翁奔哲，陳南橋，何侃侃

WENG Benzhe，CHEN Nanqiao，HE Kankan

(浙江省地礦建設(shè)有限公司，浙江 杭州310012)

1 工程概況

中國(guó)人壽大廈工程位于錢(qián)江新城，在市民中心的東北側(cè)，圍護(hù)采用1000 mm 厚地下連續(xù)墻，接頭采用十字鋼板剛性接頭，成槽深度要求進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖層不小于1000 mm，連續(xù)墻成槽平均深度約為62 m。

本工程連續(xù)墻總長(zhǎng)為697 m，共分為135 個(gè)槽段，其中“一”字型墻117 幅，“L”型槽段18 幅，首開(kāi)8 幅，經(jīng)計(jì)算首開(kāi)幅B17 鋼筋籠最重(幅寬5 m)，達(dá)到了67.8 t。其中上段鋼筋籠長(zhǎng)41.4 m，重54.9 t;下段鋼筋籠長(zhǎng)19 m(構(gòu)造段)，重12.9 t。見(jiàn)圖1。

圖1 鋼筋籠現(xiàn)場(chǎng)制作圖

2 吊裝方案

2.1 吊裝方案的選擇

在地下連續(xù)墻的吊裝中一般采用整體制作整體吊裝。但是在本工程中，下部19 m 鋼筋籠為正常配筋的一半的構(gòu)造段，強(qiáng)度、剛度和重量都無(wú)法與上半部相比，采用整體吊裝的方法，無(wú)法確保下部鋼筋籠的整體性，很有可能因?yàn)閺?qiáng)度不夠?qū)е伦冃?，所以通過(guò)分析，在本次施工中采用了整體制作、分段吊裝的方法來(lái)進(jìn)行鋼筋籠的吊裝施工。

2.1.1 主吊主臂長(zhǎng)度及噸位確定

2.1.1.1 主臂長(zhǎng)度確定 主吊先需要確定主臂的長(zhǎng)度、鋼筋籠的長(zhǎng)度，扁擔(dān)及鋼絲繩的長(zhǎng)度(包括扁擔(dān)上部和下部的鋼絲繩)以及吊鉤頂部的距離。見(jiàn)圖2。

圖2 主吊示意圖

在計(jì)算中需要復(fù)核BC 的距離，需要大于鋼筋籠寬度的一半以上，因?yàn)樵诘跹b過(guò)程中，鋼筋籠開(kāi)挖面一側(cè)背對(duì)吊車(chē)，需要進(jìn)行“180°翻身”;在所有的這些計(jì)算復(fù)核滿足條件下，可以確定主臂的長(zhǎng)度。本工程最重鋼筋籠寬度為5 m，即BC 距離須大于鋼筋籠一半寬度2.5 m，為安全起見(jiàn)，BC 距離取3 m。因此:

AC = BC·tg75° = 11.20 m(為最小距離)

需要復(fù)核AC ＜h0+ h1+ h2+ b = 12.15

滿足要求

式中:b—起重滑輪組定滑輪到吊鉤中心距離，取2 m;

h0—起吊扁擔(dān)凈高，0.5 m;

h1—扁擔(dān)吊索鋼絲繩高度，2 m;

h2—鋼筋籠吊索高度，根據(jù)鋼絲繩的配置計(jì)算長(zhǎng)度為7.45 m;

h3—鋼筋籠的長(zhǎng)度，為41.4 m;

h4—起吊時(shí)鋼筋籠距地面高度，0.5 m。

主吊機(jī)起重臂長(zhǎng)度L = (H + b - C)/sin75° =52.64(m)，故取54 m。

式中:C—起重臂下軸距地面的高度3 m(300 t 履帶

吊實(shí)際為3041 mm)。

2.1.1.2 吊車(chē)噸位的確定 主吊最大起重量是在上下兩端對(duì)接后，兩段鋼筋籠連接后總重量由主吊承擔(dān)。鋼筋籠拼裝好整體下放時(shí)鋼筋籠及索具重W =54.9(上段)+12.9(下段)+5(吊具)= 72.8 t(吊鉤及索具5 t)。

根據(jù)鋼筋籠及索具的重量，初步選定主吊使用300 t 履帶吊。300 t 吊車(chē)主要性能見(jiàn)表1。

300 t 吊車(chē)在9 m 半徑工作時(shí)，吊車(chē)帶載行走狀況下吊裝上段鋼筋籠，吊車(chē)允許起重量:P1= 110 ×0.7 = 77 t(吊車(chē)帶載行走時(shí)，吊重不超過(guò)設(shè)計(jì)最大重量的70%)［1］。

鋼筋籠及索具重W1= 59.9 t

P1＞W(wǎng)1，滿足要求。

300 t 吊車(chē)在12 m 半徑工作時(shí)，吊車(chē)不行走狀況下吊裝鋼筋籠拼接好整體鋼筋籠，吊車(chē)允許起重量:P2= 109 ×0.8 = 87.2 t(吊車(chē)非行走狀態(tài)，吊重不超過(guò)設(shè)計(jì)最大重量的80%)［2］。

鋼筋籠及索具重W2= 72.8 t

P2＞W(wǎng)2，滿足要求。

注:主機(jī)作業(yè)半徑控制在12 m 以內(nèi)。

2.1.2 副吊主臂長(zhǎng)度及噸位確定

副吊的主臂長(zhǎng)度主要考慮的是在豎直的情況下，鋼絲繩長(zhǎng)度加上下半部分的鋼筋籠長(zhǎng)度，以及離地距離和頂部安全距離確定。這和鋼筋籠的吊點(diǎn)設(shè)置有一定的關(guān)系，一般情況下，我們要考慮到與鋼筋籠長(zhǎng)度基本相等的長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照這種方式來(lái)選擇主臂長(zhǎng)度，一般情況下能夠滿足吊車(chē)頂部的安全距離。

在確定主臂長(zhǎng)度后，選擇噸位時(shí)與主吊選擇方法相同。

2.2 方案的設(shè)計(jì)

2.2.1 吊點(diǎn)鋼筋

鋼筋籠主吊點(diǎn)第1 道采用40 mm 鋼板，其余主吊點(diǎn)及副吊點(diǎn)均采用φ40 mm 圓鋼。見(jiàn)圖3。

圖3 吊點(diǎn)示意圖

2.2.2 桁架鋼筋

為了防止鋼筋籠在起吊過(guò)程中產(chǎn)生不可復(fù)原的變形，各種形狀鋼筋籠均設(shè)置縱、橫向桁架，包括每幅鋼筋籠設(shè)置兩榀起吊主桁架和中間一道加強(qiáng)桁架，主縱桁架由Φ25“X”形鋼筋構(gòu)成。橫向桁架采用Φ25@3000“X”型布置。見(jiàn)圖4。

圖4 鋼筋籠縱、橫向桁架設(shè)置圖

將60.4 m 的鋼筋籠分割成41.4 m 和19 m 的兩個(gè)鋼筋籠，分割點(diǎn)為加筋底部，上下截鋼筋籠采用接駁器對(duì)接的形式入槽。對(duì)接流程見(jiàn)圖5，對(duì)接接頭滿足相關(guān)規(guī)范要求，相鄰接頭50% 錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度40 d。

圖5 接駁器連接工藝圖

2.3 吊裝計(jì)算

2.3.1 主吊扁擔(dān)安全計(jì)算

主吊扁擔(dān)采用30 mm 厚鋼板，再加4 塊肋板組成(圖6)。

圖6 主吊扁擔(dān)形狀圖

根據(jù)實(shí)際受力情況繪制了扁擔(dān)的剪力圖和彎矩圖，見(jiàn)圖7。

圖7 扁擔(dān)受力圖

由圖7 可知:

根據(jù)扁擔(dān)的組成情況，主板和肋板的組合慣性矩為:

主扁擔(dān)的最大彎矩σmax= Mmaxh/2∑I =3.456E4 (kN/m2)= 34.56 MPa ＜205 MPa

遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼板的許用應(yīng)力(205 MPa)［3］，強(qiáng)度滿足安全要求。

2.改革戶籍制度，為賦役征調(diào)提供基礎(chǔ)。秦國(guó)改革戶籍制度開(kāi)始于秦獻(xiàn)公改革時(shí)期，當(dāng)時(shí)只是為了掌握全國(guó)的丁口數(shù)。商鞅變法再次對(duì)戶籍制度進(jìn)行改革，按什伍編造戶籍，“令四境之內(nèi)，丈夫女子皆有名于上，生者著，死者削”（《商君書(shū)·境內(nèi)》），使戶籍制度更臻完備。其改革意義在于將全國(guó)人口直接置于國(guó)君控制之下，掌控全國(guó)兵源情況，另一方面也使人民擺脫對(duì)封建領(lǐng)主的人身依附。商鞅整頓戶籍并不限于下民，貴族人口也要登記戶籍。在對(duì)貴族登記戶籍時(shí)，不僅要登記貴族本人及其家人的戶籍，而且還包括貴族家庭的奴仆等人口。整頓戶籍使貴族領(lǐng)主原來(lái)隱匿的人口均登記在籍，使賦稅的征收及徭役的征派有了更為可靠的依據(jù)。

主扁擔(dān)上部吊孔抗剪強(qiáng)度V 見(jiàn)下式:

V ＜ft(89.1 MPa ＜120 MPa)，強(qiáng)度滿足吊裝要求。

式中:F—實(shí)際受力值;

a—受力面積;

α—?jiǎng)恿ο禂?shù)(取1.1);

γ—荷載分項(xiàng)系數(shù)(取1.35［3］)。

受剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft= 120 MPa(《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017—2003)》)［3］。

2.3.2 鋼筋籠吊點(diǎn)安全計(jì)算

2.3.2.1 橫向吊點(diǎn)的設(shè)置 根據(jù)彎矩平衡定律，正負(fù)彎矩相等時(shí)所受彎矩變形最小的原理，計(jì)算如下(圖8):

圖8 橫向吊點(diǎn)彎矩示意圖

其中:+ M = 1/2 qL21，

故:L2=

又:2L1+ L2= L(q—均布載荷;M—彎矩)

可得L1= 0.207 L，L2= 0.585 L。

因此可知橫向吊點(diǎn)按左右0.207 L 布置為佳。鋼筋籠寬5 m，吊點(diǎn)左右懸臂均為1.05 m。

2.3.2.2 縱向吊點(diǎn)設(shè)置 采用理正結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行了計(jì)算，自重作為均布恒載，超載系數(shù)按1.1 考慮，動(dòng)載系數(shù)按1.35 考慮，重新計(jì)算的彎矩和剪力圖如下(圖9)。復(fù)核剪力和彎矩是否超出鋼筋的受力范圍。

圖9 彎矩剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖

2.3.2.3 吊點(diǎn)的計(jì)算 (1)計(jì)算參數(shù)鋼筋籠重量WT1

承受最大鋼筋籠重量時(shí)的吊點(diǎn)數(shù)量Nh1

3 塊吊點(diǎn)鋼板，每塊吊點(diǎn)鋼板2 個(gè)吊孔，共6 個(gè)吊孔。

吊耳板荷載P = WT1/Nh1

(2)吊點(diǎn)鋼板計(jì)算

動(dòng)力系數(shù)α

荷載分項(xiàng)系數(shù)γ

受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftj

ftj= 205 MPa(《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017—2003)》［3］)受剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft

ft= 120 MPa(《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017—2003)》)［3］

吊點(diǎn)鋼板厚度δ

吊耳孔抗剪強(qiáng)度V

(3)吊點(diǎn)鋼筋計(jì)算

起吊時(shí)15 個(gè)吊點(diǎn)同時(shí)受力，在吊裝、翻轉(zhuǎn)的整個(gè)過(guò)程中，150 t 吊車(chē)吊6 個(gè)吊點(diǎn)所承受的重量不大于鋼筋籠重量的60%。最不利的情況是在鋼筋籠完成對(duì)接后，鋼筋籠再次下放時(shí)，主吊采用圓鋼的6 個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)圓鋼將承受1/6 鋼筋籠的重量。

計(jì)算如下:

每個(gè)吊點(diǎn)承受重量F = 67.8/6 = 11.3 t

每個(gè)吊點(diǎn)鋼筋抗剪面積S2

鋼筋抗剪fS

F ＜fv(11.3 t ＜15.07 t)，主筋和吊筋共同受力，滿足吊裝要求。

2.3.3 吊車(chē)行走路面承載力計(jì)算

地基承載力最不利情況發(fā)生在鋼筋籠拼接好后由主吊300 t 吊起時(shí)(第四工況)，對(duì)地基最大壓力N =300 t +70.8 t = 370.8 t ×10 kN/t = 3708 kN，300 t 吊車(chē)通過(guò)鋼筋混凝土路面對(duì)地基產(chǎn)生荷載，對(duì)地基荷載作用面積為S = 8.71 m × 1.22 m × 2 =21.25 m2。吊車(chē)行走道路采用C30 混凝土，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為14300 kN/m2。所以鋼筋混凝土路面強(qiáng)度足夠滿足300 t 履帶吊車(chē)施工作業(yè)，關(guān)鍵是鋼筋混凝土路面下的地基土體的承載力是否滿足要求，在施工前，已經(jīng)對(duì)路面進(jìn)行壓實(shí)，并且地基承載力能夠達(dá)到120 kPa。

吊車(chē)履帶落地面積為21.25 m2。300 mm 鋼筋混凝土路面擴(kuò)散角按45° 計(jì)算，實(shí)際通過(guò)鋼筋混凝土路面作用到混凝土面底部的作用面積為33.89 m2。

作用在土體上的荷載

故符合荷載要求。

3 鋼筋籠的吊裝施工

3.1 吊裝流程

鋼筋籠吊放采用雙機(jī)抬吊，空中回直。起吊時(shí)必須使吊鉤中心與鋼筋籠重心相重合，保證起吊平衡，主吊機(jī)用16 m +14 m 長(zhǎng)的鋼絲繩，副吊機(jī)用16 m 長(zhǎng)的鋼絲繩。

鋼筋籠吊放具體分六步走:

第一步:指揮主吊、副吊兩吊機(jī)轉(zhuǎn)移到起吊位置，起重工分別安裝吊點(diǎn)的卸扣。

第二步:檢查兩吊機(jī)鋼絲繩的安裝情況及受力重心后，開(kāi)始同時(shí)平吊。

第三步:鋼筋籠吊至離地面0.3～0.5 m 后，應(yīng)檢查鋼筋籠是否平穩(wěn)，后主吊起鉤，根據(jù)鋼筋籠尾部距地面距離，隨時(shí)指揮副機(jī)配合起鉤。

第四步:鋼筋籠吊起后，主吊吊機(jī)向左(或向右)側(cè)旋轉(zhuǎn)、副吊吊機(jī)順轉(zhuǎn)至合適位置，讓鋼筋籠垂直于地面。

第五步:指揮起重工卸除鋼筋籠上副吊吊機(jī)起吊點(diǎn)的卸扣，然后遠(yuǎn)離起吊作業(yè)范圍。

第六步:指揮主吊吊機(jī)吊籠入槽并與下部鋼筋籠連接、定位，吊機(jī)走行應(yīng)平穩(wěn)，鋼筋籠上應(yīng)拉牽引繩。

3.2 吊裝工況分解及受力分析

3.2.1 吊裝工況一

該工況下，主、副吊車(chē)將在鋼筋籠平臺(tái)上已經(jīng)制作好的鋼筋籠平抬吊起，此時(shí)鋼筋籠的重量由主吊、副吊同時(shí)承擔(dān)，由于鋼筋籠的重心在鋼筋籠的中心位置偏向主吊側(cè)，所有主吊受力較大，而副吊受力較小。見(jiàn)圖10。

圖10 工況一示意圖

3.2.2 吊裝工況二

在該工況下，主吊、副吊受力不停地變化，主吊受力逐漸增加，而副吊受力逐漸減小，直到副吊不再受力，鋼筋籠重量完全由主吊承擔(dān);但是，在實(shí)際施工過(guò)程中，該工況為動(dòng)態(tài)工況，實(shí)際的受力情況與吊車(chē)停置的位置、角度、旋轉(zhuǎn)方向等都有很大關(guān)系，受力情況復(fù)雜，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在該工況下副吊的受力并不是逐漸減小的過(guò)程，在中間還有一個(gè)增加再減小的過(guò)程，但是最大受力不超過(guò)鋼筋籠重量的60%。見(jiàn)圖11。

圖11 工況二示意圖

3.2.3 吊裝工況三

在該工況條件下，副吊脫離吊裝過(guò)程，由主吊完全承擔(dān)整個(gè)鋼筋籠的重量，并通過(guò)施工道路，將鋼筋籠運(yùn)送至需要沉放鋼筋籠的槽段。在該工況條件下由于吊車(chē)需要負(fù)荷情況下進(jìn)行行走操作，吊車(chē)吊重需要在最大設(shè)計(jì)吊重的70%以內(nèi)(根據(jù)上海市《地下連續(xù)墻施工規(guī)程(DG/TJ 08—2073—2010)》［1］要求為80%，而《起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊(cè)》［2］上雙機(jī)抬吊為70%)。并且需要將吊車(chē)的回轉(zhuǎn)半徑控制在最小，以獲得最大的起重量，從而確保鋼筋籠運(yùn)輸?shù)陌踩Ｒ?jiàn)圖12。

圖12 工況三示意圖

3.2.4 吊裝工況四

在該工況下，上下兩段鋼筋籠需要在槽段口進(jìn)行對(duì)接，上下兩段鋼筋籠的總重量都需要由主吊來(lái)承擔(dān)。在該工況下已經(jīng)有部分鋼筋籠進(jìn)入槽段內(nèi)，泥漿對(duì)鋼筋籠的浮力可以忽略不計(jì);并且吊車(chē)處在非行走狀態(tài)，吊車(chē)吊重需要控制在設(shè)計(jì)最大吊重的80%以內(nèi)。

如果采用該工況，那么在鋼筋籠上下兩段完成對(duì)接后，鋼筋籠將無(wú)法再提出孔外，否則就需要再將鋼筋籠割斷后再進(jìn)行操作。見(jiàn)圖13。

3.3 吊裝注意事項(xiàng)

(1)鋼筋籠起吊之前，再派專(zhuān)人對(duì)鋼筋籠進(jìn)行巡檢，確保鋼筋籠內(nèi)無(wú)短鋼筋等遺留物，并清除干凈。

(2)鋼筋籠吊裝時(shí)，配備專(zhuān)職起重指揮，以主機(jī)起重指揮為主，副機(jī)起重指揮配合主機(jī)起重指揮，確保鋼筋籠在吊裝過(guò)程中合理受力。

(3)鋼筋籠吊裝時(shí)，先由雙機(jī)進(jìn)行抬吊同步起吊，起吊到一定高度后，鋼筋籠受力穩(wěn)定，副機(jī)配合

圖13 工況四示意圖

主機(jī)進(jìn)行鋼筋籠吊裝回直。

(4)吊點(diǎn)附近集中受力區(qū)100%網(wǎng)點(diǎn)焊接。

(5)焊縫檢查，避免咬肉，轉(zhuǎn)角幅必須設(shè)置角撐。

(6)吊放鋼筋籠專(zhuān)職安全員，鋼筋籠制作督查員必須到場(chǎng)，分別配合檢查吊放環(huán)境及鋼筋籠各吊點(diǎn)及料索的情況，符合安全吊放要求后才可正式吊放。

4 結(jié) 語(yǔ)

連續(xù)墻鋼筋籠吊裝屬于一個(gè)在建筑施工領(lǐng)域內(nèi)的綜合多門(mén)學(xué)科的安全技術(shù)課題，其中包含結(jié)構(gòu)、機(jī)械、吊裝等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，通過(guò)本次吊裝施工，在超長(zhǎng)、超重鋼筋籠的吊裝施工中有如下體會(huì):

(1)主、副吊的選擇過(guò)程中，一定要留夠安全系數(shù)。

(2)鋼筋籠在70 t 以下的，可以不用對(duì)扁擔(dān)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，通過(guò)計(jì)算知道扁擔(dān)強(qiáng)度等級(jí)較高。

(3)籠頭的穩(wěn)定是個(gè)關(guān)鍵，建議采用鋼板代替原來(lái)的圓鋼，以增加強(qiáng)度。

(4)要嚴(yán)格檢查吊點(diǎn)與桁架之間的焊接質(zhì)量，這直接關(guān)系到吊裝的成敗。

(5)一定要復(fù)核地基承載力的強(qiáng)度，否則可能引起吊車(chē)的傾覆。

［1]上海建工(集團(tuán))總公司. DG/TJ 08—2073—2010 地下連續(xù)墻施工規(guī)程［S］.上海:上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會(huì)，2010.

［2]楊文淵.起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3]北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院. GB50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.