大型地連墻鋼筋籠整體吊裝技術

黃其雷　陳向東　上海鐵路局南京鐵路樞紐工程建設指揮部

1　概述

地連墻主要作為防滲、基坑開挖支護結構，在深基坑開挖和對周邊建(構)筑物的支護中得到廣泛應用，而隨著建筑物規模的擴大，基坑開挖深度的不斷增加，地連墻壁厚的增厚，地連墻鋼筋籠重量也相應增加，因而必須對地連墻鋼筋籠吊裝進行專項設計以保證地連墻鋼筋籠吊裝安全。

五峰山長江特大橋主跨1092m的高鐵兩用雙層鋼桁梁懸索橋，南錨碇基礎采用直徑為87m的現澆擴大基礎形式，基底高程為-31.435m，基頂高程為+7.000m。基坑開挖采用外徑90m，壁厚1.5m的圓形地下連續墻加環形鋼筋混凝土內襯進行支護。地連墻采用銑槽機進行施工，分I期和II期槽段，交錯布置，其中 I期槽段寬 6.4m(長)×1.5m(寬)，對應鋼筋籠長×寬×厚為42.885m×5.58m×1.37m，鋼筋籠重為62.5t；II期槽段寬 2.8m(長)×1.5m(寬)，槽段鋼筋籠長×寬×厚為42.885m×2.66m×1.36m，鋼筋籠重為 32.69t。

2　吊裝方案的確定

大型地連墻鋼筋籠因斷面尺寸大、鋼筋數量多、吊裝重量重，一般采用整體下放的吊裝方案，與分段接長下放方案比，雖吊機噸位會增加，但安裝下放時間減少相應降低了孔壁坍塌風險，另外鋼筋籠接頭在加工區接長，接頭質量能得到有效保證。根據本工程地連墻鋼筋籠自身特點及現場施工條件，地連墻槽段鋼筋籠采用雙機抬吊翻身、單機整體吊裝下放的安裝方案，鋼筋籠吊裝施工工藝流程見圖1。

圖1　鋼筋籠吊裝工藝流程圖

3　吊點、吊具及吊機選擇

3.1　吊點布置

地連墻鋼筋籠吊點分縱向布置和橫向布置，縱向布置根據地連墻鋼筋長度分為3～6排，橫向布置根據地連墻鋼筋寬度設置為2～4排。吊點布置間距根據彎矩平衡定律(正負彎矩相等時所受彎矩變形最小的原理)進行設置，如圖2所示。

圖2　吊點彎矩示意圖

根據鋼筋籠在吊裝過程中受力分析及實際吊裝經驗，本工程鋼筋籠主吊吊點布置在下層鋼筋籠2.6m處橫向布置一道吊點(吊點1)，在上層鋼筋籠2.6m和12.6m處橫向布置兩道吊點(吊點2和3)，每道各設置4個吊點；副吊吊點布置在上層鋼筋籠25.1m、32.1m和39.1m處橫向布置三道吊點(吊點4，5，6)，每道各設置4個吊點。即各吊點縱向位置為2.6 m+10m+12.5m+7m+7m+3.8m,各橫向吊點位置為0.55m+1.5m+1.5m+1.5m+0.55m，具體布置位置見圖3。

圖3　鋼筋籠吊點布置(圖中單位m)

吊點1和吊點2采用Q235鋼板制作，鋼板截面尺寸為16mm×100mm，寬度為鋼筋籠寬度，與鋼筋籠N1、N2主筋采用雙面焊連接，25t的卸扣安裝在鋼板上；鋼筋籠吊點3、4、5、6均設置在主筋上，并沿主筋方向焊接兩根加固鋼筋進行加固，見圖4。

圖4　吊點加固鋼筋大樣圖

3.2　吊具的選擇

吊具由扁擔梁、滑輪組、鋼絲繩、卸扣組成，扁擔梁可以采用厚鋼板或型鋼制作而成，當采用厚鋼板制作時，需考慮其橫向剛度是否滿足穩定性要求。滑輪組、鋼絲繩、卸扣按照最不利工況條件下進行選擇。

根據本工程地連墻鋼筋籠情況，主吊扁擔梁由5cm厚鋼板外側加勁2根工20#型鋼焊接而成。扁擔梁上部采用2根Φ56mm鋼絲繩，配備4個25t卸扣與吊鉤相連，鋼絲繩總高度3.5m。扁擔梁下部通過4個25t卸扣懸掛4個30t單柄滑輪。滑輪下部采用8根Φ32.5mm鋼絲繩，配備8個20t卸扣與鋼筋籠相連。主吊扁擔示意見圖5。

副吊扁擔梁由3cm厚鋼板及2根14#工字鋼組成。扁擔梁上部采用2根Φ39mm鋼絲繩，配備4個20t卸扣與吊鉤相連，鋼絲繩總高度3.6m。扁擔梁下部通過4個20t卸扣懸掛4個20t單柄滑輪。滑輪下部采用4根Φ28mm鋼絲繩，配備8個10t卸扣與鋼筋籠和副吊副鋼絲繩的滑車相連。副吊副鋼絲配備4個10t滑車，配備8個10t卸扣與鋼筋籠相連。

圖5　主吊扁擔示意圖

3.3　吊機的選擇

大型地連墻鋼筋籠吊機的選擇，需根據地連墻鋼筋籠尺寸(鋼筋籠起吊后與吊機臂桿有一定的安全距離)及重量來選擇吊機，在吊機的選擇上既要考慮吊機自身性能也要考慮經濟性。基于此本工程選擇采用1臺“三一重工SCC2500C型250t型履帶吊”主吊機+1臺“徐工XGC130履帶吊”副吊機進行吊裝施工，副吊機用于配合鋼筋籠翻身。

130t副吊主要用于雙機抬吊，在吊臂長度37m，工作半徑9m狀態下,最大起重能力為670kN，雙機抬吊時，考慮抬吊折減系數0.8，則最大安全起吊重量為670×80%＝536kN。

250t主吊主要用于雙機抬吊和鋼筋籠下放。主吊在臂長55.5m，最大工作半徑11.4m狀態下，最大起吊能力為823kN，安全起吊重量為658.4kN(823×0.8=658.4)，吊車的最大起吊高度為54m,

在雙機抬吊及翻轉鋼筋籠過程中，主吊所承受重量為F1，副吊所承受鋼筋籠重量為F2，鋼筋籠總重為F。由力的平衡定律所得，在鋼筋籠翻轉過程中，F1+F2=F。

雙機抬吊及翻轉過程中，對主副吊的受力進行驗算。起吊翻轉計算示意圖見圖6，計算如下：

圖6　鋼筋籠起吊過程驗算圖

由三角函數可得：

由力矩平衡定律可得：F·H=F1·H1+F2·H2

F=F1+F2

解得：F1=(H-H2)F/(H1-H2)

F2=(H-H1)F/(H2-H1)

其中：F為鋼筋籠總重，F1為主吊承受重量，F2為副吊承受重量。

（1）代入計算，鋼筋籠在起吊過程中，副吊承擔的最大重量為鋼筋籠總重的73%，即630×73%＝476.5kN，小于最大安全起吊重量536kN，故130t吊機滿足副吊要求。

（2）鋼筋籠垂直吊起時主吊受力最大，主吊鋼筋籠重量為655kN(含吊具)小于最大安全起吊重量658.4kN。

主吊起吊高度分析：吊裝富余高度h4為0.5m；鋼筋籠長度h3為40.285m；扁擔下鋼絲繩高度h2為5m；扁擔上鋼絲繩高度h1為3.5m，扁擔高度h0按0.75m 計；履帶吊吊鉤卷上允許高度b為3m。所需最小起升高度為0.5+40.285+5+3.5+0.75+3=53m。起重高度計算見圖7。鋼筋籠所需最大起吊高度53m＜54m，故250t吊車滿足主吊要求。

圖7　鋼筋籠吊裝高度示意圖

4　吊裝過程

鋼筋籠施工不考慮轉存需要，按流水施工考慮，每施工一個槽段吊裝一個鋼筋籠。鋼筋籠吊裝下放分九步完成：

第一步：鋼筋籠整體制作完畢，指揮主副吊機移動到起吊位置，分別安裝吊具。

第二步：吊具檢查合格后，指揮吊機開始同時平吊。

第三步：鋼筋籠吊離地面0.3m～0.5m后，檢查鋼筋籠是否平穩，然后主吊起鉤，同時指揮副吊配合起鉤，保證鋼筋籠尾部不觸碰地面。

第四步：尾部鋼筋籠吊起后，主吊向內側旋轉、副吊順轉至合適位置，然后主吊提升、副吊下放，將鋼筋籠吊至垂直于地面，全部由主吊受力。

第五步：停機三分鐘，副吊落鉤，拆除副吊扁擔，然后指揮副吊遠離。

第六步：指揮主吊單機吊運鋼筋籠緩慢行走至槽孔附近指定位置。

第七步：指揮主吊吊籠入槽，當鋼筋籠下放到副吊卸扣時，卸除鋼筋籠上副吊點處的卸扣，卸除副吊鋼絲繩。

第八步：在鋼筋籠下放至主吊鋼絲繩下部吊點時，將扁擔卡在卸扣下方的吊點處，卸下此處吊點的U環，并與上部鋼板吊點處轉換鋼絲繩相連，然后主吊起鉤，抽出扁擔，繼續下放鋼筋籠。

第九步：在鋼筋籠下放至籠頂下第一根水平筋時，將扁擔卡在籠頭吊點處。轉換鋼絲繩至吊筋上，將鋼筋籠上提5 cm～10cm后抽出扁擔，繼續下放鋼筋籠至設計位置，將鋼筋籠的吊筋擱置在扁擔上,最后卸除吊筋上的卸扣，鋼筋籠的整個吊放過程完畢。

5　吊裝注意事項

（1）在鋼筋籠起吊前必須檢查吊點、鋼筋定位骨架和擱置鋼板焊接情況，同時清理雜物，檢查合格并辦理相關簽證，方可起吊。

（2）鋼筋籠吊裝全過程必須保證周圍無障礙物。

（3）鋼筋籠翻身過程中在底部拉溜繩，并且無關人員遠離翻身位置。

（4）鋼筋籠翻身時吊機幅度跟隨變化，但注意吊機幅度控制在吊裝重量范圍內，防止鋼筋籠側翻造成吊機損壞。

（5）起吊必須由專人指揮，確保鋼筋籠平穩、安全起吊。

（6）鋼筋籠安裝前必須對槽孔尺寸及傾斜率等進行檢查，防止鋼筋籠下放困難。如鋼筋籠下放困難時切不可強行下放，必要時處理槽孔重新安裝。

6　結束語

本工程大型地連墻鋼筋籠吊裝進行專項設計，通過合理設置吊點、選擇合適的吊具、配備合理的吊機組合，仔細分析吊裝過程中的每個細節，防范于未然，從而保證本工程地連墻鋼筋籠吊裝的順利完成，也為后續同類施工提供了參考和借鑒。

[1]李檉,段浩.《超深地連墻鋼筋籠吊裝施工方案設計》.

[2]張錕.《超大地下連續墻鋼筋籠吊裝方案比選與優化》.