邻近高架桥地连墙钢筋笼吊装技术的应用

郭海华

（中铁十二局集团铁路养护工程有限公司，四川成都 610073）

0.引言

地铁车站地连墙钢筋笼通常比较长，重量比较大，结构刚性较小，是车站容易发生危险事故的区域，在相邻的高架桥地连墙钢筋笼吊装中，安全风险率较高。本文以天津轨道交通泰达站车站邻近津滨轻轨9 号线高架桥地连墙为案例进行分析，了解到地连墙钢筋笼吊装难点，并且做好各个方面的分析，为今后类似的高架桥地连墙钢筋笼吊装施工提供帮助[1]。

1.工程概况

在泰达站主体建设中，周边分布着高架桥，其结构外部边缘和轻轨高架桥最小位置只有7.9m 的距离。根据设计方案的要求，该地连墙结构厚度800mm，墙体结构长度为46m，钢筋笼45.5m，采用C40P8 混凝土，以工字钢进行接头。经过技术人员现场勘察，发现整个施工区域的地质条件比较特殊，经过全方面的分析，确定应用整体吊装的施工方式。

2.准备工作

2.1 钢筋笼最大重量计算

根据设计图纸进行测量计算分析，“一”字型地连墙长度为45.5m，宽度为6m，重量为41.402t，再加上其他辅助性的设施，整个吊装施工工程量为58.902t，为该项目的重量最大的钢筋笼。

2.2 场地布置

整个施工场地应用37 灰土换填，深度为1m 左右。经过现场全面拆除、清理后，再应用20t 压路机碾压施工，以确保整个施工现场的路面结构达到强度、稳定性的要求。

应用动力触探方式检测承载力，经过检测发现，该项目地基承载力超过180KPa，履带吊履带尺寸为10.71×1.62m2。180KPa ＞4.59×103/10.71/1.62/2= 142.65KPa。因此，承载力性能符合工程的施工要求。

现场施工道路建设材料为C30,30cm 厚Ø14 @200mm×200mm 双层钢筋混凝土路面，承载性能合格，达到大型吊装设备运行要求，不会发生严重的施工风险。

在适当位置布置钢筋加工平台，满足钢筋笼加工安装及吊装要求。

2.3 钢筋笼吊点设置

2.3.1 吊点设置

分析了解钢筋笼的长度、重量以及现场吊装条件等要素，主吊采用400t 履带吊，副吊采用150t 履带吊，以满足现场施工要求。在钢筋笼结构内，包含4 排纵向桁架筋，间隔4m 焊接一道横向桁架筋，并且吊装部位应增加横向桁架筋[2]。

根据公式q=G×L/S（其中G=590KN 为钢筋笼总重；L 为每榀桁架所承受部分重力的距离；S=273m2为钢筋笼的平面面积）得：

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

故取q=2.718KN/m 进行计算验证。

G=590KN 钢筋笼总重；

q=2.718KN/m 一榀纵向桁架每米受力；

Wz=Iz/ymax=389cm³ 钢筋对Z 轴抗弯截面系数；

E=210GPa 钢筋弹性模量。

2.3.2 计算吊点最长距离

在钢筋笼的起吊环节，确定钢筋笼挠度ωmax=5qL4/(384EIz)

经过计算分析，钢筋笼应布置5 排吊点，主吊2 排吊点，副吊3 排吊点。

2.3.3 纵向吊点

在高架桥一侧的地连墙钢筋笼设计长度为45.5m，为了使得结构受力达到均匀性要求，应按照下图1 进行吊点计算分析。

图1 纵向吊点示意图

通过分析了解弯矩平衡定律，正负弯矩一致的条件下，受弯矩最小的原理，计算如下图2：

图2 纵向钢筋笼弯矩示意图

分析了解多跨连续梁的受力条件，当L1=L6，L2=L3=L4=L5时，整个结构的受力是基本上平衡的。其中，最佳平衡为：+M=-M。

+M=（1/2）qL1

-M=（1/8）qL2-（1/2）qL1

其中：q 为均布荷载；M 为弯矩；L 为钢筋笼总长。

但是因为L1是钢筋笼头吊点部位，分析了解水平、垂直条件的情况，所以根据需要将L1选取在地连墙顶1m 位置上，这就是整个地连墙的第一道水平筋的部位上，其他吊点则要结合具体的钢筋笼重心确定。

分析了解到现场吊装的情况，钢筋笼长度不同情况下，按照下表1 布置吊点。

表1 钢筋笼纵向实际吊点长度表

2.3.4 横向吊点

在长度为6m 的钢筋笼中，吊点设置极为重要，可以按照下图3 布置。

图3 标准幅钢筋笼主吊主钩横向吊点布置

2.4 钢筋笼吊装安全性验算

2.4.1 荷载简化

在荷载计算中，按照58.902t 进行计算分析，确定计算长度为45.5m，按照图1 设计吊点间距。

2.4.2 吊点受力分析

在针对45.5m 的钢筋笼进行水平吊时，分析受力条件，可见图4。

图4 钢筋笼受力示意图

通过计算起吊平衡状态，可以得出下式：

由（1）、（2）两式可得：T1’=9.68t T2’=19.77t

因此，在钢筋笼的平吊作业环节，主吊受力为2T1’=19.37t，副吊受力为2T2’=39.54t。

2.4.3 吊车验算

第一，400t 主吊验算。

如果钢筋笼全部是应用主吊吊升作业，此时垂直高度应是下述几项之和：

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

（1）荷载验算。按照查表数据可以确定，主吊400t的臂长为66m，回转半径12m 时，其最大允许吊装重量为153.5t。按照我国国家标准规定，安全系数按0.8 计算，即153.5×0.8=122.8t>58.9t，所以吊装力达到要求，符合现场吊装作业的要求。根据我国的安全标准规定，在起重机带负荷行走时，其吊装荷载不能超过允许最大吊装荷载的70%，即153.5×0.7=107.45t>58.9t,可以满足吊装行走安全性的要求。同时，在吊装操作中，其吊臂的角度应在83°以下，而本次吊装设备的回转半径12m，臂长为66m 的情况下，吊臂角度=arccos（12/66）=79.524°，此时起重垂直高度=66×sin79.524°=64.90m>64.1m，达到吊装的要求。

（2）碰臂验算。以本次主吊的臂长、半径等方面参数进行计算分析，最终确定钢筋笼顶部和吊车臂杆间距最小是0.15m，横吊梁与臂杆的间隔距离为1.33m。

第二，150t 副吊验算。

150t 履带吊当臂长为37m 时，回转半径10m 时，起重量为58.9t。根据我国的国家标准要求，应用双机抬吊的方法，起吊时的重量应控制在两台设备允许重量的70%以内，单机起吊荷载控制在允许荷载的80%以内，副吊按照不超过75%计算，即最大允许吊装荷载为58.9×75%=44.175t，最大起重量为64.6t×70%=45.22t ＞44.175t，完全达到本次吊装作业的要求[3]。

2.4.4 吊具验算

吊装中使用的钢丝绳、吊环、滑轮、横吊梁、吊筋、吊点焊处及穿杠等均需进行验算，满足吊装要求。

3.吊装工艺及流程

3.1 吊装前准备工作

路面制作为钢筋混凝土路面形式，满足主吊行走的要求。

对周边现场的条件进行检查，消除对主吊行走时产生的负面影响，消除各种不利因素才能满足吊装安全性的要求。

在吊装前，各种机具、人员必须及时就位，吊装人员组织落实，具备一定的经验和吊装技术，特种作业岗位必须持有国家相关部门颁布的证书，并且现场的指挥人员以及其他岗位人员加强沟通，协调处理各项工作，确保吊装顺利进行。

在吊装前，需要对吊装工序、口令以及安全性要求进行交底，确保吊装人员对钢筋笼的形式、尺寸、单件重量等全面了解。

吊装工作开始前，对钢丝绳、卸扣等全面检查，达到受力条件的要求，并进行吊车试运转作业，在没有任何故障问题后，才能开始吊装施工。

3.2 吊装工作顺序

3.2.1 钢筋笼制作

按照设计要求在平台制作钢筋笼，但是要分析考虑到吊车停放位置的合理性，使得钢筋笼安装方向符合要求。钢筋笼吊装焊接的焊缝必须达到饱满性要求，没有存在漏焊等情况。

3.2.2 吊车就位

在钢筋笼制作结束后，加强质量检查验收，监理工程师验收合格后，吊车行驶到吊装部位，主吊机在临近槽段的位置，并且两台吊机的位置合适。

3.2.3 钢筋笼吊装

（1）平抬起吊。按照规定的吊装工艺要求将主吊、副吊和钢筋笼各个吊点连接。对全部索具进行检查，没有任何杂物和不稳定的情况。

先将钢筋笼吊升到距离地面0.5m 的位置上，随时关注吊点、钢筋笼以及加固点，没有任何弯曲、变形的问题，如果有安全隐患，需要放置在地面，再次进行加固检验，合格后报验。

（2）倾斜提升。缓慢提升钢筋笼，副吊应保证和地面有0.5m 距离向主吊缓慢移动，让钢筋笼有一定的倾斜。

（3）吊臂旋转。吊升钢筋笼之后，主吊向左或者向右旋转、副吊转动到合适位置上，直到钢筋笼和地面保持垂直状态。

（4）水平运输。钢筋笼达到垂直后，静止5min 的时间，在完全静止后，然后将130t 副吊钢扁担拆除，并和吊装作业范围有足够的距离。主吊单独承载时，钢筋笼缓慢地移动到地连墙槽孔部位。

（5）吊放入槽。主吊将钢筋笼移动到地连墙槽孔部位，对正后垂直放入到槽段内。在下放时，逐一将穿杠抽出，并拆除索具。

钢筋笼下入到槽内，下放速度持续减慢，不能强行压入槽内，如果有阻力存在，应及时吊升起来，在处理后应再次吊放。钢筋笼达到稳固性后，开始安装导管结构，并灌注混凝土施工。

3.3 钢筋笼措施筋布置

为了预防在吊装、搬运环节出现变形的问题，钢筋笼标准段纵向桁架数量设置4 榀，横向桁架设置12 道。将钢筋笼纵向、横向桁架作为起吊桁架，吊点设在纵、横桁架交点处。对于转角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设“人字”桁架和斜拉杆进行加强，各主吊和副吊吊点使用φ32 圆钢与起吊桁架双面满焊。

4.起重吊装安全保证措施

第一，严格监控测量，落实信息化施工。

在施工前：（1）高架桥上设置监测点，并且明确具体的初始值，整个施工过程应做好监控量测工作。（2）高架桥检测与鉴定，为现场发生安全事故提供必要的支持，及时纠正不良操作的现象。

在施工过程中：（1）相邻高架桥沉降、变形、倾斜、裂缝等全面监测；（2）监测地下水位变化情况。（3）监测环节要落实监测评率，根据施工进度随时进行，如果发现现场变化剧烈或者有变形倾向，应增加监测的密度。对于已经发生的问题，应及时和相关单位人员保持联系，总结出处理意见和措施。

第二，相邻高架桥一侧的地连墙先制作一道CSM 搅拌墙，墙体结构厚度为800mm，和地连墙深度保持一致，避免在施工中出现坍塌的风险。此外，现场施工环节还要保证泥浆性能合格，成槽速度满足要求。

第三，盾构井段地连墙施工机械，需要在承载性能合格的道路上行驶，加强监测和控制极为重要，确保承载性能达到142.65kpa。道路硬化加强为C30,30cm 厚Ø14@200mm×200mm 双层钢筋混凝土路面，符合施工要求，避免发生倾覆的风险。

第四，履带吊根据预先设定的路线行驶，钢筋笼转换在特定区域内完成。转换工作结束后，主吊根据规定路线行驶到槽口上部，然后安装钢筋笼。在钢筋笼吊装中，履带吊大臂从背向高架转向和轻轨高架平行方向，防止出现倾覆的情况。

第五，地连墙的钢筋笼质量按照下述要求控制：（1）加强钢筋笼质量检验，任何指标和性能参数合格。（2）纵向、横向桁架钢筋都符合要求，钢筋笼达到吊装刚度要求，从而可以消除施工风险问题。（3）对于横向桁架、纵向桁架、吊筋等结构的焊接进行检查，达到稳定、安全性标准要求。

第六，严格监控高架桥地连墙的钢筋笼吊装作业，消除安全风险。

第七，天气恶劣的条件下，比如风速超过五级、降雨、降雪、雷电等，禁止施工，防止发生安全风险。

5.结语

综合上述分析，在临近高架桥梁地连墙钢筋笼吊装工程开展中，需要考虑施工区域影响问题，要在明确施工标准的基础上从钢筋尺寸、结构吊装方式等方面做好技术优化，这样才能切实提高施工质量。