超長超重地下連續墻鋼筋籠吊裝施工技術探討

張鶴 曹慶鑫 肖明武

中建宏達建筑有限公司 上海 200333

上海市普陀區真如社區W060802單元E03-03地塊，主要建筑功能為辦公和商業。工程建設用地面積41862m2，總建筑面積429891.29m2，其中地上305651.85m2、 地下124239.44m2，地下3~4層。擬建場地西側緊鄰軌道交通11號線，場地中部被軌道交通14號線穿過。

1 工程概況

本工程基坑南側為在建南鄭路，市政管廊基礎埋深約5.5m；基坑北側為銅川路，道路與基坑間為真如港和綠化；基坑西側為曹楊路，西北角距地鐵11號線真如站2號出入口約6m；地鐵14號線區間軌道貫穿本項目地塊(地鐵未啟用)，軌道頂部埋深約14.5m，軌道距基坑水平距離約22m。工程±0.00相當于絕對標高+4.8m。場地標高均-1.10m,場地內較為平整。地下障礙物在施工三軸水泥槽壁加固樁時已經清理完畢。因此地下連續墻施工不必考慮障礙物清理。

2 地下連續墻

本工程地下連續墻厚度分為1200mm、1000mm兩種，分A區和B區。常規為“一”字型槽段，局部位置設置“L”型。接頭形式有十字鋼板型及圓形鎖口管型兩種，其中A區1200mm、1000mm厚度，十字鋼板接頭地墻共63幅，其余1200mm、1000mm厚度，圓形鎖口管接頭地墻共88幅。B區1000mm厚度，十字鋼板接頭地墻共50幅，其余1000mm厚度，圓形鎖口管接頭地墻共23幅。A區地下連續墻槽段型號有：A1a、A1b、A2、B1、B2、B3a、B3b、C、D共9類，B區地下連續墻槽段型號有：B1、B3a、B3b共3類。選取十字鋼板接頭鋼筋籠長度最長、重量最重的鋼筋籠為A1a型地墻鋼筋籠進行計算，該型鋼筋籠長度44.0m、寬度6m，重達59.12t，擬采用整體起吊的方式一次吊裝入槽，主吊選用300T履帶吊、副吊選用180T履帶吊、零星材料吊裝選用100T履帶吊。

3 主要設備配備及鋼筋籠吊裝概況

根據鋼筋籠長度及噸位，具體將本工程鋼筋籠吊裝分為以下三種概況：

第一種：A1a、A1b、B1、B2型鋼筋籠最長、最重是A1a型，長度44.0m，最重59.12T。鋼筋籠吊點設置主吊4吊、副吊10點進行吊裝。

第二種：A2、B3a、B3b型鋼筋籠參數A2籠長38.5m，最重40.77T，B3b籠長39.5m，最重38.6T。綜合參數選取籠長39.5m，籠重40.77T作為計算參數。鋼筋籠吊點設置主吊4吊、副吊8點進行吊裝。

第三種：C、D型鋼筋籠參數D型籠長30.5m，最重34.07T。鋼筋籠吊點設置主吊4吊、副吊6點進行吊裝。

本文主要是針對第一種超長超重（44.4m長，59.12t重）地下連續墻鋼筋籠吊裝施工進行暢述。

4 吊裝說明

4.1 吊裝方式及機械選型

本工程十字鋼板接頭鋼筋籠長度最長、重量最重的鋼筋籠為A1a型地墻鋼筋籠（首開幅），該型鋼筋籠長度44.0m、寬度6m，重達59.12t，擬采用整體起吊的方式一次吊裝入槽。

在鋼筋籠吊放時，每節采用兩臺大型起重設備分別作為主吊（300T）、副吊（180T），同時作業，先將鋼筋籠水平吊起，再在空中通過吊索收放，使鋼筋籠沿縱向保持豎直后，撤出副吊，利用主吊吊裝鋼筋籠入槽。

4.2 桁架構造

本工程地下連續墻鋼筋籠桁架利用通長的主筋（水平分布筋）作為弦桿和桁架立筋構成。

2榀吊點縱向桁架用Φ32（HRB400）鋼筋代替原主筋作為縱向桁架主筋，桁架立筋采用Φ25（HRB400）鋼筋（吊點桁架雙拼，保證起吊安全）。根據地墻鋼筋籠分幅寬度，寬度≥5m的設置5榀縱向桁架，寬度＜5m大于4m的設置4榀縱向桁架，寬度＜4m的設置3榀縱向桁架。制作時，吊點部位縱向桁架立筋采用“X”形布置，非吊點部位縱向桁架立筋采用“W”形布置。桁架立筋與桁架主筋之間采用焊接。

橫向桁架用Φ32（HRB400）鋼筋代替原位水平筋作為橫向桁架主筋，桁架立筋采用Φ32（HRB400）鋼筋，采用“X”形布置。橫向桁架間距≤4m。桁架立筋與桁架主筋之間采用焊接。

4.3 吊點構造

為保證鋼筋籠安全起吊，鋼筋籠施工時需對吊點進行加強。

鋼筋籠吊裝作業中，主吊四個吊點均采用φ40制作吊點與鋼筋籠焊接牢固作為吊點進行起吊，吊環及籠頭撐筋采用φ40圓鋼制作，副吊吊點采用φ28圓鋼制作，通過單邊焊的形式和鋼筋籠主筋連接，設置在鋼筋籠的吊點均需設置“幾”字形加強筋；鋼筋籠主吊吊點及所有擱置點采用“Π”形圓鋼進行加強，采用HPB300φ40鋼筋，擱置點燒焊在主吊點下方30cm左右的鋼籠兩側，用于其下穿過鋼扁擔后臨時擱住鋼筋籠[1]。

5 重型道路及導墻

5.1 重型道路

本工程由于鋼筋籠重量較大、長度較長，故施工時十字鋼板接頭地墻鋼筋籠吊裝均采用300T履帶吊作為主吊，180T履帶吊作為副吊。

本工程場地上已有置換一層50cm厚度的三軸水泥土，由于本工程施工采用的大型機械較多、荷載較大，為確保行駛安全，在基坑地墻內側13m范圍內，在原路面上再澆筑一層35cm厚度的鋼筋混凝土作為大型機械行駛的重型道路。

重型道路的鋼筋混凝土采用C30標號混凝土，澆筑厚度30cm，采用上層φ16（HRB400）鋼筋單層雙向的形式布置，鋼筋間距200mm。

5.2 導墻

導墻是對成槽設備進行導向的重要措施，其完成質量的好壞直接影響地下連續墻的軸線和標高。導墻也是存儲泥漿穩定液位，維護上部土體穩定，防止土體坍落的重要措施。

導墻形式常用的有“┐┌”“］［”幾種，根據本工程地墻實際情況，本工程地墻導墻采用“┐┌”型結構。本工程地墻厚度有1200mm、1000mm二種規格，導墻間距取地墻設計厚度加50mm。

本工程在地墻內外兩側均設置槽壁加固（中隔墻D型除外），槽壁加固采用Ф850@600三軸水泥土攪拌樁，范圍為地面至地面以下25m，普片開挖面以下約17.3~19.0m。

導墻在槽壁加固完成后進行施工，導墻底部坐落在槽壁加固頂端，與槽壁加固土體整體受力[2]。

本工程地墻的導墻肋板厚度為300mm，豎向側墻及橫向肋板均采用雙層雙向φ14@150、φ20@150配筋，導墻與地墻重型道路相連。混凝土標號為C30。

6 吊機配備

6.1 吊裝計算取值

表1 A1a型地墻鋼筋籠吊車配備參數表

6.2 吊機高度計算

6.2.1 吊機高度計算

A1a型地墻鋼筋籠吊裝高度驗算

為保證鋼筋籠吊裝安全，擬采用雙機抬吊法施工，吊裝高度計算圖見下圖：

圖1 吊裝示意圖

扁擔至吊鉤的距離 h1 約 4m；扁擔下鋼絲繩長度h2=4.5m；鋼筋籠長度 h3=44.0m；扁擔高度 h0 約 0.9m；籠底離地面高度 h4 約 0.5m；機高按2m計。經驗算，主吊選用300T履帶吊，主臂長度66m，回轉半徑12m，額定起重量102T，滿足要求。

6.2.2 吊裝起重量計算

a 鋼筋籠吊裝起重量計算

本工程最重鋼筋籠為A1a型槽段鋼筋籠，重量為59.12T。行走狀態下起吊的最重鋼筋籠為整體起吊的鋼筋籠59.12T，180T副吊不行走狀態下起吊的最重鋼筋籠均為59.12T。

吊裝索具重：扁擔、鋼絲繩及吊鉤約5t；

配置300t履帶吊作為主吊，180t型履帶吊作為副吊。

b 主吊300t履帶吊

(1) 吊車不行走狀況下吊裝鋼筋籠

300t履帶吊最大起重量：P1=102×0.8=81.6t；

W總+索具吊鉤=59.12+5=64.12t

即P1>W總+索具吊鉤，滿足要求。

(2) 吊車行走狀況下吊裝鋼筋籠

300t吊車允許起重量：P2=102×0.7=71.4t

W總+索具吊鉤=59.12+5=64.12t

即P2>W總+索具吊鉤，滿足要求。

c 副吊180t履帶吊

(1) 吊車不行走狀況下吊裝鋼筋籠

180t履帶吊最大起重量：P3=74.0×0.8=59.2t；

W總’+索具吊鉤=41.38+5/2=43.88t

P3＞ W總’+索具吊鉤，滿足要求。

(2) 吊車行走狀況下吊裝鋼筋籠

180t吊車允許起重量：P2=74.0×0.7=51.8t

W總’+索具吊鉤=41.38+5/2=43.88t

即P2>W總+索具吊鉤，滿足要求。

6.3 吊點布置

6.3.1 十字鋼板地墻吊點布置

按照設計圖紙，地墻鋼筋籠分成以下幾種形式：“一”型、“L”型。

A1a、A1b、B1、B2型地下連續墻鋼筋籠的起吊采用14點雙機抬吊起吊方式，其中主吊為4點，副吊吊點設10點；

圖2 14點吊“一”字型鋼筋籠起吊示意圖

表2 吊點距離表

本工程最重的鋼筋籠為A1a型槽段鋼筋籠，為確保鋼筋籠剛度，本工程利用有限元方式對A1a型鋼筋籠進行了驗算，驗算情況如下：

圖3 A1a型鋼筋籠進行了驗算

6.3.2 鎖口管地墻吊點布置

A2、B3a、B3b型地下連續墻鋼筋籠的起吊采用12點雙機抬吊起吊方式，其中主吊為4點，副吊吊點設8點.

C、D型地下連續墻鋼筋籠的起吊采用10點雙機抬吊起吊方式，其中主吊為4點，副吊吊點設6點。

7 吊裝計算

7.1 鋼絲繩強度驗算

本次吊裝施工計劃選用 6×37+1 鋼芯鋼絲繩，公稱強度為 1700N/mm2，破斷拉力換算系數取 0.82，鋼絲繩安全系數K 取 8，鋼絲繩允許拉力[Fg]=0.82×Fg/8。主吊鋼絲繩單根長度約為9.3m，直徑選用52mm；主吊扁擔下鋼絲繩單根長度約為17m，直徑選用52mm；副吊鋼絲繩單根長度約7m，直徑選用43mm；副吊扁擔下鋼絲繩單根長度約為121m，直徑選用43mm。以上經驗算，均滿足吊裝要求。

7.2 主、副吊扁擔驗算

主扁擔采用鋼管+鋼板組合加工，材料使用Q235鋼材，主板厚度50mm（副吊主板30mm），加強板厚度30、40mm（副總加強板30mm），加強管選用?400×8mm鋼管，規格尺寸如下圖。通過對主、副吊扁擔計算荷載、抗彎、擠壓等驗算滿足吊裝要求。

圖4 主吊扁擔規格尺寸示意圖

圖5 副吊扁擔規格尺寸示意圖

7.3 吊攀驗算

7.3.1 A1a、A1b、A2、B1、B2型地墻鋼筋籠吊點驗算

1) 主吊吊環鋼筋抗拉強度計算

本工程由于鋼筋籠較重，為確保吊裝安全，吊環采用雙拼φ40圓鋼，計算書如下：

吊環筋抗拉強度容許值：[fv]=（3.14×20×20）×210N/mm2=263.7KN

主吊吊點所承受的最大拉力是鋼筋籠拼裝后拎直時四個吊點受力時，吊點鋼筋所受最大拉力為59.12÷4＝147.8KN。

安全系數取1.5時，fv=147.8KN <[fv]/1.5=175.8KN 滿足需要。

2) 副吊吊環鋼筋抗拉強度計算

本工程由于鋼筋籠較重，為確保吊裝安全，吊環采用雙拼φ28圓鋼，計算書如下：

吊環筋抗拉強度容許值：[fv]=（3.14×14×14）×210N/mm2=129.2KN

吊攀吊點所承受的最大拉力是鋼筋籠拼裝后拎直時十個吊點受力時，吊點鋼筋所受最大拉力為413.8KN÷10＝41.4 KN。

安全系數取1.5時，fv=41.4KN <[fv]/1.5=86.13KN 滿足需要。

7.3.2 B3a、B3b、C、D型鋼筋籠吊點驗算類似A1a

8 鋼筋籠吊裝施工

本工程地下連續墻鋼筋籠較長、較重，根據工程特點及設計配筋特點，根據上述特點和以往工程施工經驗，我司采取雙機抬吊，整體一次入槽的吊裝方案。

鋼筋籠吊裝前，由吊裝組人員對吊具進行安全可靠性檢查，檢查吊具的鋼絲繩磨損度與是否有斷絲現象，卸扣是否變形與滑牙，起吊設備的運轉調試是否正常以及設備的的吊鉤與鋼絲繩是否完好，如檢查不合格應作報廢處理并立即更換相應吊具，以確保起吊安全[3]。

地墻鋼筋籠主吊選用型300T履帶吊車，副機選用180T履帶吊車。雙擊抬吊具體步驟如下：

8.1 吊裝施工步驟

圖6 吊裝施工步驟示意圖

校核鋼筋籠入槽定位的平面位置與高程偏差，并通過調整位置與高程，使鋼筋籠吊裝位置符合設計要求。

9 結語

該工程地下3-4層，局部基坑挖深達23.9M。同時采取了地下連續墻、圍護排樁、鉆孔灌注樁等等多種施工工藝和施工方案，且地基為上海較為典型的地基類型，值得共同探討和互相學習。超長超重地下連續墻鋼筋籠施工較為困難和復雜，借本文與同行進行交流，不足之處請指正。