地下连续墙钢筋笼的吊装技术

闫世庆

(中国水利水电第十一工程局有限公司，广东 深圳 518000)

1 工程概况

深圳市城市轨道交通12号线机场东站为地下三层岛式站台，地下一层为4条地铁线换乘层，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。

车站外侧围护结构选用1000mm(1200mm)连续墙+内支撑方案。本站地下连续墙(地连墙)共286幅，地连墙混凝土设计强度等级为水下C35P6。连续墙厚为1000mm，局部与远期20/26号线共用围护段及预留26号线下穿条件段连续墙厚为1200mm。地连墙标准墙幅按6m宽分幅[1]。

钢筋笼最重幅BQ8000-01型，地连墙编号为WN02及WN04，经计算钢筋笼重量为38.61t(含槽段两侧接头工字钢重量)；机场东站最重幅设计参数如表1所示。

表1 机场东站最重幅参数表

2 地连墙吊装方案

2.1 吊装总体方案

本工程采取双机抬吊、整体回直入槽的吊装方案。主吊选用260t履带起重机，副吊选用130T履带起重机。钢筋笼横向吊点布置采用主吊横向4个吊点，副吊横向4个吊点的布置方式[2]。

2.2 吊装工艺流程

地连墙钢筋笼吊装流程如图1所示。

图1 地连墙吊装流程图

2.3 主、副吊确定

2.3.1 主吊臂长与工作半径确定

主吊拟采用260t履带式起重机，主要技术参数表主臂变幅仰角为取α=76°。首先确定主吊机垂直高度，钢筋笼起吊后至少离地0.3-0.5m，考虑钢筋笼吊起后能旋转180°，防止钢筋笼及主吊扁担旋转碰撞主吊臂架，AB距离应大于钢筋笼(含工字钢接头)一半宽度，AB>6×0.5=3m，取AB=3.5m。

根据履带起重机起吊示意图，则：

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。

由外形尺寸图查得主臂轴离地2.5m，即：

OE=2.5m、OD= OE/sin76°=2.58m；

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

选取260t履带吊主臂长度为60m。

回转半径R=60×cos76°=14.52m，选R=14m，查表得最大吊装重量为72.1t。

根据《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012，双机抬吊，单机荷载不超过额定起重量的80%，即最大起重量为72.1t>(38.61+4)/0.8=53.26t(钢筋笼重38.61t，考虑吊具重4t),故而满足双机抬吊要求。主吊起吊示意图如图2所示。

图2 主吊起吊示意图

2.3.2 副吊臂长与工作半径确定

同理于主吊吊车选型计算，副吊拟采用130t履带式起重机， R=12m的工况下，130t履带吊最大吊装重量为45.1t。

副吊只起辅助作用，副吊最大受力出现在钢筋笼起吊到60°角时，最大受力为钢筋笼重量及吊具重量的60%，即Q=38.61×60%+3=26.17t。通过查表可以得知，副吊最大起重量为45.1t>Q=26.17t，能够满足吊装要求。

2.4 连续墙钢筋笼吊点设置

2.4.1 钢筋笼横向吊点设置

钢筋笼横向吊点布置采用主吊横向4个吊点，副吊横向4个吊点的布置方式。对于6m标准墙幅，进行受力平衡计算确定吊点的位置。钢筋笼横向弯矩计算图如图3所示。

图3 钢筋笼横向弯矩计算图

主、副吊横向吊点计算如下：

+M=-M
+M=1/2qL12；-M=1/8qL22-1/2qL12

(1)

式中：q为均布载荷；M为弯矩。

又有2L1+3L2=6m；

故：L1=0.57m，L2=1.62m。

2.4.2 钢筋笼纵向吊点设置

钢筋笼纵向吊点布置采用主吊纵向2排吊点，副吊纵向2排吊点的布置方式。对于6m标准墙幅，进行受力平衡计算确定吊点的位置。同理可得，L1=3.59m，L2=10.15m

因此， B、C、D、E四点分别距笼顶3.59m、13.74m、23.89m、34.04m起吊时弯矩最小。但实际吊装过程中B、C中心是主吊位置，AB距离影响吊装钢筋笼，且AB为冠梁处钢筋。根据技术数据和实际吊装经验， AB设置为0.95m，结合实际施工便利与地下墙预埋钢筋位置，BC之间距离调整为12m，为防止主吊副吊不协调导致钢筋笼散架， CD间距设置为9.18m，相应副吊吊点DE调整为12m，EF在尾吊段FE=3.5m,其他各点位置也做适度的调整，如图4所示。

图4 钢筋笼纵向吊点示意图

2.5 吊装钢丝绳确定

2.5.1 主吊扁担上挂钩下钢丝绳确定

连续墙钢筋笼单幅最大重量为38.61t，扁担及索具自重按4t计，主吊钢丝绳受力按钢筋笼完全被主吊吊起时确定。主吊扁担上共设置2根钢丝绳与吊机吊钩相连，单根长4m，两边各一道，此时钢丝绳夹角为68°，则单根钢丝绳最大受力为：

Fmax=(38.61+4)/2/sin68°=22.98t。

钢丝绳采用6×37+1,由《起重吊装常用数据手册》查得，采用直径60.5mm钢丝绳，钢丝绳横断截面积为1366.28mm2，破断拉力1566.2kN。选用钢丝绳公称强度为1850MPa，则安全系数经计算得：

K=T/F=1566.2×1850/1400/(22.98×10)=9.01>8(查《起重吊装常用数据手册》可知：钢丝绳的容许安全系数为8)，满足要求。

2.5.2 主吊扁担下挂钢丝绳确定

主吊扁担下钢丝绳同样在钢筋笼被主吊完全吊起时，受力最大，主吊扁担下设4根钢丝绳，单根长20m，此时钢丝绳夹角为53°角，其最大受力为：

F=38.61/8/sin53°=6.04t

钢丝绳采用6×37+1，直径36.5mm，钢丝绳横断截面积为503.64mm2，破断拉力578.1kN。选用钢丝绳公称强度为1850MPa，则安全系数经计算得：

K=T/F=578.1×1850/1400/(6.04×10)=12.65>8(查《起重吊装常用数据手册》可知：钢丝绳的容许安全系数为8)，满足要求。

2.5.3 副吊扁担上钢丝绳确定

吊装钢筋笼的副吊钢丝绳拟使用直径52mm的6×37+1钢丝绳，单根长3m，两边各1道，共2根，钢丝绳横断截面积为1003.8mm2，破断拉力1152.1kN。副吊起重重量按钢筋笼重量60%取值，钢筋笼重量为38.61t，索具按3t计，则单根钢丝绳最大受力为：

Fmax=(38.61×60%+3)/2/sin60°=15.1t。

选用钢丝绳公称强度为1850MPa，则安全系数经计算得：K=T/F=1152.1×1850/1400/(15.1×10)=10.08>8(查《起重吊装常用数据手册》可知：钢丝绳的容许安全系数为8)，满足要求。

2.5.4 副吊扁担下钢丝绳确定

副吊在钢筋笼与地面夹角60°时受力最大，为钢筋笼最大自重的60%，即：38.61×60%=23.17t，副吊扁担下设4根钢丝绳，单根长度24m，则单根钢丝绳受力为：F=23.17/8/sin60°=3.34t。

钢丝绳采用6×37+1，直径28mm，钢丝绳横断截面积为294.52mm2，破断拉力337.8kN。钢丝绳公称强度为1850MPa，则安全系数经计算得：

K=T/F=337.8×1850/1400/(3.34*10)=13.36>8(查《起重吊装常用数据手册》可知：钢丝绳的容许安全系数为8)，满足要求。

2.6 地基承载力计算

根据现场实际情况，机场东站重机吊装临时道路采用钢筋混凝土路面，路基采用毛石或道渣等硬质材料进行分层填筑，每层≤300mm，并用振动力≥20t级的压路机往返多次压实，填筑厚度按80cm考虑。路面采用C30混凝土，厚30cm，宽10m，铺设Φ16@200单层双向钢筋网。

260t履带吊在起重38.61t钢筋笼时，总重量为约297.61t。

吊装最重钢筋笼时进行验算如下：重机吊装场道路结构总厚度为110cm，其地基垫层的压力扩散角可取值为30°，考虑极限状态下主吊吊装单边承重，通过压力扩散至重载路面地面下时其总的接触面积为：(8.39+tan30°×1.1×2)(履带长)×(1.2+tan30°×1.1×2)(履带宽)=23.86m2。

根据安全储备需要，考虑不均衡系数为1.2，所以其总压力为N=297.61×9.8×1.2=3500kN。

所以3500/23.86=146.7kPa<180kPa，根据地基承载力检测报告该部位的地基承载力为180kPa，满足施工需求。

2.7 卸扣验算

卸扣的选择按主副吊钢丝绳最大受力选择。主吊卸扣最大受力在钢筋笼完全竖起时，副吊卸扣最大受力在钢筋笼平放吊起时[3]。

2.7.1 主吊卸扣选择

1)主吊扁担上部卸扣选择：最大受力在钢筋笼吊成垂直完成后，此时扁担上部4个卸扣此时扁担上部卸扣所受荷载(含工索具)P=(38.61+4)/2/sin68°=22.98t。

选用高强50T卸扣2只。

2)主吊钢筋笼上卸扣选择：主吊钢筋笼上卸扣受力计算：主吊钢筋笼上吊点共8个，卸扣承受38.61t钢筋笼(不含工索具)的重量，每个卸扣承受荷载P1=38.61/8/sin53°=6.04t。

选用20T卸扣8只。

2.7.2 副吊卸扣选择

1)副吊扁担上部卸扣选择：最大受力在上部钢筋笼起吊至60°时，副吊承受钢筋笼重量的60%，扁担上部卸扣所受荷载为(含索具)P=(38.61*60%+3)/2/sin60°=15.11t。

选用高强35T卸扣2只。

2)副吊钢筋笼上卸扣选择：副吊钢筋笼上卸扣受力计算：副吊钢筋笼上吊点共8个，卸扣承受Q=38.61*60%=23.17吨钢筋笼(不含工索具)的重量，每个卸扣承受荷载P2=23.17/8/sin60°=3.34t。

选用15T卸扣8只。

3 结 语

在进行地连墙钢筋笼的吊装过程中，起重机械的选择、吊点位置的确定等相应参数关系到地连墙钢筋笼吊装的成败，因此制定详细的吊装方案对吊装施工的安全起到至关重要的作用。在本车站在对地连墙钢筋笼的吊装过程中吊装安全及质量得以保证。