探討橋梁項(xiàng)目深大基坑門吊垂直取土施工技術(shù)

周 航

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

深大基坑的傳統(tǒng)取土方式是采用履帶起重機(jī)+抓斗，但因其承載能力有限，通常設(shè)置5 m3以下的卸料斗，工程效率低下。因設(shè)備本身性能，不能整體一次性裝車，土石方必須先在工地上進(jìn)行臨時(shí)堆料，造成二次運(yùn)輸，既浪費(fèi)了大量的機(jī)械，又不利于環(huán)保[1-3]。該文結(jié)合某高速公路橋梁施工的實(shí)際情況，對(duì)深大基坑門吊垂直取土施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。

1 工程概況

某高速公路橋梁工程，全長(zhǎng)2 390.18 m，設(shè)計(jì)橋面寬度33.5 m。主橋設(shè)計(jì)為（1 480+453.6）m 雙塔雙跨鋼桁梁懸索橋。該橋梁錨碇基坑開挖土石方設(shè)計(jì)總量為117 823 m3，根據(jù)開挖規(guī)模，共布置4 套門式起重系統(tǒng)，5 臺(tái)反鏟挖掘機(jī)。該項(xiàng)目采用深大基坑門吊垂直取土施工技術(shù)方案，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 工藝原理

該施工技術(shù)的基本原理是：利用門式起重機(jī)和門架鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成的固定式門式起重機(jī)，進(jìn)行土石方的垂直吊裝，并配有可自由開閉的大型吊斗，通過安裝在門架上的鋼索，自動(dòng)開啟和關(guān)閉斗門，將土石方一次性整體裝卸，施工過程簡(jiǎn)單高效[4-5]。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

施工工藝流程，見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）材料準(zhǔn)備：該施工技術(shù)所使用的主要材料見表1。

表1 主要材料表（1 套門式起重系統(tǒng)）

（2）機(jī)具準(zhǔn)備：該施工技術(shù)所使用的主要機(jī)具見表2。

表2 主要機(jī)具（1 套門式起重系統(tǒng)）

（3）場(chǎng)地準(zhǔn)備：基坑周邊均勻?qū)ΨQ布置4 套門式起重系統(tǒng)，用以基坑渣土垂直吊運(yùn)。場(chǎng)地布置見圖2～4。

圖2 基坑開挖施工場(chǎng)地布置圖

（4）門架預(yù)埋件準(zhǔn)備：門架預(yù)埋件在加工班制作，由30 mm 鋼板、10×10 角鋼、Φ25 鋼筋組成，角鋼上部在30 mm 鋼板開槽穿篩焊接，下部開孔設(shè)置6 層Φ25 抗拔鋼筋。門架支腿預(yù)埋件分別設(shè)置在帽梁以及環(huán)道上。

圖3 基坑開挖門架布置圖

圖4 門架預(yù)埋件構(gòu)造圖

4.2 卸渣斗設(shè)計(jì)加工

基坑開挖中，常規(guī)的卸渣斗容量不超過5 m3，裝滿一輛20 m3自卸汽車需垂直升降4 次，嚴(yán)重影響施工效率，現(xiàn)設(shè)計(jì)并制造了容量為20 m3的卸渣斗，與裝載量為20 m3自卸式汽車配套使用，僅需1 次升降即可完成裝車，極大地提升了出渣效率。卸渣斗三維構(gòu)造見圖5。

圖5 卸渣斗三維構(gòu)造圖

4.3 門架拼裝

錨碇出土門架長(zhǎng)19.64 m，寬6 m，高11.3 m，門架拼裝的主要步驟如下：

（1）在環(huán)道旁邊的平地上，將運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的門架桿件拼接成桁架片[6]。

（2）先利用1 臺(tái)汽車吊將帶斜撐的桁架片吊裝定位，測(cè)量合格后進(jìn)行柱腳焊接固定。

（3）再利用2 臺(tái)汽車吊，分別吊裝另一側(cè)桁架片與橫向端梁，定位測(cè)量合格后與之前的桁架片連接成整體框架結(jié)構(gòu)。

（4）最后進(jìn)行門架頂部施工平臺(tái)以及防護(hù)欄桿安裝。

4.4 起重系統(tǒng)安裝

（1）門架起重系統(tǒng)采用QD50 t 橋式起重機(jī)，QD50 t橋式起重機(jī)軌距6 m，起重量為50 t，起升高度40 m，起升速度2.8 m/min，主要由行走系統(tǒng)和提升系統(tǒng)兩部分組成。

（2）行走系統(tǒng)是卸渣斗在基坑內(nèi)外之間水平移動(dòng)的主要裝置，采用軌道式行走方式[7]。

（3）提升系統(tǒng)是卸渣斗在基坑內(nèi)垂直移動(dòng)的主要裝置，主要通過電力啟動(dòng)門機(jī)小車，帶動(dòng)卸渣斗垂直取土，達(dá)到施工目的。

4.5 門式起重系統(tǒng)試運(yùn)行

門式起重系統(tǒng)正式投入使用前，應(yīng)先進(jìn)行試運(yùn)行，試運(yùn)行主要分為空載試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)三個(gè)部分。

（1）空載試驗(yàn)：在空載條件下按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行小車運(yùn)行、吊具起升等動(dòng)作的操作，并且進(jìn)行起升高度、下降深度、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等限位試驗(yàn)，至少重復(fù)進(jìn)行3個(gè)循環(huán)[8]。

（2）靜載試驗(yàn)：根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，起升機(jī)構(gòu)在跨中和有效懸臂處按照1.25 倍的額定起重量加載，加載后起升離地20 cm，懸空時(shí)間不少于10 min，重復(fù)3 次。試驗(yàn)后，檢查是否符合以下要求：

1）門架結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生永久變形；

2）焊縫未產(chǎn)生裂紋、主要零部件無損壞；

3）主梁懸臂端變形符合要求等。

（3）動(dòng)載試驗(yàn)：根據(jù)規(guī)范要求，起升機(jī)構(gòu)按照1.1倍的額定起重量加載，各機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行試驗(yàn)。按其工作循環(huán)，對(duì)每種動(dòng)作在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)做反復(fù)起動(dòng)和制動(dòng)。檢查是否符合以下要求：

1）各機(jī)構(gòu)工作平穩(wěn)，無異常聲響；

2）空中起動(dòng)時(shí)，未出現(xiàn)反向動(dòng)作與下滑現(xiàn)象；

3）試驗(yàn)后，提升系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等各機(jī)構(gòu)及門架各構(gòu)件無損壞。

4.6 垂直取土出渣

門式起重系統(tǒng)試運(yùn)行完成后，即開始進(jìn)行正式垂直取土出渣。主要施工步驟如下：

（1）將空卸渣斗下放至基坑開挖地面上，通過挖掘機(jī)將基坑開挖土石方轉(zhuǎn)運(yùn)至卸渣斗內(nèi)。

（2）卸渣斗裝滿后，起動(dòng)橋式起重機(jī)提升系統(tǒng)，勻速提升卸渣斗。

（3）起動(dòng)橋式起重機(jī)行走臺(tái)車，勻速行走至自卸式汽車尾箱正上方時(shí)停止。

（4）下放卸渣斗至自卸汽車尾廂，打開卸渣斗底板門，再緩慢提升卸渣斗，使土石方在自重下落入車廂內(nèi)。

（5）土石方卸載完成后，開走自卸汽車，卸渣斗。

（6）整個(gè)施工過程簡(jiǎn)單、高效、全封閉進(jìn)行，保持了良好的施工環(huán)境[9]。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 門架組拼質(zhì)量控制

（1）門架廠內(nèi)制造焊接均采用CO2氣體保護(hù)焊，構(gòu)件出廠前進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢查，均達(dá)到Ⅰ級(jí)焊縫質(zhì)量要求。

（2）該工程桿件采用M20 和M24 的螺栓連接，施擰時(shí)分初擰、終擰兩個(gè)步驟，初擰扭矩為終擰扭矩的50%，初擰后的高強(qiáng)螺栓用記號(hào)筆在螺母上標(biāo)記，然后再進(jìn)行終擰。

（3）單個(gè)連接處的高栓由螺栓群中央向外擰緊，且在構(gòu)件連接兩端對(duì)稱施擰，高強(qiáng)螺栓的初擰、終擰應(yīng)在同一天完成。

（4）當(dāng)天擰好的螺栓應(yīng)在4 小時(shí)之后24 小時(shí)之前進(jìn)行檢查，檢查扭矩誤差不得大于使用扭矩值的±3%。

5.2 門式起重系統(tǒng)安裝質(zhì)量控制

（1）采用100 t 吊車，完成一次整體吊裝和下落。門架鋼結(jié)構(gòu)安裝就位后，用斜拉式鋼索牽引吊索，調(diào)節(jié)門腳，使垂直度、直線度滿足要求，并將門腳拉索系緊，以防傾覆。

（2）在門架鋼構(gòu)支架、預(yù)制件焊接完畢后，由具備專業(yè)檢驗(yàn)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）橋式起重機(jī)軌道安裝，要求相同斷面上兩軌的高度差不超過4 mm，軌距不超過3 mm。

6 結(jié)論

該高速公路大橋，橋頭錨碇基礎(chǔ)施工階段，采用了深大基坑門吊垂直取土施工技術(shù)。在施工工期緊、任務(wù)繁重的背景下，施工安全高效，圓滿完成了建設(shè)任務(wù)，該施工工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）工效高：在基坑開挖過程中，利用門式起重機(jī)和卸渣斗，將土石方直接整體一次性裝車，不需要臨時(shí)堆料和二次運(yùn)輸，極大提高了基坑開挖的效率。

（2）自動(dòng)化程度高：只需對(duì)吊車進(jìn)行操作，工人在工作時(shí)的體力消耗較少，工作強(qiáng)度較低。

（3）施工質(zhì)量高，安全性高：門式起重機(jī)在豎向取土?xí)r安全性高、穩(wěn)定性好、起吊性能好，可大幅度減少吊裝次數(shù)，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

（4）低環(huán)境污染：使用了門式提升系統(tǒng)和卸渣斗吊排渣，全工序在相對(duì)密閉的環(huán)境下進(jìn)行，避免了土壤對(duì)周圍環(huán)境的污染，同時(shí)降低了粉塵對(duì)周圍居民的影響。

（5）經(jīng)濟(jì)性好：懸索橋施工過程，出土門架也可用于后續(xù)的主、散索鞍的吊裝，一次投入，多次利用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。