地下連續墻鋼筋籠的吊裝技術

閆世慶

(中國水利水電第十一工程局有限公司，廣東 深圳 518000)

1 工程概況

深圳市城市軌道交通12號線機場東站為地下三層島式站臺，地下一層為4條地鐵線換乘層，地下二層為站廳層，地下三層為站臺層。

車站外側圍護結構選用1000mm(1200mm)連續墻+內支撐方案。本站地下連續墻(地連墻)共286幅，地連墻混凝土設計強度等級為水下C35P6。連續墻厚為1000mm，局部與遠期20/26號線共用圍護段及預留26號線下穿條件段連續墻厚為1200mm。地連墻標準墻幅按6m寬分幅[1]。

鋼筋籠最重幅BQ8000-01型，地連墻編號為WN02及WN04，經計算鋼筋籠重量為38.61t(含槽段兩側接頭工字鋼重量)；機場東站最重幅設計參數如表1所示。

表1 機場東站最重幅參數表

2 地連墻吊裝方案

2.1 吊裝總體方案

本工程采取雙機抬吊、整體回直入槽的吊裝方案。主吊選用260t履帶起重機，副吊選用130T履帶起重機。鋼筋籠橫向吊點布置采用主吊橫向4個吊點，副吊橫向4個吊點的布置方式[2]。

2.2 吊裝工藝流程

地連墻鋼筋籠吊裝流程如圖1所示。

圖1 地連墻吊裝流程圖

2.3 主、副吊確定

2.3.1 主吊臂長與工作半徑確定

主吊擬采用260t履帶式起重機，主要技術參數表主臂變幅仰角為取α=76°。首先確定主吊機垂直高度，鋼筋籠起吊后至少離地0.3-0.5m，考慮鋼筋籠吊起后能旋轉180°，防止鋼筋籠及主吊扁擔旋轉碰撞主吊臂架，AB距離應大于鋼筋籠(含工字鋼接頭)一半寬度，AB>6×0.5=3m，取AB=3.5m。

根據履帶起重機起吊示意圖，則：

AC=AB·tan76°=3.5×4.01=14.04m；

CF=14.04+37.63+0.5=52.17m；

CD=CF/sin76°=52.17/0.97=53.77m。

由外形尺寸圖查得主臂軸離地2.5m，即：

OE=2.5m、OD= OE/sin76°=2.58m；

最后得出：OC=CD-OD=53.77-2.58=51.2m，故臂長≥52m。

選取260t履帶吊主臂長度為60m。

回轉半徑R=60×cos76°=14.52m，選R=14m，查表得最大吊裝重量為72.1t。

根據《建筑施工起重吊裝安全技術規范》JGJ276-2012，雙機抬吊，單機荷載不超過額定起重量的80%，即最大起重量為72.1t>(38.61+4)/0.8=53.26t(鋼筋籠重38.61t，考慮吊具重4t),故而滿足雙機抬吊要求。主吊起吊示意圖如圖2所示。

圖2 主吊起吊示意圖

2.3.2 副吊臂長與工作半徑確定

同理于主吊吊車選型計算，副吊擬采用130t履帶式起重機， R=12m的工況下，130t履帶吊最大吊裝重量為45.1t。

副吊只起輔助作用，副吊最大受力出現在鋼筋籠起吊到60°角時，最大受力為鋼筋籠重量及吊具重量的60%，即Q=38.61×60%+3=26.17t。通過查表可以得知，副吊最大起重量為45.1t>Q=26.17t，能夠滿足吊裝要求。

2.4 連續墻鋼筋籠吊點設置

2.4.1 鋼筋籠橫向吊點設置

鋼筋籠橫向吊點布置采用主吊橫向4個吊點，副吊橫向4個吊點的布置方式。對于6m標準墻幅，進行受力平衡計算確定吊點的位置。鋼筋籠橫向彎矩計算圖如圖3所示。

圖3 鋼筋籠橫向彎矩計算圖

主、副吊橫向吊點計算如下：

+M=-M
+M=1/2qL12；-M=1/8qL22-1/2qL12

(1)

式中：q為均布載荷；M為彎矩。

又有2L1+3L2=6m；

故：L1=0.57m，L2=1.62m。

2.4.2 鋼筋籠縱向吊點設置

鋼筋籠縱向吊點布置采用主吊縱向2排吊點，副吊縱向2排吊點的布置方式。對于6m標準墻幅，進行受力平衡計算確定吊點的位置。同理可得，L1=3.59m，L2=10.15m

因此， B、C、D、E四點分別距籠頂3.59m、13.74m、23.89m、34.04m起吊時彎矩最小。但實際吊裝過程中B、C中心是主吊位置，AB距離影響吊裝鋼筋籠，且AB為冠梁處鋼筋。根據技術數據和實際吊裝經驗， AB設置為0.95m，結合實際施工便利與地下墻預埋鋼筋位置，BC之間距離調整為12m，為防止主吊副吊不協調導致鋼筋籠散架， CD間距設置為9.18m，相應副吊吊點DE調整為12m，EF在尾吊段FE=3.5m,其他各點位置也做適度的調整，如圖4所示。

圖4 鋼筋籠縱向吊點示意圖

2.5 吊裝鋼絲繩確定

2.5.1 主吊扁擔上掛鉤下鋼絲繩確定

連續墻鋼筋籠單幅最大重量為38.61t，扁擔及索具自重按4t計，主吊鋼絲繩受力按鋼筋籠完全被主吊吊起時確定。主吊扁擔上共設置2根鋼絲繩與吊機吊鉤相連，單根長4m，兩邊各一道，此時鋼絲繩夾角為68°，則單根鋼絲繩最大受力為：

Fmax=(38.61+4)/2/sin68°=22.98t。

鋼絲繩采用6×37+1,由《起重吊裝常用數據手冊》查得，采用直徑60.5mm鋼絲繩，鋼絲繩橫斷截面積為1366.28mm2，破斷拉力1566.2kN。選用鋼絲繩公稱強度為1850MPa，則安全系數經計算得：

K=T/F=1566.2×1850/1400/(22.98×10)=9.01>8(查《起重吊裝常用數據手冊》可知：鋼絲繩的容許安全系數為8)，滿足要求。

2.5.2 主吊扁擔下掛鋼絲繩確定

主吊扁擔下鋼絲繩同樣在鋼筋籠被主吊完全吊起時，受力最大，主吊扁擔下設4根鋼絲繩，單根長20m，此時鋼絲繩夾角為53°角，其最大受力為：

F=38.61/8/sin53°=6.04t

鋼絲繩采用6×37+1，直徑36.5mm，鋼絲繩橫斷截面積為503.64mm2，破斷拉力578.1kN。選用鋼絲繩公稱強度為1850MPa，則安全系數經計算得：

K=T/F=578.1×1850/1400/(6.04×10)=12.65>8(查《起重吊裝常用數據手冊》可知：鋼絲繩的容許安全系數為8)，滿足要求。

2.5.3 副吊扁擔上鋼絲繩確定

吊裝鋼筋籠的副吊鋼絲繩擬使用直徑52mm的6×37+1鋼絲繩，單根長3m，兩邊各1道，共2根，鋼絲繩橫斷截面積為1003.8mm2，破斷拉力1152.1kN。副吊起重重量按鋼筋籠重量60%取值，鋼筋籠重量為38.61t，索具按3t計，則單根鋼絲繩最大受力為：

Fmax=(38.61×60%+3)/2/sin60°=15.1t。

選用鋼絲繩公稱強度為1850MPa，則安全系數經計算得：K=T/F=1152.1×1850/1400/(15.1×10)=10.08>8(查《起重吊裝常用數據手冊》可知：鋼絲繩的容許安全系數為8)，滿足要求。

2.5.4 副吊扁擔下鋼絲繩確定

副吊在鋼筋籠與地面夾角60°時受力最大，為鋼筋籠最大自重的60%，即：38.61×60%=23.17t，副吊扁擔下設4根鋼絲繩，單根長度24m，則單根鋼絲繩受力為：F=23.17/8/sin60°=3.34t。

鋼絲繩采用6×37+1，直徑28mm，鋼絲繩橫斷截面積為294.52mm2，破斷拉力337.8kN。鋼絲繩公稱強度為1850MPa，則安全系數經計算得：

K=T/F=337.8×1850/1400/(3.34*10)=13.36>8(查《起重吊裝常用數據手冊》可知：鋼絲繩的容許安全系數為8)，滿足要求。

2.6 地基承載力計算

根據現場實際情況，機場東站重機吊裝臨時道路采用鋼筋混凝土路面，路基采用毛石或道渣等硬質材料進行分層填筑，每層≤300mm，并用振動力≥20t級的壓路機往返多次壓實，填筑厚度按80cm考慮。路面采用C30混凝土，厚30cm，寬10m，鋪設Φ16@200單層雙向鋼筋網。

260t履帶吊在起重38.61t鋼筋籠時，總重量為約297.61t。

吊裝最重鋼筋籠時進行驗算如下：重機吊裝場道路結構總厚度為110cm，其地基墊層的壓力擴散角可取值為30°，考慮極限狀態下主吊吊裝單邊承重，通過壓力擴散至重載路面地面下時其總的接觸面積為：(8.39+tan30°×1.1×2)(履帶長)×(1.2+tan30°×1.1×2)(履帶寬)=23.86m2。

根據安全儲備需要，考慮不均衡系數為1.2，所以其總壓力為N=297.61×9.8×1.2=3500kN。

所以3500/23.86=146.7kPa<180kPa，根據地基承載力檢測報告該部位的地基承載力為180kPa，滿足施工需求。

2.7 卸扣驗算

卸扣的選擇按主副吊鋼絲繩最大受力選擇。主吊卸扣最大受力在鋼筋籠完全豎起時，副吊卸扣最大受力在鋼筋籠平放吊起時[3]。

2.7.1 主吊卸扣選擇

1)主吊扁擔上部卸扣選擇：最大受力在鋼筋籠吊成垂直完成后，此時扁擔上部4個卸扣此時扁擔上部卸扣所受荷載(含工索具)P=(38.61+4)/2/sin68°=22.98t。

選用高強50T卸扣2只。

2)主吊鋼筋籠上卸扣選擇：主吊鋼筋籠上卸扣受力計算：主吊鋼筋籠上吊點共8個，卸扣承受38.61t鋼筋籠(不含工索具)的重量，每個卸扣承受荷載P1=38.61/8/sin53°=6.04t。

選用20T卸扣8只。

2.7.2 副吊卸扣選擇

1)副吊扁擔上部卸扣選擇：最大受力在上部鋼筋籠起吊至60°時，副吊承受鋼筋籠重量的60%，扁擔上部卸扣所受荷載為(含索具)P=(38.61*60%+3)/2/sin60°=15.11t。

選用高強35T卸扣2只。

2)副吊鋼筋籠上卸扣選擇：副吊鋼筋籠上卸扣受力計算：副吊鋼筋籠上吊點共8個，卸扣承受Q=38.61*60%=23.17噸鋼筋籠(不含工索具)的重量，每個卸扣承受荷載P2=23.17/8/sin60°=3.34t。

選用15T卸扣8只。

3 結 語

在進行地連墻鋼筋籠的吊裝過程中，起重機械的選擇、吊點位置的確定等相應參數關系到地連墻鋼筋籠吊裝的成敗，因此制定詳細的吊裝方案對吊裝施工的安全起到至關重要的作用。在本車站在對地連墻鋼筋籠的吊裝過程中吊裝安全及質量得以保證。