探討橋梁項目深大基坑門吊垂直取土施工技術

周 航

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

深大基坑的傳統取土方式是采用履帶起重機+抓斗，但因其承載能力有限，通常設置5 m3以下的卸料斗，工程效率低下。因設備本身性能，不能整體一次性裝車，土石方必須先在工地上進行臨時堆料，造成二次運輸，既浪費了大量的機械，又不利于環保[1-3]。該文結合某高速公路橋梁施工的實際情況，對深大基坑門吊垂直取土施工技術進行了總結。

1 工程概況

某高速公路橋梁工程，全長2 390.18 m，設計橋面寬度33.5 m。主橋設計為（1 480+453.6）m 雙塔雙跨鋼桁梁懸索橋。該橋梁錨碇基坑開挖土石方設計總量為117 823 m3，根據開挖規模，共布置4 套門式起重系統，5 臺反鏟挖掘機。該項目采用深大基坑門吊垂直取土施工技術方案，取得了良好的經濟效益。

2 工藝原理

該施工技術的基本原理是：利用門式起重機和門架鋼結構構成的固定式門式起重機，進行土石方的垂直吊裝，并配有可自由開閉的大型吊斗，通過安裝在門架上的鋼索，自動開啟和關閉斗門，將土石方一次性整體裝卸，施工過程簡單高效[4-5]。

3 施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程，見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

4 施工技術要點

4.1 施工準備

（1）材料準備：該施工技術所使用的主要材料見表1。

表1 主要材料表（1 套門式起重系統）

（2）機具準備：該施工技術所使用的主要機具見表2。

表2 主要機具（1 套門式起重系統）

（3）場地準備：基坑周邊均勻對稱布置4 套門式起重系統，用以基坑渣土垂直吊運。場地布置見圖2～4。

圖2 基坑開挖施工場地布置圖

（4）門架預埋件準備：門架預埋件在加工班制作，由30 mm 鋼板、10×10 角鋼、Φ25 鋼筋組成，角鋼上部在30 mm 鋼板開槽穿篩焊接，下部開孔設置6 層Φ25 抗拔鋼筋。門架支腿預埋件分別設置在帽梁以及環道上。

圖3 基坑開挖門架布置圖

圖4 門架預埋件構造圖

4.2 卸渣斗設計加工

基坑開挖中，常規的卸渣斗容量不超過5 m3，裝滿一輛20 m3自卸汽車需垂直升降4 次，嚴重影響施工效率，現設計并制造了容量為20 m3的卸渣斗，與裝載量為20 m3自卸式汽車配套使用，僅需1 次升降即可完成裝車，極大地提升了出渣效率。卸渣斗三維構造見圖5。

圖5 卸渣斗三維構造圖

4.3 門架拼裝

錨碇出土門架長19.64 m，寬6 m，高11.3 m，門架拼裝的主要步驟如下：

（1）在環道旁邊的平地上，將運至施工現場的門架桿件拼接成桁架片[6]。

（2）先利用1 臺汽車吊將帶斜撐的桁架片吊裝定位，測量合格后進行柱腳焊接固定。

（3）再利用2 臺汽車吊，分別吊裝另一側桁架片與橫向端梁，定位測量合格后與之前的桁架片連接成整體框架結構。

（4）最后進行門架頂部施工平臺以及防護欄桿安裝。

4.4 起重系統安裝

（1）門架起重系統采用QD50 t 橋式起重機，QD50 t橋式起重機軌距6 m，起重量為50 t，起升高度40 m，起升速度2.8 m/min，主要由行走系統和提升系統兩部分組成。

（2）行走系統是卸渣斗在基坑內外之間水平移動的主要裝置，采用軌道式行走方式[7]。

（3）提升系統是卸渣斗在基坑內垂直移動的主要裝置，主要通過電力啟動門機小車，帶動卸渣斗垂直取土，達到施工目的。

4.5 門式起重系統試運行

門式起重系統正式投入使用前，應先進行試運行，試運行主要分為空載試驗、靜載試驗和動載試驗三個部分。

（1）空載試驗：在空載條件下按照設計要求進行小車運行、吊具起升等動作的操作，并且進行起升高度、下降深度、小車運行機構等限位試驗，至少重復進行3個循環[8]。

（2）靜載試驗：根據現行規范要求，起升機構在跨中和有效懸臂處按照1.25 倍的額定起重量加載，加載后起升離地20 cm，懸空時間不少于10 min，重復3 次。試驗后，檢查是否符合以下要求：

1）門架結構未產生永久變形；

2）焊縫未產生裂紋、主要零部件無損壞；

3）主梁懸臂端變形符合要求等。

（3）動載試驗：根據規范要求，起升機構按照1.1倍的額定起重量加載，各機構分別進行試驗。按其工作循環，對每種動作在整個運動范圍內做反復起動和制動。檢查是否符合以下要求：

1）各機構工作平穩，無異常聲響；

2）空中起動時，未出現反向動作與下滑現象；

3）試驗后，提升系統、制動系統、電氣系統等各機構及門架各構件無損壞。

4.6 垂直取土出渣

門式起重系統試運行完成后，即開始進行正式垂直取土出渣。主要施工步驟如下：

（1）將空卸渣斗下放至基坑開挖地面上，通過挖掘機將基坑開挖土石方轉運至卸渣斗內。

（2）卸渣斗裝滿后，起動橋式起重機提升系統，勻速提升卸渣斗。

（3）起動橋式起重機行走臺車，勻速行走至自卸式汽車尾箱正上方時停止。

（4）下放卸渣斗至自卸汽車尾廂，打開卸渣斗底板門，再緩慢提升卸渣斗，使土石方在自重下落入車廂內。

（5）土石方卸載完成后，開走自卸汽車，卸渣斗。

（6）整個施工過程簡單、高效、全封閉進行，保持了良好的施工環境[9]。

5 質量控制要點

5.1 門架組拼質量控制

（1）門架廠內制造焊接均采用CO2氣體保護焊，構件出廠前進行焊縫質量檢查，均達到Ⅰ級焊縫質量要求。

（2）該工程桿件采用M20 和M24 的螺栓連接，施擰時分初擰、終擰兩個步驟，初擰扭矩為終擰扭矩的50%，初擰后的高強螺栓用記號筆在螺母上標記，然后再進行終擰。

（3）單個連接處的高栓由螺栓群中央向外擰緊，且在構件連接兩端對稱施擰，高強螺栓的初擰、終擰應在同一天完成。

（4）當天擰好的螺栓應在4 小時之后24 小時之前進行檢查，檢查扭矩誤差不得大于使用扭矩值的±3%。

5.2 門式起重系統安裝質量控制

（1）采用100 t 吊車，完成一次整體吊裝和下落。門架鋼結構安裝就位后，用斜拉式鋼索牽引吊索，調節門腳，使垂直度、直線度滿足要求，并將門腳拉索系緊，以防傾覆。

（2）在門架鋼構支架、預制件焊接完畢后，由具備專業檢驗資質的機構對其進行檢驗。

（3）橋式起重機軌道安裝，要求相同斷面上兩軌的高度差不超過4 mm，軌距不超過3 mm。

6 結論

該高速公路大橋，橋頭錨碇基礎施工階段，采用了深大基坑門吊垂直取土施工技術。在施工工期緊、任務繁重的背景下，施工安全高效，圓滿完成了建設任務，該施工工藝具有以下優點：

（1）工效高：在基坑開挖過程中，利用門式起重機和卸渣斗，將土石方直接整體一次性裝車，不需要臨時堆料和二次運輸，極大提高了基坑開挖的效率。

（2）自動化程度高：只需對吊車進行操作，工人在工作時的體力消耗較少，工作強度較低。

（3）施工質量高，安全性高：門式起重機在豎向取土時安全性高、穩定性好、起吊性能好，可大幅度減少吊裝次數，降低施工風險。

（4）低環境污染：使用了門式提升系統和卸渣斗吊排渣，全工序在相對密閉的環境下進行，避免了土壤對周圍環境的污染，同時降低了粉塵對周圍居民的影響。

（5）經濟性好：懸索橋施工過程，出土門架也可用于后續的主、散索鞍的吊裝，一次投入，多次利用，經濟效益顯著。