基于受限空间的超长地下连续墙钢筋笼整体吊装施工控制研究

苗壮壮 武斌

中电建市政建设集团山东工程有限公司 山东 济南 250031

引言

因为超长地下连续墙钢筋笼本身的特殊性，既体积大、重量大、刚度小、作业空间有限，在施工过程中既要保证钢筋笼的强度、刚度和整体性，还要注意作业人员和机械设备伤害。在地下连续墙钢筋笼吊装施工中，由于场地条件限制，钢筋笼无法一次吊装入槽，而只能在受限空间内进行分步、多次起落转移。在此过程中，由于吊点位置不同、起吊方式不同、下放速度不同等因素影响，钢筋笼在吊装过程中会出现不同程度的弹性变形。为防止钢筋笼过大变形，发生结构性破坏，必须对钢筋笼吊装过程进行跟踪监测以保证其安全，并根据监测数据及时调整优化。

1 工程概况

该隧洞工程进口为素填土区，洞口左上方为选矿厂洗矿池。洗矿池为土体堆积形成，稳定性差，透水性强，为了防止左侧边坡垮塌危险，确保隧洞进口段施工安全和工期因素，故设计为地下连续墙结构。地下连续墙控制桩号为K7+794～K7+867，控制长度为73m，共分为26幅，其中22幅为标准分段，分段为直线型，长度均为6m；剩余4幅为非标准分段，其中两个分段为直线型，长度均为4m，另外两个分段为L型，长度分别为4.6m（见图1）。

本工程地下连续墙最大深度为34.29m，最大钢筋笼重量为34t。钢筋笼标准段外形尺寸最大为34.29m×6m×1m，最大吊装高度约为45m，最大起重重量约为36t（包括钢筋笼、预埋件、钢丝绳、扁担梁重量）。

为降低吊装风险，本着安全第一原则，对槽段施工顺序进行优化，确保较浅槽段先行施工，这样工字钢即可安装在笼体较轻的槽段，减轻较深槽段钢筋笼整体重量[1]。

2 技术原理

本工程采用220t的汽车吊作为钢筋笼起吊的主吊，根据钢筋笼长度和吊具长度即钢筋笼吊起后离地高度，可确定主吊吊起后高度最大为50m，考虑钢筋笼吊起后防止钢筋笼旋转碰撞主吊臂架，经计算主吊回转半径r=9m，根据吊车性能参数确定主吊臂长45m，工作半径9m，最大起吊重量为43.6t＞36t。

副吊最大受力出现在钢筋笼起吊到60度角时，最大受力为钢筋笼重量及吊具重量的60%，即Q=34×60%+2=22.4t

根据130t汽车吊主臂起重性能表，可知130t汽车吊主臂长38.4，工作半径在10m范围内，吊装重量为33.3t，满足吊装要求。

整体吊装技术原理：首先根据钢筋笼重量，计算主吊吊起高度及起重臂长度，根据相关规范确定主吊主吊臂尺寸。考虑到钢筋笼在运输过程中可能发生扭转，必须采取相应措施保证钢筋笼起吊时不发生扭转，为此在起吊前，必须先确定起吊时钢筋笼是否处于水平状态，若不是，则在钢筋笼尾部用角钢制作一个旋转中心（钢筋笼离地面最大距离即为旋转中心），计算该旋转中心距离地面的高度。钢筋笼起吊过程中，利用塔吊的起重臂长度，通过吊具的调整和钢筋笼起吊高度控制，确保钢筋笼在起吊后不发生扭转。钢筋笼吊起后，由现场监理人员及总包单位技术人员进行检查，确保钢筋笼不发生扭转。

3 钢筋笼关键部位应力和变形控制措施

3.1 钢筋笼吊点的合理布置

考虑到该工程地下连续墙钢筋笼吊装时，钢筋笼的起吊、下放过程中需要多次调整吊点位置，钢筋笼的重心随着吊点位置的变化而发生变化，对钢筋笼的稳定性影响较大，因此将钢筋笼吊点设置在钢筋笼的重心附近[2]。在起吊过程中，主吊位置与钢筋笼重心距离最小，而副吊位置与钢筋笼重心距离最大，因此在起吊过程中，钢筋笼的主吊点、副吊点应尽可能选择在钢筋笼重心附近，避免钢筋笼受力过大而造成安全事故。该工程中，主吊位置和副吊位置的选择方案主要根据设计图纸和相关规范，同时根据现场实际情况进行了多次论证。根据相关规范，当钢筋笼主吊位置位于地下连续墙内侧时，其弯矩最小；当钢筋笼副吊位置位于地下连续墙外侧时，其弯矩最小；当钢筋笼主吊位置位于地下连续墙内侧时，其弯矩最大；当钢筋笼副吊位置位于地下连续墙外侧时，其弯矩最小。

以标准钢筋笼长30m为计算，根据弯矩平衡定律，正负弯矩相等时所受弯矩变形最小的原理，由L2=2L1，2L1+4L2=30，可知L1=2.25m，L2=6.36m。因此，选择A、B、C、D、E、F六点时钢筋笼起吊时弯矩最小（见图2）。

图2 钢筋笼受力示意图

根据技术数据和实际吊装经验，在主吊段， BC段长8m，CD段取6m，在副吊段DE= L2=6.36m，取整确定DE长7m，其他各点位置也做适度的调整，EF段取8m，F点距离钢筋笼底部2m。

在起吊过程中，A（B）、C、D为主吊位置，E、F为副吊位置（见图3）。

图3 钢筋笼吊点布置图

3.2 整体吊装步骤

钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直。起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡。主吊机用16m（起吊绳）+12m（连接绳）长的钢丝绳，另外备有8m和6m的钢丝绳各两根，辅吊机用12m长的钢丝绳[3]。

3.2.1 钢筋笼整体吊装具体分六步走。第一步：指挥主、副两吊机转移到起吊位置，主吊置于第一根水平筋位置，吊机中心与钢筋笼中心相距10.0m以内。副吊置于笼底以上3m处，吊机中心与钢筋笼中心相距9m，起重工分别安装吊点的卸扣后。检查两吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始同时平吊，缓缓将钢筋笼抬离钢筋笼平台。

第二步：钢筋笼抬离钢筋平台后，主吊起钩，根据钢筋笼尾部距地面距离，随时指挥辅机配合起钩。主吊和副吊继续提升，提升过程中根据现场吊车指挥人员信号，保证副吊钢筋笼一端不会碰地，当钢筋笼提成到一定高度后，副吊停止提升动作。

第三步：钢筋笼立起过程中副吊机顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面。

第四步：钢筋笼直立后，指挥起重工卸除钢筋笼上副吊起吊点的卸扣，然后远离起吊作业范围。主吊缓慢平稳行走至地连墙槽段位置，慢慢将钢筋笼放入槽段，当钢筋笼下放至A吊点，用40mm厚搁置钢板临时搁置钢筋笼于导墙上，卸掉A吊点卸扣，同时将预留钢丝绳与B吊点钢丝绳用卸扣连接。

第五步：去掉槽钢，钢筋笼继续由主吊下放至B吊点，再用40mm厚搁置钢板临时搁置钢筋笼于导墙上，然后打开B吊点卸扣，将钢丝绳与吊筋用卸扣连接。

第六步：缓缓起吊抽出槽钢，钢筋笼完全由吊筋4个吊点共同承担受力，再由主吊缓慢将钢筋笼送放到位。

3.3 现场管理应急保证措施

3.3.1 起吊前的质量检查。由质检工程师与安全员对钢筋笼的焊接质量、吊具安全性能以及钢丝绳与吊环、吊点连接情况检查，经监理工程师验收合格后，方可起吊。起吊作业中，吊机所有动作由指挥长统一安排和指挥。

3.3.2 起吊后的检查及防护措施。正式起吊前应进行试吊，将钢筋笼平吊起身离地面约0.5m待稳定后，再次检查吊车支腿、吊具及钢筋笼是否存在变形过大的问题。如果钢筋笼发生了下沉或弯曲，则应立即停止起吊，排除问题后方再次起吊。

安排专人检查周围地面沉降情况，测量人员采用GPS对钢筋笼的定位和测量，保证钢筋笼的起吊下放精度。

3.3.3 加强应急预案培训和演练。施工前，应制定详细的应急预案，包括事故发生时的人员组织、救援措施和物资供应、人员疏散等内容，并组织演练，使施工人员在发生突发事故时能够正确地采取应急措施。建立事故应急救援体系，使现场施工人员熟悉应急预案，掌握应急操作程序和方法，提高应对突发事故的能力。

3.3.4 建立事故应急救援机制。

（1）项目部组建立以项目经理为组长，施工生产、安全、调度等部门参加的应急救援领导小组，发现险情时现场带班人员、作业班组长、安全员有权停止施工，组织现场人员撤离到安全地域，并根据应急救援预案开展工作。

（2）事故现场救援处置工作结束后，积极配合上级有关部门的全面的调查、检测、分析和评估工作。通过事故调查评估，总结经验教训，完善工程安全事故预防措施和应急救援预案[4]。

4 结束语

随着国内大基建的快速发展，地下连续墙施工技术应用日益广泛。特别受工期限制，施工环境复杂，多工种交叉作业的影响，对超长地下连续墙钢筋笼整体吊装施工控制技术提出了更高要求。施工过程中，对于超过一定规模的危大工程必须组织专家评审，严格按照施工规范及相关评审意见进行组织施工。针对本工程钢筋笼的结构形式及施工难点，通过优化槽段施工顺序和钢筋笼吊装方案，加强现场管理和建立事故应急响应机制等措施，保证钢筋笼吊装过程安全，为企业带来经济效益和社会效益，同时也为类似工程的施工提供参考。