 m，the geographical environment is complex and it is the first tunnel with the curve pipe curtain method construction.Excavation section uses east and west working wells as construction channel and the depth of east working well is 32 m，which uses diaphragm wall as retaining structure.T he depth of underground diaphragm wall is 52.4 m，the length of steel reinforcement cage is 52 m，the total weight of steel reinforcement cage hoisting is rare，which is above 105 t，the whole hoisting is difficult and there is little experience for reference.Based on whole hoisting construction practice for super-heavy steel reinforcement cage of super-deep diaphragm wall，the construction technology difficulties were analyzed，the key construction technology including hoisting point layout of steel reinforcement cage，steel reinforcement cage self stiffness control，crane configuration，sling selection and hoisting technology control was introduced，which could effectively solve the construction problem.

Construction Technology of Hoisting Super-heavy Steel Reinforcement Cage of Super-deep Diaphragm Wall for Gongbei Tunnel Working Well

MA Shengli
（China Railway 18th Bureau Group Co.，Ltd.，Tianjin 300221，China）

Gongbei tunnel；Curve pipe curtain；Super-deep diaphragm wall；Super-heavy steel reinforcement cage；Stiffness control；Whole hoisting

U455.45+2

B

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.04.22

1003-1995（2016）04-0084-03

（責(zé)任審編趙其文）

2015-12-03；

2016-01-08

馬勝利（1978—），男，高級工程師

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