鄰近高架橋地連墻鋼筋籠吊裝技術(shù)的應(yīng)用

郭海華

（中鐵十二局集團(tuán)鐵路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，四川成都 610073）

0.引言

地鐵車站地連墻鋼筋籠通常比較長，重量比較大，結(jié)構(gòu)剛性較小，是車站容易發(fā)生危險(xiǎn)事故的區(qū)域，在相鄰的高架橋地連墻鋼筋籠吊裝中，安全風(fēng)險(xiǎn)率較高。本文以天津軌道交通泰達(dá)站車站鄰近津?yàn)I輕軌9 號線高架橋地連墻為案例進(jìn)行分析，了解到地連墻鋼筋籠吊裝難點(diǎn)，并且做好各個(gè)方面的分析，為今后類似的高架橋地連墻鋼筋籠吊裝施工提供幫助[1]。

1.工程概況

在泰達(dá)站主體建設(shè)中，周邊分布著高架橋，其結(jié)構(gòu)外部邊緣和輕軌高架橋最小位置只有7.9m 的距離。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，該地連墻結(jié)構(gòu)厚度800mm，墻體結(jié)構(gòu)長度為46m，鋼筋籠45.5m，采用C40P8 混凝土，以工字鋼進(jìn)行接頭。經(jīng)過技術(shù)人員現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)整個(gè)施工區(qū)域的地質(zhì)條件比較特殊，經(jīng)過全方面的分析，確定應(yīng)用整體吊裝的施工方式。

2.準(zhǔn)備工作

2.1 鋼筋籠最大重量計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測量計(jì)算分析，“一”字型地連墻長度為45.5m，寬度為6m，重量為41.402t，再加上其他輔助性的設(shè)施，整個(gè)吊裝施工工程量為58.902t，為該項(xiàng)目的重量最大的鋼筋籠。

2.2 場地布置

整個(gè)施工場地應(yīng)用37 灰土換填，深度為1m 左右。經(jīng)過現(xiàn)場全面拆除、清理后，再應(yīng)用20t 壓路機(jī)碾壓施工，以確保整個(gè)施工現(xiàn)場的路面結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度、穩(wěn)定性的要求。

應(yīng)用動(dòng)力觸探方式檢測承載力，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目地基承載力超過180KPa，履帶吊履帶尺寸為10.71×1.62m2。180KPa ＞4.59×103/10.71/1.62/2= 142.65KPa。因此，承載力性能符合工程的施工要求。

現(xiàn)場施工道路建設(shè)材料為C30,30cm 厚?14 @200mm×200mm 雙層鋼筋混凝土路面，承載性能合格，達(dá)到大型吊裝設(shè)備運(yùn)行要求，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的施工風(fēng)險(xiǎn)。

在適當(dāng)位置布置鋼筋加工平臺，滿足鋼筋籠加工安裝及吊裝要求。

2.3 鋼筋籠吊點(diǎn)設(shè)置

2.3.1 吊點(diǎn)設(shè)置

分析了解鋼筋籠的長度、重量以及現(xiàn)場吊裝條件等要素，主吊采用400t 履帶吊，副吊采用150t 履帶吊，以滿足現(xiàn)場施工要求。在鋼筋籠結(jié)構(gòu)內(nèi)，包含4 排縱向桁架筋，間隔4m 焊接一道橫向桁架筋，并且吊裝部位應(yīng)增加橫向桁架筋[2]。

根據(jù)公式q=G×L/S（其中G=590KN 為鋼筋籠總重；L 為每榀桁架所承受部分重力的距離；S=273m2為鋼筋籠的平面面積）得：

q1=2.718KN/m；q2=2.685KN/m；q3=2.685KN/m；q4=2.718KN/m。

故取q=2.718KN/m 進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。

G=590KN 鋼筋籠總重；

q=2.718KN/m 一榀縱向桁架每米受力；

Wz=Iz/ymax=389cm3 鋼筋對Z 軸抗彎截面系數(shù)；

E=210GPa 鋼筋彈性模量。

2.3.2 計(jì)算吊點(diǎn)最長距離

在鋼筋籠的起吊環(huán)節(jié)，確定鋼筋籠撓度ωmax=5qL4/(384EIz)

經(jīng)過計(jì)算分析，鋼筋籠應(yīng)布置5 排吊點(diǎn)，主吊2 排吊點(diǎn)，副吊3 排吊點(diǎn)。

2.3.3 縱向吊點(diǎn)

在高架橋一側(cè)的地連墻鋼筋籠設(shè)計(jì)長度為45.5m，為了使得結(jié)構(gòu)受力達(dá)到均勻性要求，應(yīng)按照下圖1 進(jìn)行吊點(diǎn)計(jì)算分析。

圖1 縱向吊點(diǎn)示意圖

通過分析了解彎矩平衡定律，正負(fù)彎矩一致的條件下，受彎矩最小的原理，計(jì)算如下圖2：

圖2 縱向鋼筋籠彎矩示意圖

分析了解多跨連續(xù)梁的受力條件，當(dāng)L1=L6，L2=L3=L4=L5時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力是基本上平衡的。其中，最佳平衡為：+M=-M。

+M=（1/2）qL1

-M=（1/8）qL2-（1/2）qL1

其中：q 為均布荷載；M 為彎矩；L 為鋼筋籠總長。

但是因?yàn)長1是鋼筋籠頭吊點(diǎn)部位，分析了解水平、垂直條件的情況，所以根據(jù)需要將L1選取在地連墻頂1m 位置上，這就是整個(gè)地連墻的第一道水平筋的部位上，其他吊點(diǎn)則要結(jié)合具體的鋼筋籠重心確定。

分析了解到現(xiàn)場吊裝的情況，鋼筋籠長度不同情況下，按照下表1 布置吊點(diǎn)。

表1 鋼筋籠縱向?qū)嶋H吊點(diǎn)長度表

2.3.4 橫向吊點(diǎn)

在長度為6m 的鋼筋籠中，吊點(diǎn)設(shè)置極為重要，可以按照下圖3 布置。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)幅鋼筋籠主吊主鉤橫向吊點(diǎn)布置

2.4 鋼筋籠吊裝安全性驗(yàn)算

2.4.1 荷載簡化

在荷載計(jì)算中，按照58.902t 進(jìn)行計(jì)算分析，確定計(jì)算長度為45.5m，按照圖1 設(shè)計(jì)吊點(diǎn)間距。

2.4.2 吊點(diǎn)受力分析

在針對45.5m 的鋼筋籠進(jìn)行水平吊時(shí)，分析受力條件，可見圖4。

圖4 鋼筋籠受力示意圖

通過計(jì)算起吊平衡狀態(tài)，可以得出下式：

由（1）、（2）兩式可得：T1’=9.68t T2’=19.77t

因此，在鋼筋籠的平吊作業(yè)環(huán)節(jié)，主吊受力為2T1’=19.37t，副吊受力為2T2’=39.54t。

2.4.3 吊車驗(yàn)算

第一，400t 主吊驗(yàn)算。

如果鋼筋籠全部是應(yīng)用主吊吊升作業(yè)，此時(shí)垂直高度應(yīng)是下述幾項(xiàng)之和：

H=b+h0+h1+h2+h3+h4=11+0.6+3+3.5+45.5+0.5=64.1m。

（1）荷載驗(yàn)算。按照查表數(shù)據(jù)可以確定，主吊400t的臂長為66m，回轉(zhuǎn)半徑12m 時(shí)，其最大允許吊裝重量為153.5t。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，安全系數(shù)按0.8 計(jì)算，即153.5×0.8=122.8t>58.9t，所以吊裝力達(dá)到要求，符合現(xiàn)場吊裝作業(yè)的要求。根據(jù)我國的安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在起重機(jī)帶負(fù)荷行走時(shí)，其吊裝荷載不能超過允許最大吊裝荷載的70%，即153.5×0.7=107.45t>58.9t,可以滿足吊裝行走安全性的要求。同時(shí)，在吊裝操作中，其吊臂的角度應(yīng)在83°以下，而本次吊裝設(shè)備的回轉(zhuǎn)半徑12m，臂長為66m 的情況下，吊臂角度=arccos（12/66）=79.524°，此時(shí)起重垂直高度=66×sin79.524°=64.90m>64.1m，達(dá)到吊裝的要求。

（2）碰臂驗(yàn)算。以本次主吊的臂長、半徑等方面參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，最終確定鋼筋籠頂部和吊車臂桿間距最小是0.15m，橫吊梁與臂桿的間隔距離為1.33m。

第二，150t 副吊驗(yàn)算。

150t 履帶吊當(dāng)臂長為37m 時(shí)，回轉(zhuǎn)半徑10m 時(shí)，起重量為58.9t。根據(jù)我國的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)用雙機(jī)抬吊的方法，起吊時(shí)的重量應(yīng)控制在兩臺設(shè)備允許重量的70%以內(nèi)，單機(jī)起吊荷載控制在允許荷載的80%以內(nèi)，副吊按照不超過75%計(jì)算，即最大允許吊裝荷載為58.9×75%=44.175t，最大起重量為64.6t×70%=45.22t ＞44.175t，完全達(dá)到本次吊裝作業(yè)的要求[3]。

2.4.4 吊具驗(yàn)算

吊裝中使用的鋼絲繩、吊環(huán)、滑輪、橫吊梁、吊筋、吊點(diǎn)焊處及穿杠等均需進(jìn)行驗(yàn)算，滿足吊裝要求。

3.吊裝工藝及流程

3.1 吊裝前準(zhǔn)備工作

路面制作為鋼筋混凝土路面形式，滿足主吊行走的要求。

對周邊現(xiàn)場的條件進(jìn)行檢查，消除對主吊行走時(shí)產(chǎn)生的負(fù)面影響，消除各種不利因素才能滿足吊裝安全性的要求。

在吊裝前，各種機(jī)具、人員必須及時(shí)就位，吊裝人員組織落實(shí)，具備一定的經(jīng)驗(yàn)和吊裝技術(shù)，特種作業(yè)崗位必須持有國家相關(guān)部門頒布的證書，并且現(xiàn)場的指揮人員以及其他崗位人員加強(qiáng)溝通，協(xié)調(diào)處理各項(xiàng)工作，確保吊裝順利進(jìn)行。

在吊裝前，需要對吊裝工序、口令以及安全性要求進(jìn)行交底，確保吊裝人員對鋼筋籠的形式、尺寸、單件重量等全面了解。

吊裝工作開始前，對鋼絲繩、卸扣等全面檢查，達(dá)到受力條件的要求，并進(jìn)行吊車試運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)，在沒有任何故障問題后，才能開始吊裝施工。

3.2 吊裝工作順序

3.2.1 鋼筋籠制作

按照設(shè)計(jì)要求在平臺制作鋼筋籠，但是要分析考慮到吊車停放位置的合理性，使得鋼筋籠安裝方向符合要求。鋼筋籠吊裝焊接的焊縫必須達(dá)到飽滿性要求，沒有存在漏焊等情況。

3.2.2 吊車就位

在鋼筋籠制作結(jié)束后，加強(qiáng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收，監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，吊車行駛到吊裝部位，主吊機(jī)在臨近槽段的位置，并且兩臺吊機(jī)的位置合適。

3.2.3 鋼筋籠吊裝

（1）平抬起吊。按照規(guī)定的吊裝工藝要求將主吊、副吊和鋼筋籠各個(gè)吊點(diǎn)連接。對全部索具進(jìn)行檢查，沒有任何雜物和不穩(wěn)定的情況。

先將鋼筋籠吊升到距離地面0.5m 的位置上，隨時(shí)關(guān)注吊點(diǎn)、鋼筋籠以及加固點(diǎn)，沒有任何彎曲、變形的問題，如果有安全隱患，需要放置在地面，再次進(jìn)行加固檢驗(yàn)，合格后報(bào)驗(yàn)。

（2）傾斜提升。緩慢提升鋼筋籠，副吊應(yīng)保證和地面有0.5m 距離向主吊緩慢移動(dòng)，讓鋼筋籠有一定的傾斜。

（3）吊臂旋轉(zhuǎn)。吊升鋼筋籠之后，主吊向左或者向右旋轉(zhuǎn)、副吊轉(zhuǎn)動(dòng)到合適位置上，直到鋼筋籠和地面保持垂直狀態(tài)。

（4）水平運(yùn)輸。鋼筋籠達(dá)到垂直后，靜止5min 的時(shí)間，在完全靜止后，然后將130t 副吊鋼扁擔(dān)拆除，并和吊裝作業(yè)范圍有足夠的距離。主吊單獨(dú)承載時(shí)，鋼筋籠緩慢地移動(dòng)到地連墻槽孔部位。

（5）吊放入槽。主吊將鋼筋籠移動(dòng)到地連墻槽孔部位，對正后垂直放入到槽段內(nèi)。在下放時(shí)，逐一將穿杠抽出，并拆除索具。

鋼筋籠下入到槽內(nèi)，下放速度持續(xù)減慢，不能強(qiáng)行壓入槽內(nèi)，如果有阻力存在，應(yīng)及時(shí)吊升起來，在處理后應(yīng)再次吊放。鋼筋籠達(dá)到穩(wěn)固性后，開始安裝導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，并灌注混凝土施工。

3.3 鋼筋籠措施筋布置

為了預(yù)防在吊裝、搬運(yùn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)變形的問題，鋼筋籠標(biāo)準(zhǔn)段縱向桁架數(shù)量設(shè)置4 榀，橫向桁架設(shè)置12 道。將鋼筋籠縱向、橫向桁架作為起吊桁架，吊點(diǎn)設(shè)在縱、橫桁架交點(diǎn)處。對于轉(zhuǎn)角幅鋼筋籠除設(shè)置縱、橫向起吊桁架和吊點(diǎn)之外，另要增設(shè)“人字”桁架和斜拉桿進(jìn)行加強(qiáng)，各主吊和副吊吊點(diǎn)使用φ32 圓鋼與起吊桁架雙面滿焊。

4.起重吊裝安全保證措施

第一，嚴(yán)格監(jiān)控測量，落實(shí)信息化施工。

在施工前：（1）高架橋上設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，并且明確具體的初始值，整個(gè)施工過程應(yīng)做好監(jiān)控量測工作。（2）高架橋檢測與鑒定，為現(xiàn)場發(fā)生安全事故提供必要的支持，及時(shí)糾正不良操作的現(xiàn)象。

在施工過程中：（1）相鄰高架橋沉降、變形、傾斜、裂縫等全面監(jiān)測；（2）監(jiān)測地下水位變化情況。（3）監(jiān)測環(huán)節(jié)要落實(shí)監(jiān)測評率，根據(jù)施工進(jìn)度隨時(shí)進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場變化劇烈或者有變形傾向，應(yīng)增加監(jiān)測的密度。對于已經(jīng)發(fā)生的問題，應(yīng)及時(shí)和相關(guān)單位人員保持聯(lián)系，總結(jié)出處理意見和措施。

第二，相鄰高架橋一側(cè)的地連墻先制作一道CSM 攪拌墻，墻體結(jié)構(gòu)厚度為800mm，和地連墻深度保持一致，避免在施工中出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。此外，現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)還要保證泥漿性能合格，成槽速度滿足要求。

第三，盾構(gòu)井段地連墻施工機(jī)械，需要在承載性能合格的道路上行駛，加強(qiáng)監(jiān)測和控制極為重要，確保承載性能達(dá)到142.65kpa。道路硬化加強(qiáng)為C30,30cm 厚?14@200mm×200mm 雙層鋼筋混凝土路面，符合施工要求，避免發(fā)生傾覆的風(fēng)險(xiǎn)。

第四，履帶吊根據(jù)預(yù)先設(shè)定的路線行駛，鋼筋籠轉(zhuǎn)換在特定區(qū)域內(nèi)完成。轉(zhuǎn)換工作結(jié)束后，主吊根據(jù)規(guī)定路線行駛到槽口上部，然后安裝鋼筋籠。在鋼筋籠吊裝中，履帶吊大臂從背向高架轉(zhuǎn)向和輕軌高架平行方向，防止出現(xiàn)傾覆的情況。

第五，地連墻的鋼筋籠質(zhì)量按照下述要求控制：（1）加強(qiáng)鋼筋籠質(zhì)量檢驗(yàn)，任何指標(biāo)和性能參數(shù)合格。（2）縱向、橫向桁架鋼筋都符合要求，鋼筋籠達(dá)到吊裝剛度要求，從而可以消除施工風(fēng)險(xiǎn)問題。（3）對于橫向桁架、縱向桁架、吊筋等結(jié)構(gòu)的焊接進(jìn)行檢查，達(dá)到穩(wěn)定、安全性標(biāo)準(zhǔn)要求。

第六，嚴(yán)格監(jiān)控高架橋地連墻的鋼筋籠吊裝作業(yè)，消除安全風(fēng)險(xiǎn)。

第七，天氣惡劣的條件下，比如風(fēng)速超過五級、降雨、降雪、雷電等，禁止施工，防止發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)。

5.結(jié)語

綜合上述分析，在臨近高架橋梁地連墻鋼筋籠吊裝工程開展中，需要考慮施工區(qū)域影響問題，要在明確施工標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上從鋼筋尺寸、結(jié)構(gòu)吊裝方式等方面做好技術(shù)優(yōu)化，這樣才能切實(shí)提高施工質(zhì)量。