地下室中部超重鋼骨柱滑移法吊裝技術研究

葉 建，夏 睿，魏 恒，謝 聰，馬志同

(中建三局集團有限公司工程總承包公司，湖北 武漢 430064)

1 工程概況

武漢恒隆廣場是大型商業(yè)綜合項目，位于武漢市硚口區(qū)，總占地面積約為82 637m2，呈矩形，地上部分被南北方向的游藝路劃分為東、西兩地塊，地下室則全場連通。

項目商業(yè)裙房鋼結構總量達10 358t，項目地上6層，主體高度50m，地下3層，地下室埋深19.950m(局部21.950m)。地下室共計3根大截面鋼骨柱，均分布在地下室靠近中間區(qū)域，2根截面為1 500mm×1 500mm×50mm的箱形鋼柱，質量為2.28t/m,1根截面2 500mm×3 040mm×1 500mm×50mm×50mm的五邊形鋼柱，達4.43t/m。鋼柱單重較大，距離基坑邊緣較遠，水平轉運和垂直運輸困難。地下室基坑支護采用地下連續(xù)墻和4道內支撐結構。若利用大型塔式起重機，僅需吊裝極少鋼柱，會造成較大浪費。經比選，利用現(xiàn)有結構，以首層內支撐梁為依托鋪設鋼結構軌道，設計在內支撐上滑移的吊裝平臺，解決因鋼柱距離基坑邊緣較遠而無法利用大型起重設備進行吊裝的難題。

2 滑移式運輸?shù)跹b平臺

滑移式運輸?shù)跹b平臺由滑移鋼平臺、支撐梁滑移軌道系統(tǒng)、動力系統(tǒng)組成(見圖1)。

圖1 滑移式運輸?shù)跹b平臺

2.1 滑移鋼平臺

滑移鋼平臺平面尺寸為6m×12m，用于鋼構件在內支撐上水平轉運。采用H350×350×12×19制作門式支架，高7m，跨度為4.75m，吊架上安裝2個10t倒鏈葫蘆。倒鏈安裝位置隨著鋼柱位置調整。平臺上預留尺寸為3.7m×2.45m和3.7m×4.95m的吊裝洞口，以便進行鋼構件垂直吊裝?；栖壍琅c平臺間放置4塊摩擦系數(shù)小且抗壓強度大的聚四氟乙烯板，規(guī)格為20×250×400，放置在專用平臺四角。軌道上表面涂抹潤滑油，滑移平臺結構如圖2所示。

圖2 滑移式運輸?shù)跹b平臺結構示意

2.2 支撐梁滑移軌道系統(tǒng)

施工前，在頂層內支撐上由南向北鋪設2條平行鋼軌道。軌道采用H350×350×12×19的Q345型鋼，間距9.5m，通過M16膨脹螺栓和壓板與內支撐固定，壓板每隔1.5m交錯布置。2條軌道之間通過[20@5m連系梁焊接連接(見圖3)。

圖3 內支撐軌道布置

2.3 動力系統(tǒng)

滑移式運輸?shù)跹b平臺動力系統(tǒng)由卷揚機、鋼絲繩、滑輪組成。卷揚機布置在鋼柱AKZ-58北側2條軌道之間內支撐中心，卷揚機與內支撐通過鋼絲繩固定(見圖4)。

圖4 卷揚機布置

3 關鍵施工技術

3.1 鋼柱分段分節(jié)

綜合考慮鋼柱運輸條件、現(xiàn)場起重能力以及分節(jié)縫與內支撐的位置關系，地下室鋼柱分節(jié)情況如表1所示。

表1 鋼柱AKZ-67分節(jié)

3.2 滑移式運輸?shù)跹b平臺吊裝施工

3.2.1平臺試運行

專用施工平臺加工制作完畢后，進行水平轉運及垂直吊裝試驗。

3.2.1.1水平轉運試驗

1)施工平臺制作完畢，在內支撐上按照鋼柱水平轉運工況模擬構件水平轉運。按照施工工況安裝卷揚機、鋼絲繩，讓整個施工平臺在已經鋪設完畢的軌道上進行水平滑移。

2)試驗前，規(guī)劃好滑移距離和滑移路線，通過操作卷揚機移動整個施工平臺。

3)滑移過程中，重點檢查轉運區(qū)域內支撐平整度、軌道鋪設精度、卷揚機牽引系統(tǒng)布置、鋼絲繩張拉角度、平臺與軌道之間聚四氟乙烯板的貼合程度等。調試卷揚機的運行速度和鋼絲繩的穿繩形式，保證施工平臺能夠在軌道上平穩(wěn)滑移，確保移動速度達到設定標準。

4)當平臺滑移至試驗終點時，立即停止卷揚機。由于慣性作用，施工平臺會沿著軌道方向繼續(xù)移動一段距離后完全停止。測量這段滑移距離，形成記錄，為正式滑移過程中速度控制和制動時機提供參考。

5)在試驗過程中，要仔細觀測施工平臺有無異常變形和晃動，平臺制動后有無明顯前傾。如果有則及時對平臺結構進行加固。

3.2.1.2垂直吊裝試驗

1)垂直吊裝試驗時，將施工平臺與軌道通過馬板焊接固定，保證其在垂直吊裝過程中的穩(wěn)定性。

2)垂直吊裝時，首先收緊葫蘆，讓其緩緩離開施工平臺，靜置5min后，檢查施工平臺有無異常變形、倒鏈葫蘆運行是否正常、鋼絲繩有無明顯磨損、臨時吊點有無明顯變形等，確保無誤后，移開墊放在吊裝洞口的鋼梁。

3)慢慢放開倒鏈葫蘆讓鋼柱下落。放開倒鏈葫蘆過程中，以3人為一組進行施工，2人操作倒鏈葫蘆，1人對鋼柱下落進行觀測。當2個倒鏈葫蘆下落速度不一致導致鋼柱傾斜時，立即調整下落速度。

4)鋼柱吊裝至指定標高后立即停止施工，靜置5min后，測量標高，檢查其是否存在異常下落。

3.2.2鋼構件水平滑移就位

3.2.2.1鋼構件臨時固定

鋼柱AKZ-67最大分節(jié)長度為2.8m，最大吊裝質量為14.7t。在對應吊裝洞口鋪設3道長5m的H350×350×12×19型鋼梁，然后利用汽車式起重機將鋼構件吊裝至H型鋼梁上，同時將吊架上倒鏈葫蘆與構件頂部臨時吊點連接，并收緊(見圖5)。

圖5 鋼構件轉運臨時固定示意

3.2.2.2鋼構件水平轉運

施工平臺的移動主要是利用安裝在運輸方向上的卷揚機來牽引，卷揚機工作時，收緊鋼絲繩，拉動施工平臺往前移動。卷揚機的牽引速度為16m/min，通過動滑輪轉換以后，鋼平臺的移動速度為8m/min。移動過程中，操作人員在軌道旁施工通道上進行全程監(jiān)控，移動軌跡出現(xiàn)偏移時，立即暫停，調整移動方向。移動平臺移動到安裝區(qū)域后，在軌道上焊接限位馬板，將平臺與軌道連接固定。

3.2.3鋼構件垂直運輸?shù)跹b

鋼柱AKZ-67最不利吊裝工況為標高-16.500～-18.900m 范圍內節(jié)段吊裝(最大分節(jié))。鋼構件水平轉運至安裝點后，利用馬板將平臺與內支撐軌道焊接固定。然后收緊安裝在鋼構件頂部的倒鏈葫蘆，使鋼構件緩緩脫離施工平臺。靜置10min后，人工將鋪設在吊裝洞口的3根H型鋼梁移開。此時鋼構件所有荷載由施工平臺上的門式吊架和倒鏈葫蘆承擔。

通過控制倒鏈葫蘆慢慢落鉤，將鋼構件沿著吊裝洞口吊裝至基坑內部，直至安裝標高，然后將倒鏈葫蘆松鉤，移動施工平臺，進行下一節(jié)段吊裝。

3.3 內支撐拆除與鋼柱吊裝協(xié)同施工

圖6 內支撐拆除示意

1)鋼柱AKZ-58a最不利吊裝工況為地下2層范圍內節(jié)段吊裝。該處鋼柱長4.4m，質量為10.9t。

2)由于鋼柱安裝點與頂層內支撐沖突，現(xiàn)場吊裝時，鋼柱在起吊點吊裝，吊裝至設計標高后，旋轉鋼柱，利用人工或者倒鏈葫蘆將鋼柱平推至落位點就位，然后通過臨時連接件將鋼柱鎖緊，并點焊固定。最后再松鉤，依次進行地下1層以下其余鋼柱吊裝(見圖7)。

圖7 鋼柱平推定位示意

3.4 防偏移、防傾斜技術

由于鋼構件在轉運時并非放置在轉運平臺中心，鋼平臺兩側軌道反力不同，導致平臺與軌道摩擦力不同，平臺在移動過程中軌跡會出現(xiàn)偏移、傾斜。通過采取如下措施進行糾偏。

1)控制滑移軌道精度

在軌道鋪設過程中，對軌道精度進行嚴格控制。由于內支撐頂面凹凸不平，會造成軌道鋪設以后高低不平。轉運前，以兩側軌道最高處為基準面，通過墊設鋼板和楔鐵的方式調整軌道平面高差，防止轉運過程中軌道高低不平導致平臺傾斜。

2)設置導向輪

在平臺四角側面安裝導向輪，平臺移動過程中滑輪與H型鋼軌道腹板貼合，平臺沿著腹板方向向前移動，避免出現(xiàn)行進軌跡偏移(見圖8)。

圖8 導向輪設置示意

3)調整牽引鋼絲繩角度

由于鋼柱在施工平臺上未居中放置，導致平臺與兩側軌道之間摩擦力不同。為克服平臺兩側移動速度不同的問題，在平臺與牽引鋼絲繩一側安裝2t倒鏈葫蘆，通過調整鋼絲繩夾角β來調整牽引方向，保證鋼平臺重心在牽引鋼絲繩的前進方向上。

4 結語

1)結合內支撐拆除工況，對內支撐影響的鋼骨柱進行合理分段分節(jié)，依次從下往上拆除影響區(qū)域內的內支撐，利用本層內支撐破除工序空隙，在鋼筋綁扎前完成鋼骨柱吊裝及焊接工作，避免對結構施工產生影響。

2)吊裝前平臺試運行，重點檢查轉運區(qū)域內支撐平整度、軌道鋪設精度、卷揚機牽引系統(tǒng)布置、鋼絲繩張拉角度、平臺與軌道之間聚四氟乙烯板的貼合程度、施工平臺有無異常變形、鋼絲繩有無明顯磨損、臨時吊點有無明顯變形等。

3)由于鋼構件轉運時并非放置在轉運平臺中心，鋼平臺兩側軌道反力大小不同，導致平臺與兩側軌道摩擦力也不同，平臺在移動過程中軌跡會出現(xiàn)偏移、傾斜。通過控制滑移軌道精度、設置導向輪、調整牽引鋼絲繩角度等關鍵技術措施防止偏移、傾倒。