大型地連墻鋼筋籠整體吊裝技術(shù)

黃其雷　陳向東　上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部

1　概述

地連墻主要作為防滲、基坑開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)，在深基坑開(kāi)挖和對(duì)周邊建(構(gòu))筑物的支護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，而隨著建筑物規(guī)模的擴(kuò)大，基坑開(kāi)挖深度的不斷增加，地連墻壁厚的增厚，地連墻鋼筋籠重量也相應(yīng)增加，因而必須對(duì)地連墻鋼筋籠吊裝進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)以保證地連墻鋼筋籠吊裝安全。

五峰山長(zhǎng)江特大橋主跨1092m的高鐵兩用雙層鋼桁梁懸索橋，南錨碇基礎(chǔ)采用直徑為87m的現(xiàn)澆擴(kuò)大基礎(chǔ)形式，基底高程為-31.435m，基頂高程為+7.000m?；娱_(kāi)挖采用外徑90m，壁厚1.5m的圓形地下連續(xù)墻加環(huán)形鋼筋混凝土內(nèi)襯進(jìn)行支護(hù)。地連墻采用銑槽機(jī)進(jìn)行施工，分I期和II期槽段，交錯(cuò)布置，其中 I期槽段寬 6.4m(長(zhǎng))×1.5m(寬)，對(duì)應(yīng)鋼筋籠長(zhǎng)×寬×厚為42.885m×5.58m×1.37m，鋼筋籠重為62.5t；II期槽段寬 2.8m(長(zhǎng))×1.5m(寬)，槽段鋼筋籠長(zhǎng)×寬×厚為42.885m×2.66m×1.36m，鋼筋籠重為 32.69t。

2　吊裝方案的確定

大型地連墻鋼筋籠因斷面尺寸大、鋼筋數(shù)量多、吊裝重量重，一般采用整體下放的吊裝方案，與分段接長(zhǎng)下放方案比，雖吊機(jī)噸位會(huì)增加，但安裝下放時(shí)間減少相應(yīng)降低了孔壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)，另外鋼筋籠接頭在加工區(qū)接長(zhǎng)，接頭質(zhì)量能得到有效保證。根據(jù)本工程地連墻鋼筋籠自身特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，地連墻槽段鋼筋籠采用雙機(jī)抬吊翻身、單機(jī)整體吊裝下放的安裝方案，鋼筋籠吊裝施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　鋼筋籠吊裝工藝流程圖

3　吊點(diǎn)、吊具及吊機(jī)選擇

3.1　吊點(diǎn)布置

地連墻鋼筋籠吊點(diǎn)分縱向布置和橫向布置，縱向布置根據(jù)地連墻鋼筋長(zhǎng)度分為3～6排，橫向布置根據(jù)地連墻鋼筋寬度設(shè)置為2～4排。吊點(diǎn)布置間距根據(jù)彎矩平衡定律(正負(fù)彎矩相等時(shí)所受彎矩變形最小的原理)進(jìn)行設(shè)置，如圖2所示。

圖2　吊點(diǎn)彎矩示意圖

根據(jù)鋼筋籠在吊裝過(guò)程中受力分析及實(shí)際吊裝經(jīng)驗(yàn)，本工程鋼筋籠主吊吊點(diǎn)布置在下層鋼筋籠2.6m處橫向布置一道吊點(diǎn)(吊點(diǎn)1)，在上層鋼筋籠2.6m和12.6m處橫向布置兩道吊點(diǎn)(吊點(diǎn)2和3)，每道各設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)；副吊吊點(diǎn)布置在上層鋼筋籠25.1m、32.1m和39.1m處橫向布置三道吊點(diǎn)(吊點(diǎn)4，5，6)，每道各設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)。即各吊點(diǎn)縱向位置為2.6 m+10m+12.5m+7m+7m+3.8m,各橫向吊點(diǎn)位置為0.55m+1.5m+1.5m+1.5m+0.55m，具體布置位置見(jiàn)圖3。

圖3　鋼筋籠吊點(diǎn)布置(圖中單位m)

吊點(diǎn)1和吊點(diǎn)2采用Q235鋼板制作，鋼板截面尺寸為16mm×100mm，寬度為鋼筋籠寬度，與鋼筋籠N1、N2主筋采用雙面焊連接，25t的卸扣安裝在鋼板上；鋼筋籠吊點(diǎn)3、4、5、6均設(shè)置在主筋上，并沿主筋方向焊接兩根加固鋼筋進(jìn)行加固，見(jiàn)圖4。

圖4　吊點(diǎn)加固鋼筋大樣圖

3.2　吊具的選擇

吊具由扁擔(dān)梁、滑輪組、鋼絲繩、卸扣組成，扁擔(dān)梁可以采用厚鋼板或型鋼制作而成，當(dāng)采用厚鋼板制作時(shí)，需考慮其橫向剛度是否滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求?；喗M、鋼絲繩、卸扣按照最不利工況條件下進(jìn)行選擇。

根據(jù)本工程地連墻鋼筋籠情況，主吊扁擔(dān)梁由5cm厚鋼板外側(cè)加勁2根工20#型鋼焊接而成。扁擔(dān)梁上部采用2根Φ56mm鋼絲繩，配備4個(gè)25t卸扣與吊鉤相連，鋼絲繩總高度3.5m。扁擔(dān)梁下部通過(guò)4個(gè)25t卸扣懸掛4個(gè)30t單柄滑輪。滑輪下部采用8根Φ32.5mm鋼絲繩，配備8個(gè)20t卸扣與鋼筋籠相連。主吊扁擔(dān)示意見(jiàn)圖5。

副吊扁擔(dān)梁由3cm厚鋼板及2根14#工字鋼組成。扁擔(dān)梁上部采用2根Φ39mm鋼絲繩，配備4個(gè)20t卸扣與吊鉤相連，鋼絲繩總高度3.6m。扁擔(dān)梁下部通過(guò)4個(gè)20t卸扣懸掛4個(gè)20t單柄滑輪?；喯虏坎捎?根Φ28mm鋼絲繩，配備8個(gè)10t卸扣與鋼筋籠和副吊副鋼絲繩的滑車(chē)相連。副吊副鋼絲配備4個(gè)10t滑車(chē)，配備8個(gè)10t卸扣與鋼筋籠相連。

圖5　主吊扁擔(dān)示意圖

3.3　吊機(jī)的選擇

大型地連墻鋼筋籠吊機(jī)的選擇，需根據(jù)地連墻鋼筋籠尺寸(鋼筋籠起吊后與吊機(jī)臂桿有一定的安全距離)及重量來(lái)選擇吊機(jī)，在吊機(jī)的選擇上既要考慮吊機(jī)自身性能也要考慮經(jīng)濟(jì)性?；诖吮竟こ踢x擇采用1臺(tái)“三一重工SCC2500C型250t型履帶吊”主吊機(jī)+1臺(tái)“徐工XGC130履帶吊”副吊機(jī)進(jìn)行吊裝施工，副吊機(jī)用于配合鋼筋籠翻身。

130t副吊主要用于雙機(jī)抬吊，在吊臂長(zhǎng)度37m，工作半徑9m狀態(tài)下,最大起重能力為670kN，雙機(jī)抬吊時(shí)，考慮抬吊折減系數(shù)0.8，則最大安全起吊重量為670×80%＝536kN。

250t主吊主要用于雙機(jī)抬吊和鋼筋籠下放。主吊在臂長(zhǎng)55.5m，最大工作半徑11.4m狀態(tài)下，最大起吊能力為823kN，安全起吊重量為658.4kN(823×0.8=658.4)，吊車(chē)的最大起吊高度為54m,

在雙機(jī)抬吊及翻轉(zhuǎn)鋼筋籠過(guò)程中，主吊所承受重量為F1，副吊所承受鋼筋籠重量為F2，鋼筋籠總重為F。由力的平衡定律所得，在鋼筋籠翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，F(xiàn)1+F2=F。

雙機(jī)抬吊及翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)主副吊的受力進(jìn)行驗(yàn)算。起吊翻轉(zhuǎn)計(jì)算示意圖見(jiàn)圖6，計(jì)算如下：

圖6　鋼筋籠起吊過(guò)程驗(yàn)算圖

由三角函數(shù)可得：

由力矩平衡定律可得：F·H=F1·H1+F2·H2

F=F1+F2

解得：F1=(H-H2)F/(H1-H2)

F2=(H-H1)F/(H2-H1)

其中：F為鋼筋籠總重，F(xiàn)1為主吊承受重量，F(xiàn)2為副吊承受重量。

（1）代入計(jì)算，鋼筋籠在起吊過(guò)程中，副吊承擔(dān)的最大重量為鋼筋籠總重的73%，即630×73%＝476.5kN，小于最大安全起吊重量536kN，故130t吊機(jī)滿(mǎn)足副吊要求。

（2）鋼筋籠垂直吊起時(shí)主吊受力最大，主吊鋼筋籠重量為655kN(含吊具)小于最大安全起吊重量658.4kN。

主吊起吊高度分析：吊裝富余高度h4為0.5m；鋼筋籠長(zhǎng)度h3為40.285m；扁擔(dān)下鋼絲繩高度h2為5m；扁擔(dān)上鋼絲繩高度h1為3.5m，扁擔(dān)高度h0按0.75m 計(jì)；履帶吊吊鉤卷上允許高度b為3m。所需最小起升高度為0.5+40.285+5+3.5+0.75+3=53m。起重高度計(jì)算見(jiàn)圖7。鋼筋籠所需最大起吊高度53m＜54m，故250t吊車(chē)滿(mǎn)足主吊要求。

圖7　鋼筋籠吊裝高度示意圖

4　吊裝過(guò)程

鋼筋籠施工不考慮轉(zhuǎn)存需要，按流水施工考慮，每施工一個(gè)槽段吊裝一個(gè)鋼筋籠。鋼筋籠吊裝下放分九步完成：

第一步：鋼筋籠整體制作完畢，指揮主副吊機(jī)移動(dòng)到起吊位置，分別安裝吊具。

第二步：吊具檢查合格后，指揮吊機(jī)開(kāi)始同時(shí)平吊。

第三步：鋼筋籠吊離地面0.3m～0.5m后，檢查鋼筋籠是否平穩(wěn)，然后主吊起鉤，同時(shí)指揮副吊配合起鉤，保證鋼筋籠尾部不觸碰地面。

第四步：尾部鋼筋籠吊起后，主吊向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)、副吊順轉(zhuǎn)至合適位置，然后主吊提升、副吊下放，將鋼筋籠吊至垂直于地面，全部由主吊受力。

第五步：停機(jī)三分鐘，副吊落鉤，拆除副吊扁擔(dān)，然后指揮副吊遠(yuǎn)離。

第六步：指揮主吊單機(jī)吊運(yùn)鋼筋籠緩慢行走至槽孔附近指定位置。

第七步：指揮主吊吊籠入槽，當(dāng)鋼筋籠下放到副吊卸扣時(shí)，卸除鋼筋籠上副吊點(diǎn)處的卸扣，卸除副吊鋼絲繩。

第八步：在鋼筋籠下放至主吊鋼絲繩下部吊點(diǎn)時(shí)，將扁擔(dān)卡在卸扣下方的吊點(diǎn)處，卸下此處吊點(diǎn)的U環(huán)，并與上部鋼板吊點(diǎn)處轉(zhuǎn)換鋼絲繩相連，然后主吊起鉤，抽出扁擔(dān)，繼續(xù)下放鋼筋籠。

第九步：在鋼筋籠下放至籠頂下第一根水平筋時(shí)，將扁擔(dān)卡在籠頭吊點(diǎn)處。轉(zhuǎn)換鋼絲繩至吊筋上，將鋼筋籠上提5 cm～10cm后抽出扁擔(dān)，繼續(xù)下放鋼筋籠至設(shè)計(jì)位置，將鋼筋籠的吊筋擱置在扁擔(dān)上,最后卸除吊筋上的卸扣，鋼筋籠的整個(gè)吊放過(guò)程完畢。

5　吊裝注意事項(xiàng)

（1）在鋼筋籠起吊前必須檢查吊點(diǎn)、鋼筋定位骨架和擱置鋼板焊接情況，同時(shí)清理雜物，檢查合格并辦理相關(guān)簽證，方可起吊。

（2）鋼筋籠吊裝全過(guò)程必須保證周?chē)鸁o(wú)障礙物。

（3）鋼筋籠翻身過(guò)程中在底部拉溜繩，并且無(wú)關(guān)人員遠(yuǎn)離翻身位置。

（4）鋼筋籠翻身時(shí)吊機(jī)幅度跟隨變化，但注意吊機(jī)幅度控制在吊裝重量范圍內(nèi)，防止鋼筋籠側(cè)翻造成吊機(jī)損壞。

（5）起吊必須由專(zhuān)人指揮，確保鋼筋籠平穩(wěn)、安全起吊。

（6）鋼筋籠安裝前必須對(duì)槽孔尺寸及傾斜率等進(jìn)行檢查，防止鋼筋籠下放困難。如鋼筋籠下放困難時(shí)切不可強(qiáng)行下放，必要時(shí)處理槽孔重新安裝。

6　結(jié)束語(yǔ)

本工程大型地連墻鋼筋籠吊裝進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，通過(guò)合理設(shè)置吊點(diǎn)、選擇合適的吊具、配備合理的吊機(jī)組合，仔細(xì)分析吊裝過(guò)程中的每個(gè)細(xì)節(jié)，防范于未然，從而保證本工程地連墻鋼筋籠吊裝的順利完成，也為后續(xù)同類(lèi)施工提供了參考和借鑒。

[1]李檉,段浩.《超深地連墻鋼筋籠吊裝施工方案設(shè)計(jì)》.

[2]張錕.《超大地下連續(xù)墻鋼筋籠吊裝方案比選與優(yōu)化》.