某文旅項目巨型摩天輪安裝施工技術分析

王光新，劉平 （中國建筑第二工程局有限公司華東分公司，上海 200135）

1 項目概況

某文旅項目GLC128B 摩天輪總高度達128m，轉盤直徑120m，單根立柱重量達到117.7t 和160.8t，轉盤總重約304t，吊廂數(shù)量42 個。該摩天輪由五根大立柱、主軸裝置、轉盤、座艙、驅動機構、操縱室以及電氣系統(tǒng)等組成。

其中大立柱采用二+三立柱結構，轉盤及乘客的重量、風和地震的水平荷載全部通過主軸裝置由此立柱承擔，這種支撐腿立式結構，具有結構簡單、施工方便、重量輕、強度高、剛性大、堅固耐用、安全可靠等諸多優(yōu)點。轉盤為全鋼索結構，鋼索將主軸與轉盤外圈牽扯成轉盤整體。摩天輪外觀如圖1所示。

圖1 摩天輪外觀

2 安裝方案選擇

摩天輪的支腿最高處離地面68m，每條支腿分為6 小節(jié)對接而成，支腿與地面成一定角度。為確保支腿安裝精度，選用地面拼裝整吊的安裝方法。

摩天輪的安裝最關鍵在于轉盤的安裝，常用的三種轉盤安裝方法為地面拼裝、整體吊裝法，中心旋轉安裝法，立面旋轉安裝法。

地面拼裝、整體吊裝法是指輪緣鋼結構運至現(xiàn)場后組裝成整體，并連接內部剛性桁架支撐或柔性鋼纜索，然后進行整體吊裝就位。著名的英國“倫敦之眼”采用該施工方法。地面拼裝、整體吊裝法有利于鋼結構安裝，安裝精度易保證；但摩天輪結構規(guī)模和重量一般較大，所以需要較大的施工場地和較強的起吊能力。

中心旋轉安裝法是指支承塔架和輪軸安裝就位后，以塔架設置工作平臺或利用起吊系統(tǒng)，從中心向外圍逐圈安裝摩天輪結構體系，在一些中、小型的摩天輪安裝工程中應用較多。

立面旋轉安裝法是指支承塔架和輪軸安裝就位后，采用臨時剛性輪輻帶動分段輪緣和鋼索旋轉安裝的施工方法。適用于依靠鋼纜索提供向心力的柔性摩天輪結構體系，該法已用于天津慈海橋摩天輪結構安裝。立面旋轉安裝法可以避免大量的高空作業(yè)，風險性較低，但是需要較大的牽引動力系統(tǒng)和良好的制動系統(tǒng)。

本工程根據摩天輪的結構體系特點，結合場地條件，以保證安全、質量為前提，該摩天輪轉盤最終選擇采用立面旋轉安裝法進行安裝。

3 施工過程

3.1 安裝場地準備

結合現(xiàn)場條件、考慮起重機械吊裝順序和工況，制定最終設備進場道路、拼裝場地、纜風錨點布置、卷揚機布置、吊車占位布置的總體規(guī)劃，如圖2 所示。共設計6處纜風錨點，其中2處為借用輪緣安裝的背風地錨，4 處為混凝土埋入式地錨，主要用于支腿、主軸安裝時的纜風拉設。500t 履帶吊分五次站位完成大立架、主軸、的吊裝工作。

圖2 安裝場地布置

3.2 地面拼裝整體吊裝工藝

大立柱共由5個支腿組成，西側為2個支腿，東側為3 個支腿，每根支腿分6節(jié)進行拼裝，其中內側4 根支腿拼裝成整體后，單根支腿的重量為117.7t（其中底節(jié)自重22.8t）；外側支腿拼成整體后重量為160.8t。

3.2.1 大立柱安裝流程

支腿安裝總體規(guī)劃安裝順序為將西側的4 個支腿的底段安裝完成，然后整吊2～6 段組合件，依次安裝西側的兩根支腿，再安裝東側的兩根支腿和外側支腿。大立柱三維示意如圖3所示。

圖3 摩天輪大立柱三維示意圖

3.2.2 大立柱安裝要點

塔架分段安裝前，首先對塔架預埋件的尺寸、水平度進行復測，必須滿足設計安裝要求，方可進行下一步安裝。然后使用260t 履帶吊將支腿的底段安裝完成，與基礎預埋件進行螺栓連接安裝，最后張拉攬風繩。

在拼裝場地上使用260t 履帶吊將各條支腿2～6 段拼裝成整體，并按設計要求施擰連接部位螺栓。然后利用500t 履帶吊與260t 履帶吊的配合，首先將支腿底部整體抬空，260t 履帶吊配合調整角度，緩慢的將支腿吊成安裝角度，與底段進行對位安裝，按設計要求施擰連接螺栓。待張拉完成攬風繩以后，吊車便可緩慢松鉤。

當1#和2#支腿完成吊裝后，利用500t 履帶吊完成支腿頂部連接段的安裝，安裝過程中通過纜風調整1#和2#支腿的角度，使支腿與連接段進行精準對接，然后安裝連接螺栓。

使用相同的方法，完成5 條立柱和頂部連接段的安裝工作。

繼續(xù)將主軸整體吊裝完成，如圖4所示。在主軸起吊前，預先系掛4 根拖拉繩，方便吊裝過程及對位時的調節(jié)。然后利用履帶吊將主軸吊裝至超出標高約200mm，使主軸與兩組大立柱的中心線基本一致。利用拖拉繩將主軸轉正，臨時纜風調節(jié)配合調節(jié)，主吊松放，進行主軸與塔頂?shù)倪B接。對墊塊進行相應的檢測，確保安裝精度合格后，將主軸與塔架頂部平臺焊牢，完成對位安裝。軸端與塔架頂部兩處環(huán)焊縫100%磁粉探傷，磁粉探傷方法和質量評定應符合《承壓設備無損檢測》（NB/T 47013-2015）的規(guī)定，檢驗質量等級不低于I級。主軸安裝完成后，拆除臨時攬風繩，完成大立柱及主軸的安裝。

圖4 支腿連接段和主軸安裝完成

3.3 立面旋轉安裝工藝

轉盤分為21 個分段，單個分段重約14t，在安裝過程中布置6 根臨時安裝支撐，單組臨時安裝支撐重按27t 考慮，采用260t履帶吊完成安裝。

3.3.1 轉盤安裝流程

先使用履帶吊配合安裝第一根轉盤臨時支撐和第一個轉盤分段，然后利用卷揚機、滑車組的配合，將已安裝轉盤分段繞主軸逆時針旋轉，并安裝下一轉盤分段。如此往復把剩余臨時支撐及轉盤分段安裝到位。

3.3.2 轉盤安裝要點

首先利用吊車安裝臨時支撐，將臨時支撐（1#輪緣與1#臨時支撐提前地面拼裝成整體）與主軸對位連接。此時吊車緩慢松鉤，使臨時支撐成自由豎直狀態(tài)，然后安裝輪緣和下部支撐，如圖5 所示。

圖5 摩天輪轉盤安裝

使用2 臺卷揚機用于轉盤旋轉，轉盤安裝一半后再使用另外2 臺卷揚機從反方向拉拽防止轉盤往另一個方向自由旋轉。利用卷揚機、滑車組的配合，將已安裝轉盤分段繞主軸逆時針旋轉至滿足2#輪緣安裝的角度。牽引系統(tǒng)收緊鎖死，防止轉盤整體擺動，然后利用吊車安裝2#輪緣，與1#輪緣法蘭對接，并安裝對應的轉盤拉索，以此類推，如圖6 所示。

圖6 摩天輪轉盤立面旋轉安裝

注意每一步都必須調整輻條長度。保證輪緣的徑向跳動和軸向跳動，當轉盤拼裝超過1/2 圓時，防止轉盤擺動，需要做雙向保險。

由于本次輪緣安裝時，使用臨時支撐承擔了已安裝部分輪緣的附加力，最后一段輪緣合攏在6 點鐘方向。合攏時，由于雙向保險施加拉力后最后一段輪緣間距離將比自然狀態(tài)下會出現(xiàn)伸長一小段的現(xiàn)象，所以最后一段輪緣安裝時，需利用牽引滑車組和保險滑車組進行對拉，直至合口張大至滿足最后一段輪緣的安裝。合攏過程中嚴格控制所需附加力的大小，為使準確無誤，現(xiàn)場采用拉力計測量并對施工過程進行旁站觀察。安裝完成后如圖7所示。

圖7 轉盤完成安裝的示意圖（臨時支撐未拆）

3.4 拉索調整及臨時支撐拆除

3.4.1 拉索調整

當臨時支撐拆除后，整個轉盤的荷載將全部由拉索承擔，由于各個拉索的張緊力相互影響，在安裝過程和臨時支撐拆除過程中都要不停的調整拉索的松緊使其受力均衡。經過拼裝過程中對這兩項跳動逐段調整，合攏后的大轉輪其徑向跳動和側向跳動已基本達到圖紙要求，稍加調整就可進行臨時支撐的拆除工作。

3.4.2 臨時支撐拆除

①轉盤拉索按設計要求初調完成后，使用轉盤安裝時的4 臺卷揚機作為動力（兩臺牽引、兩臺保險），使轉盤繞主軸旋轉，直至臨時1#臨時支撐垂直向下。利用臨時支撐安裝用的吊車，將1#臨時支撐緩慢吊起，吊車完全受力后，割除下接頭和鋼管的焊接，拆除連接部位的連接件。吊車緩慢松鉤，將臨時支撐緩慢落地，完成1#臨時支撐的拆除。

②繼續(xù)啟動卷揚機，直至2#臨時支撐垂直向下，相同的方法將2#臨時支撐拆除至地面。如此往復，直至完成6 根臨時支撐的拆除（拆除過程如圖8 所示），然后按照工藝要求再次對轉盤拉索進行復調。

圖8 拆除臨時支撐示意圖

至此，巨型摩天輪至關重要且安裝難度最大的部分就已經順利完成安裝了，接下來是驅動系統(tǒng)、吊廂等非受力結構的安裝。

3.5 驅動系統(tǒng)安裝

驅動系統(tǒng)的安裝包括安裝4 套驅動機構支架和4套驅動機構。

根據摩擦環(huán)位置將驅動機構支架與支架立柱焊接固定，支架上的連接法蘭與驅動機構安裝在一起。連接螺栓為高強螺栓，按設計要求施擰到設計值。此時通臨時電源，觀覽車即可自轉。至此驅動機構安裝完成。后續(xù)待吊廂安裝完畢后，通過驅動機構的上下調節(jié)螺桿，對驅動機構進行精確調整。

3.6 吊廂安裝

驅動機構安裝完成后，接通臨時電源，使摩天輪通電自轉。安裝吊廂前先安裝吊廂支架，共42 個吊廂和支架，為了確保受力均衡，安裝吊廂支架和吊廂時均應對稱安裝。

單個吊廂安裝時，先利用小型吊車首先將單個吊廂吊運至轉盤側面的滾動小車上。單個吊廂自重約為1.2t，使用人工推引滾動小車，使吊廂運送至轉盤正下方。使用2 組手拉葫蘆，吊空吊廂，與支架對位安裝。

按照上述辦法逐個安裝吊廂。為防止安裝過程中過分偏載，以4 個吊廂為一組，摩天輪配合自轉，對稱安裝。

安裝完畢，再次檢查輪緣的軸向與徑向跳動偏差要符合圖紙要求。如果有變化應對拉索進行微調。在型式試驗后或試運轉一段時間后，檢查輪緣的軸向與徑向跳動偏差要符合圖紙要求，各拉索松緊度要均勻，必要時再次調整拉索。最后在拉索調整螺母處做好防松標志。

4 結語

巨型摩天輪由于高度和直徑特別大，吊裝難度大、危險系數(shù)高，采用預拼整吊法安裝支腿，立面旋轉安裝方法安裝轉盤，既能有效減少施工現(xiàn)場用地，又能合理減小起重機械的型號，施工現(xiàn)場組織受制約因素少，可以減少與周邊作業(yè)的交叉，滿足施工的安全，并能達到相關質量驗收要求，立面旋轉安裝方法適用于依靠鋼纜索提供向心力的大型柔性摩天輪結構體系，可適應未來更大的建造規(guī)模，值得學習和推廣。