雙艙矩形斷面預(yù)制管廊吊裝方法研究與實(shí)踐

閔傳杰 李 鵬 張柯健

(中建科技武漢有限公司，湖北 武漢 430415)

1 工程概況

十堰市作為全國(guó)首批10個(gè)地下綜合管廊試點(diǎn)城市之一，計(jì)劃在2015年—2017年內(nèi)建設(shè)21個(gè)地下綜合管廊示范項(xiàng)目，新建地下管廊長(zhǎng)度52.52 km，服務(wù)范圍72 km2，服務(wù)人口約72萬(wàn)人。其中十堰鄖陽(yáng)區(qū)滄浪大道管廊起于大運(yùn)路路口，終于天馬大道延長(zhǎng)線，管廊總長(zhǎng)4 160 m，其中預(yù)制段長(zhǎng)度約1 215 m，見(jiàn)圖1。

滄浪大道管廊為兩艙型，每節(jié)預(yù)制管廊尺寸為7 950 mm×4 000 mm×1 500 mm，其中底板、頂板、外墻厚度為0.40 m，中隔墻厚度為0.25 m。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)重約為39.2 t。預(yù)制管節(jié)采用C40混凝土，抗?jié)B等級(jí)為P8，見(jiàn)圖2，圖3。

2 吊點(diǎn)的設(shè)置及吊梁的選擇

根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的形狀、重心位置，在合適的部位設(shè)置吊點(diǎn)，預(yù)埋鋼筋錨環(huán)(或設(shè)置吊裝孔預(yù)埋件)，使構(gòu)件能平穩(wěn)起吊。

2.1 方形構(gòu)件吊點(diǎn)的布置

以滄浪大道雙艙矩形截面預(yù)制管廊為例，考慮到單個(gè)管節(jié)重量較大(39.2 t)，如果采用預(yù)埋吊環(huán)，吊環(huán)鋼筋的直徑太大，不利于混凝土局部受力，故設(shè)計(jì)采用的是預(yù)埋吊裝孔的形式。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)設(shè)置6個(gè)吊裝孔預(yù)埋件，管節(jié)頂部、底部的4個(gè)吊裝孔供脫模吊裝時(shí)使用，這4個(gè)吊裝孔位置重心對(duì)稱布置；管節(jié)側(cè)面的2個(gè)吊裝孔供翻轉(zhuǎn)吊裝時(shí)使用，采用的是偏心起吊，利用管節(jié)自重進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，吊裝孔的偏心距設(shè)計(jì)值為350 mm。

2.2 吊裝孔預(yù)埋件設(shè)計(jì)與構(gòu)造

吊裝孔預(yù)埋件由φ121×8無(wú)縫鋼管、φ200×8的鋼圓環(huán)、φ150×8的鋼圓環(huán)、M20的螺母焊接而成，如圖4,圖5所示。

用M20的長(zhǎng)螺栓穿過(guò)螺母，將吊裝孔預(yù)埋件固定在模具中，并進(jìn)行加固鎖緊，拆模時(shí)露出吊裝孔，如圖6所示。

吊裝時(shí)用專用插銷，套鋼絲繩后進(jìn)行吊裝作業(yè)。

2.3 吊具的選擇

吊具一般采用Q235B級(jí)鋼焊接而成或采用型鋼制造，并經(jīng)過(guò)截面強(qiáng)度驗(yàn)算，保證吊裝的穩(wěn)定性與安全性。鋼吊具也稱鋼板橫吊梁，鋼板橫吊梁的計(jì)算一般應(yīng)對(duì)中部截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和對(duì)吊鉤孔壁、卡環(huán)孔壁進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算。

橫吊梁(鐵扁擔(dān))通常采用型鋼制造，計(jì)算時(shí)除考慮由吊重及自重引起的軸向彎矩外，還應(yīng)考慮由于荷載偏心引起的彎矩。

本工程中采用了兩種形式的吊具，即脫模起吊用吊具、翻轉(zhuǎn)用吊具，如圖7，圖8所示。

3 起重吊裝方案的確定

起重工作是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)，危險(xiǎn)性大，多工種人員互相配合、互相協(xié)調(diào)，精心組織，統(tǒng)一指揮的特殊工種作業(yè)，必須對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，重物吊運(yùn)路線，吊運(yùn)指定位置，起重物重量、重心、形狀、結(jié)構(gòu)，重物降落點(diǎn)、起重物吊點(diǎn)是否平衡進(jìn)行分析、計(jì)算，正確制定起重方案，達(dá)到安全起吊和就位的目的。

3.1 方案確定依據(jù)的基本參數(shù)和條件

起重作業(yè)的方案是依據(jù)一定基本參數(shù)和條件來(lái)確定的，具體實(shí)施方法和技術(shù)措施的主要依據(jù)如下：

1)被吊運(yùn)重物的重量。一般情況下可依據(jù)重物的說(shuō)明書(shū)、標(biāo)牌、貨物單來(lái)確定，或根據(jù)材質(zhì)和物體幾何形狀用計(jì)算方法確定。2)被吊運(yùn)物的重心位置及綁扎方法。重物的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)是各種各樣的，不但要了解外部形狀尺寸，也要了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其目的是為了確定其重心位置，正確選擇吊點(diǎn)及綁扎方法，保證重物不受損壞和吊運(yùn)安全。3)起重作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)確定起重作業(yè)方案，吊裝作業(yè)安全有直接影響?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是指作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)出道路是否暢通，地面土質(zhì)堅(jiān)硬程度，吊裝設(shè)備，地面和空間是否有障礙物，現(xiàn)場(chǎng)是否達(dá)到規(guī)定的明亮度。

3.2 實(shí)例分析

以十堰項(xiàng)目滄浪大道路段預(yù)制管廊的吊裝為例，結(jié)合吊裝現(xiàn)場(chǎng)路況條件及地質(zhì)條件，闡述吊裝設(shè)備的選擇過(guò)程。

3.2.1場(chǎng)地地形地貌

十堰市地下綜合管廊項(xiàng)目滄浪大道段工程場(chǎng)地部分區(qū)域?qū)俑唠A地地貌，部分地段位于坡丘和山間沖溝?，F(xiàn)狀場(chǎng)地為滄浪大道施工建設(shè)期間人工開(kāi)山、回填改造形成，場(chǎng)地地面現(xiàn)狀標(biāo)高175.63 m～214.47 m，局部起伏變化較大。管廊沿線局部需跨越道路，溝谷，地形地貌較復(fù)雜。

吊裝場(chǎng)地從西向東依次為：基槽、邊坡、人行道、非機(jī)動(dòng)車道、綠化帶、機(jī)動(dòng)車道，如圖9，圖10所示。

3.2.2場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，擬建場(chǎng)地第四系土層主要為高階地沖、洪積堆積物，坡底沖、洪積堆積物及人工回填土，基巖為下第三系始新統(tǒng)大倉(cāng)房組(E2d)泥質(zhì)粉砂巖和礫巖。場(chǎng)地范圍內(nèi)巖體呈單斜構(gòu)造，傾向345°～350°，傾角10°～15°，地層連續(xù)性較好。

3.2.3巖土構(gòu)成與特征

根據(jù)十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院出具的地勘報(bào)告結(jié)果顯示，擬建場(chǎng)區(qū)地層可分為7大層，現(xiàn)按巖土單元從上至下的特征值分別描述，見(jiàn)表1。

表1 巖土特征值

3.2.4起重設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)分析

經(jīng)過(guò)綜合分析，見(jiàn)表2，我們選擇的是300 t汽車吊與60 t特制的高低跨龍門(mén)吊，對(duì)預(yù)制城市綜合管廊進(jìn)行吊裝作業(yè)。

表2 起重設(shè)備比選表

4 吊裝施工要點(diǎn)

4.1 吊車就位

預(yù)先根據(jù)構(gòu)件樁號(hào)進(jìn)行測(cè)量放線，并在非機(jī)動(dòng)車道路沿石上標(biāo)明樁號(hào)，確定吊裝點(diǎn)的具體位置。吊車司機(jī)或指揮人員將起重設(shè)備移動(dòng)到指定位置，并保持非機(jī)動(dòng)車道暢通。

4.2 管節(jié)卸車

運(yùn)輸車輛停到指定位置(非機(jī)動(dòng)車道)，運(yùn)輸工人解除運(yùn)輸固定繩索，吊裝工人換上專用吊具，確保吊裝孔與插銷連接穩(wěn)定，然后用龍門(mén)吊進(jìn)行四點(diǎn)起吊。將構(gòu)件吊起200 mm高，靜停2 min，待構(gòu)件平穩(wěn)后，運(yùn)輸車輛駛離。然后將構(gòu)件平移至基坑內(nèi)，預(yù)先在構(gòu)件下鋪設(shè)木方，確保管節(jié)平穩(wěn)著地。

4.3 管節(jié)翻轉(zhuǎn)

采用兩點(diǎn)偏心翻轉(zhuǎn)，吊裝時(shí)用專用翻轉(zhuǎn)吊具進(jìn)行兩點(diǎn)起吊。在地面上沿管廊長(zhǎng)邊方向均勻布置木方，避免翻轉(zhuǎn)時(shí)管節(jié)損壞。

4.4 管節(jié)擺放

將構(gòu)件平穩(wěn)吊至基坑內(nèi)，沿管節(jié)安裝方向間距600 mm布置，管節(jié)擺放的個(gè)數(shù)由每次起重設(shè)備站的位置與管節(jié)之間的間距來(lái)確定。注意管節(jié)在基坑內(nèi)排放的方向。

5 結(jié)語(yǔ)

從工程實(shí)施的情況看，按照上述吊裝設(shè)備選用原則和吊裝方法的比選，完成40 t級(jí)雙艙矩形斷面預(yù)制管廊的吊裝作業(yè)。充分證明了預(yù)制管廊吊點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性，吊裝設(shè)備和吊裝方法選用原則具備可實(shí)施性，特別是根據(jù)路況條件創(chuàng)新的選用高低跨龍門(mén)吊進(jìn)行吊裝作業(yè)，受到了當(dāng)?shù)卣闹С趾蜕鐣?huì)各界的認(rèn)可。采用高低跨龍門(mén)吊及汽車吊施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工程裝配的高效率。