鄰近高架橋地連墻鋼筋籠吊裝技術的應用

郭海華

（中鐵十二局集團鐵路養護工程有限公司，四川成都 610073）

0.引言

地鐵車站地連墻鋼筋籠通常比較長，重量比較大，結構剛性較小，是車站容易發生危險事故的區域，在相鄰的高架橋地連墻鋼筋籠吊裝中，安全風險率較高。本文以天津軌道交通泰達站車站鄰近津濱輕軌9 號線高架橋地連墻為案例進行分析，了解到地連墻鋼筋籠吊裝難點，并且做好各個方面的分析，為今后類似的高架橋地連墻鋼筋籠吊裝施工提供幫助[1]。

1.工程概況

在泰達站主體建設中，周邊分布著高架橋，其結構外部邊緣和輕軌高架橋最小位置只有7.9m 的距離。根據設計方案的要求，該地連墻結構厚度800mm，墻體結構長度為46m，鋼筋籠45.5m，采用C40P8 混凝土，以工字鋼進行接頭。經過技術人員現場勘察，發現整個施工區域的地質條件比較特殊，經過全方面的分析，確定應用整體吊裝的施工方式。

2.準備工作

2.1 鋼筋籠最大重量計算

根據設計圖紙進行測量計算分析，“一”字型地連墻長度為45.5m，寬度為6m，重量為41.402t，再加上其他輔助性的設施，整個吊裝施工工程量為58.902t，為該項目的重量最大的鋼筋籠。

2.2 場地布置

整個施工場地應用37 灰土換填，深度為1m 左右。經過現場全面拆除、清理后，再應用20t 壓路機碾壓施工，以確保整個施工現場的路面結構達到強度、穩定性的要求。

應用動力觸探方式檢測承載力，經過檢測發現，該項目地基承載力超過180KPa，履帶吊履帶尺寸為10.71×1.62m2。180KPa ＞4.59×103/10.71/1.62/2= 142.65KPa。因此，承載力性能符合工程的施工要求。

現場施工道路建設材料為C30,30cm 厚?14 @200mm×200mm 雙層鋼筋混凝土路面，承載性能合格，達到大型吊裝設備運行要求，不會發生嚴重的施工風險。

在適當位置布置鋼筋加工平臺，滿足鋼筋籠加工安裝及吊裝要求。

2.3 鋼筋籠吊點設置

2.3.1 吊點設置

分析了解鋼筋籠的長度、重量以及現場吊裝條件等要素，主吊采用400t 履帶吊，副吊采用150t 履帶吊，以滿足現場施工要求。在鋼筋籠結構內，包含4 排縱向桁架筋，間隔4m 焊接一道橫向桁架筋，并且吊裝部位應增加橫向桁架筋[2]。

根據公式q=G×L/S（其中G=590KN 為鋼筋籠總重；L 為每榀桁架所承受部分重力的距離；S=273m2為鋼筋籠的平面面積）得：

q1=2.718KN/m；q2=2.685KN/m；q3=2.685KN/m；q4=2.718KN/m。

故取q=2.718KN/m 進行計算驗證。

G=590KN 鋼筋籠總重；

q=2.718KN/m 一榀縱向桁架每米受力；

Wz=Iz/ymax=389cm3 鋼筋對Z 軸抗彎截面系數；

E=210GPa 鋼筋彈性模量。

2.3.2 計算吊點最長距離

在鋼筋籠的起吊環節，確定鋼筋籠撓度ωmax=5qL4/(384EIz)

經過計算分析，鋼筋籠應布置5 排吊點，主吊2 排吊點，副吊3 排吊點。

2.3.3 縱向吊點

在高架橋一側的地連墻鋼筋籠設計長度為45.5m，為了使得結構受力達到均勻性要求，應按照下圖1 進行吊點計算分析。

圖1 縱向吊點示意圖

通過分析了解彎矩平衡定律，正負彎矩一致的條件下，受彎矩最小的原理，計算如下圖2：

圖2 縱向鋼筋籠彎矩示意圖

分析了解多跨連續梁的受力條件，當L1=L6，L2=L3=L4=L5時，整個結構的受力是基本上平衡的。其中，最佳平衡為：+M=-M。

+M=（1/2）qL1

-M=（1/8）qL2-（1/2）qL1

其中：q 為均布荷載；M 為彎矩；L 為鋼筋籠總長。

但是因為L1是鋼筋籠頭吊點部位，分析了解水平、垂直條件的情況，所以根據需要將L1選取在地連墻頂1m 位置上，這就是整個地連墻的第一道水平筋的部位上，其他吊點則要結合具體的鋼筋籠重心確定。

分析了解到現場吊裝的情況，鋼筋籠長度不同情況下，按照下表1 布置吊點。

表1 鋼筋籠縱向實際吊點長度表

2.3.4 橫向吊點

在長度為6m 的鋼筋籠中，吊點設置極為重要，可以按照下圖3 布置。

圖3 標準幅鋼筋籠主吊主鉤橫向吊點布置

2.4 鋼筋籠吊裝安全性驗算

2.4.1 荷載簡化

在荷載計算中，按照58.902t 進行計算分析，確定計算長度為45.5m，按照圖1 設計吊點間距。

2.4.2 吊點受力分析

在針對45.5m 的鋼筋籠進行水平吊時，分析受力條件，可見圖4。

圖4 鋼筋籠受力示意圖

通過計算起吊平衡狀態，可以得出下式：

由（1）、（2）兩式可得：T1’=9.68t T2’=19.77t

因此，在鋼筋籠的平吊作業環節，主吊受力為2T1’=19.37t，副吊受力為2T2’=39.54t。

2.4.3 吊車驗算

第一，400t 主吊驗算。

如果鋼筋籠全部是應用主吊吊升作業，此時垂直高度應是下述幾項之和：

H=b+h0+h1+h2+h3+h4=11+0.6+3+3.5+45.5+0.5=64.1m。

（1）荷載驗算。按照查表數據可以確定，主吊400t的臂長為66m，回轉半徑12m 時，其最大允許吊裝重量為153.5t。按照我國國家標準規定，安全系數按0.8 計算，即153.5×0.8=122.8t>58.9t，所以吊裝力達到要求，符合現場吊裝作業的要求。根據我國的安全標準規定，在起重機帶負荷行走時，其吊裝荷載不能超過允許最大吊裝荷載的70%，即153.5×0.7=107.45t>58.9t,可以滿足吊裝行走安全性的要求。同時，在吊裝操作中，其吊臂的角度應在83°以下，而本次吊裝設備的回轉半徑12m，臂長為66m 的情況下，吊臂角度=arccos（12/66）=79.524°，此時起重垂直高度=66×sin79.524°=64.90m>64.1m，達到吊裝的要求。

（2）碰臂驗算。以本次主吊的臂長、半徑等方面參數進行計算分析，最終確定鋼筋籠頂部和吊車臂桿間距最小是0.15m，橫吊梁與臂桿的間隔距離為1.33m。

第二，150t 副吊驗算。

150t 履帶吊當臂長為37m 時，回轉半徑10m 時，起重量為58.9t。根據我國的國家標準要求，應用雙機抬吊的方法，起吊時的重量應控制在兩臺設備允許重量的70%以內，單機起吊荷載控制在允許荷載的80%以內，副吊按照不超過75%計算，即最大允許吊裝荷載為58.9×75%=44.175t，最大起重量為64.6t×70%=45.22t ＞44.175t，完全達到本次吊裝作業的要求[3]。

2.4.4 吊具驗算

吊裝中使用的鋼絲繩、吊環、滑輪、橫吊梁、吊筋、吊點焊處及穿杠等均需進行驗算，滿足吊裝要求。

3.吊裝工藝及流程

3.1 吊裝前準備工作

路面制作為鋼筋混凝土路面形式，滿足主吊行走的要求。

對周邊現場的條件進行檢查，消除對主吊行走時產生的負面影響，消除各種不利因素才能滿足吊裝安全性的要求。

在吊裝前，各種機具、人員必須及時就位，吊裝人員組織落實，具備一定的經驗和吊裝技術，特種作業崗位必須持有國家相關部門頒布的證書，并且現場的指揮人員以及其他崗位人員加強溝通，協調處理各項工作，確保吊裝順利進行。

在吊裝前，需要對吊裝工序、口令以及安全性要求進行交底，確保吊裝人員對鋼筋籠的形式、尺寸、單件重量等全面了解。

吊裝工作開始前，對鋼絲繩、卸扣等全面檢查，達到受力條件的要求，并進行吊車試運轉作業，在沒有任何故障問題后，才能開始吊裝施工。

3.2 吊裝工作順序

3.2.1 鋼筋籠制作

按照設計要求在平臺制作鋼筋籠，但是要分析考慮到吊車停放位置的合理性，使得鋼筋籠安裝方向符合要求。鋼筋籠吊裝焊接的焊縫必須達到飽滿性要求，沒有存在漏焊等情況。

3.2.2 吊車就位

在鋼筋籠制作結束后，加強質量檢查驗收，監理工程師驗收合格后，吊車行駛到吊裝部位，主吊機在臨近槽段的位置，并且兩臺吊機的位置合適。

3.2.3 鋼筋籠吊裝

（1）平抬起吊。按照規定的吊裝工藝要求將主吊、副吊和鋼筋籠各個吊點連接。對全部索具進行檢查，沒有任何雜物和不穩定的情況。

先將鋼筋籠吊升到距離地面0.5m 的位置上，隨時關注吊點、鋼筋籠以及加固點，沒有任何彎曲、變形的問題，如果有安全隱患，需要放置在地面，再次進行加固檢驗，合格后報驗。

（2）傾斜提升。緩慢提升鋼筋籠，副吊應保證和地面有0.5m 距離向主吊緩慢移動，讓鋼筋籠有一定的傾斜。

（3）吊臂旋轉。吊升鋼筋籠之后，主吊向左或者向右旋轉、副吊轉動到合適位置上，直到鋼筋籠和地面保持垂直狀態。

（4）水平運輸。鋼筋籠達到垂直后，靜止5min 的時間，在完全靜止后，然后將130t 副吊鋼扁擔拆除，并和吊裝作業范圍有足夠的距離。主吊單獨承載時，鋼筋籠緩慢地移動到地連墻槽孔部位。

（5）吊放入槽。主吊將鋼筋籠移動到地連墻槽孔部位，對正后垂直放入到槽段內。在下放時，逐一將穿杠抽出，并拆除索具。

鋼筋籠下入到槽內，下放速度持續減慢，不能強行壓入槽內，如果有阻力存在，應及時吊升起來，在處理后應再次吊放。鋼筋籠達到穩固性后，開始安裝導管結構，并灌注混凝土施工。

3.3 鋼筋籠措施筋布置

為了預防在吊裝、搬運環節出現變形的問題，鋼筋籠標準段縱向桁架數量設置4 榀，橫向桁架設置12 道。將鋼筋籠縱向、橫向桁架作為起吊桁架，吊點設在縱、橫桁架交點處。對于轉角幅鋼筋籠除設置縱、橫向起吊桁架和吊點之外，另要增設“人字”桁架和斜拉桿進行加強，各主吊和副吊吊點使用φ32 圓鋼與起吊桁架雙面滿焊。

4.起重吊裝安全保證措施

第一，嚴格監控測量，落實信息化施工。

在施工前：（1）高架橋上設置監測點，并且明確具體的初始值，整個施工過程應做好監控量測工作。（2）高架橋檢測與鑒定，為現場發生安全事故提供必要的支持，及時糾正不良操作的現象。

在施工過程中：（1）相鄰高架橋沉降、變形、傾斜、裂縫等全面監測；（2）監測地下水位變化情況。（3）監測環節要落實監測評率，根據施工進度隨時進行，如果發現現場變化劇烈或者有變形傾向，應增加監測的密度。對于已經發生的問題，應及時和相關單位人員保持聯系，總結出處理意見和措施。

第二，相鄰高架橋一側的地連墻先制作一道CSM 攪拌墻，墻體結構厚度為800mm，和地連墻深度保持一致，避免在施工中出現坍塌的風險。此外，現場施工環節還要保證泥漿性能合格，成槽速度滿足要求。

第三，盾構井段地連墻施工機械，需要在承載性能合格的道路上行駛，加強監測和控制極為重要，確保承載性能達到142.65kpa。道路硬化加強為C30,30cm 厚?14@200mm×200mm 雙層鋼筋混凝土路面，符合施工要求，避免發生傾覆的風險。

第四，履帶吊根據預先設定的路線行駛，鋼筋籠轉換在特定區域內完成。轉換工作結束后，主吊根據規定路線行駛到槽口上部，然后安裝鋼筋籠。在鋼筋籠吊裝中，履帶吊大臂從背向高架轉向和輕軌高架平行方向，防止出現傾覆的情況。

第五，地連墻的鋼筋籠質量按照下述要求控制：（1）加強鋼筋籠質量檢驗，任何指標和性能參數合格。（2）縱向、橫向桁架鋼筋都符合要求，鋼筋籠達到吊裝剛度要求，從而可以消除施工風險問題。（3）對于橫向桁架、縱向桁架、吊筋等結構的焊接進行檢查，達到穩定、安全性標準要求。

第六，嚴格監控高架橋地連墻的鋼筋籠吊裝作業，消除安全風險。

第七，天氣惡劣的條件下，比如風速超過五級、降雨、降雪、雷電等，禁止施工，防止發生安全風險。

5.結語

綜合上述分析，在臨近高架橋梁地連墻鋼筋籠吊裝工程開展中，需要考慮施工區域影響問題，要在明確施工標準的基礎上從鋼筋尺寸、結構吊裝方式等方面做好技術優化，這樣才能切實提高施工質量。