湖南旺旺医院二期)地下连续墙钢筋笼整体吊装技术
0 引言
地下连续墙具有整体性强、刚度大、抗渗性好等特点[1,2,3,4,5],施工工艺成熟,在深基坑工程中得到广泛应用。由于地下连续墙钢筋笼通常为超长、柔性大、重心较难控制,为避免钢筋笼产生大范围变形和开裂,需对吊装设备进行严格且细致筛选。
杨堃[6]在上海地铁1号线陕西南路车站地下连续墙施工中采用双机抬吊、空中回直方法吊装钢筋笼(钢筋笼长28.65m、宽6m、厚0.7m、最重25.32t);张革军[7]在北京市南水北调干渠超深地下连续墙施工中采用300,150t履带式起重机双机抬吊方案吊装钢筋笼(钢筋笼长42.66m、宽7m、厚1.08m、最重86.36t);黎庆雄[8]在珠海城际轨道交通工程拱北至横琴段金融岛站地下连续墙施工中采用350,150t履带式起重机双机吊装钢筋笼(最长钢筋笼长56.0m、最宽6m、最重66t)。周冠南[9]基于力学方法及弯矩守恒定律提出一字形、T形及L形钢筋笼纵、横向吊点设置的计算方法,并对该施工技术加固措施进行探讨;朱大宇等[10]介绍一种在吊装地下连续墙大尺寸钢筋笼中可替代传统钢筋加固桁架的工具式桁架,并结合工程实践对采用该桁架吊装钢筋笼的过程进行有限元分析及实测数据研究;方卫[11]采用新型GFRP纤维玻璃技术,在地下连续墙钢筋笼施工过程中代替传统钢筋,研究表明该技术既能简化施工工艺又能保证其经济性和安全性;张思群[12]介绍超深地下连续墙异形幅钢筋笼不同制作与安装施工技术,并结合工程实践对不同技术施工细节进行对比;郑建民等[13]结合天津滨海新区于家堡交通枢纽工程地下连续墙工程,研究并探讨超大型地下连续墙钢筋笼吊装方法,通过方案比选总结出最合适的施工方案,并取得了良好的工程效益。
本文以湖南旺旺医院(二期)———医疗大楼扩建工程(以下简称“湖南旺旺医院(二期)”)为背景,地下连续墙钢筋笼较长、较重,采取260,180t履带式起重机双机十点吊装、整体回直入槽的吊装方案。为防止吊装过程中钢筋笼可能发生较大挠曲变形,使焊缝开裂、整体结构散架而无法起吊,钢筋笼设置纵、横向加强桁架,在吊点、搁置点设置加强筋来减小钢筋笼吊装过程中的变形。该技术实用、安全可靠、操作性强,社会效益和经济效益明显,具有推广价值。
1 工程概况
湖南旺旺医院(二期)项目总建筑面积约18万m2,其中地上约12万m2,地下约6万m2;地上建筑20层、高77.3m,地下建筑7层、高30.7m;基坑开挖深度32m,开挖量约30万m3。由于本项目周边环境复杂,故采用全逆作法设计施工方案,即地下连续墙(两墙合一)+“一柱一桩”+地下结构梁板代替支撑,地上、地下同时施工。地下连续墙厚度为1m、深度约42m。钢筋笼共6种:A型墙8幅、B型墙16幅、C型墙8幅、D型墙20幅、E型墙36幅、F型墙2幅,共计90幅,其中钢筋笼最大长度为37.6m,最宽6m,首开幅笼最大总重为51.7t。
2 工艺原理
地下连续墙钢筋笼整体吊装选用十点整体双机抬吊,一次入槽,按弯矩最小原则计算吊点位置。根据钢筋笼重51.7t(含H型接头)、长42.5m及180°转体宽度3m的吊装要求,主吊选用260t履带式起重机,臂长59m;副吊选用180t履带式起重机,臂长41m;主吊4点,副吊6点。以纵向钢筋笼中心轴为基线,设置1榀纵向桁架,其他桁架按距基线1.05,1.8m左右对称布置,共布置5榀纵向桁架,桁架斜杆采用HRB400级28钢筋Z(非吊点位置)或X(吊点位置)字形布置;横向按吊点位置及跨中布置,横向桁架斜杆采用HRB400级28钢筋X字形布置;在钢筋笼吊点位置设置32横向加强筋,第1道吊点均设置于内、外侧,其余吊点均设置在钢筋笼上表面,异形钢筋笼迎土面和开挖面均设置32横向加强筋;异形钢筋笼沿纵向设置2m长、间距3m、32临时斜撑筋;钢筋笼正、反面采用25钢筋以45°作剪刀撑;吊筋、扁担搁置筋采用HPB300级36钢筋;主起重机采用16m长48mm钢丝绳,副起重机采用36m长26钢丝绳。主、副吊扁担选用3.6m×0.5m×0.04m钢板制作,承载力达1 000k N。钢筋笼采用焊接方式连成整体。
3 关键施工技术
3.1 施工准备及机械设备选型
1)施工前必须进行场地硬化,当满足地下连续墙施工各种大型设备接地比压的要求后,才能进行后续施工。
2)起重机选用应满足起重量、起重高度及工作半径的要求,同时起重臂最小杆长应满足跨越障碍物进行起吊时的操作要求,主吊和副吊应根据计算确定。双机抬吊时,每台起重机分配的负荷不应超过自身额定起重能力的80%。
3)整体吊装入槽主机选用260t履带式起重机,副机选用180t履带式起重机。
260t起重机臂杆起至78.5°时,极限吊装能力为76.5t,行走吊物时的安全起吊重为76.5t,>54.2t(最重钢筋笼51.7t+扁担、葫芦、钢丝绳2.5t)钢筋笼重,满足吊装要求。
180t起重机最大起重能力达93.7t,作为副吊,起吊钢筋笼过程中所承担的最大重量为钢筋笼重75%,即51.7×75%=38.78t,及扁担、葫芦、钢丝绳2.5t,共41.3t,小于抬吊时安全起重量93.7×80%=74.96t,满足起吊要求。
3.2 钢筋笼制作、预留预埋
1)在现场进行地下连续墙钢筋笼制作,现场设置加工场,制作平台平整度控制在20mm以内。在制作平台四周边框上按钢筋纵、横向间距做好标记,以保证预埋钢筋、直螺纹接驳器、剪力槽等位置准确。
2)钢筋笼首开幅首先在平台上拼接焊接H型钢,在平台上先安放下层水平分布筋再安放下层主筋(一般为迎土面主筋),下层筋安放好后,底层钢筋交叉点焊、底层水平筋与焊接H型钢焊牢,再按设计位置安放桁架和上层钢筋(一般为迎坑面主筋),首开幅待钢筋笼钢筋、预埋安装完成验收后再安装上部两侧0.5mm厚止浆铁皮。闭合槽幅两端采用∩型封端20钢筋与水平筋搭接满焊。
3)为满足钢筋网片起吊时刚度和强度要求,设置纵、横向桁架,剪力撑,扁担搁置筋,吊点加强筋,钢筋网片起吊布置如图1所示。
图1 钢筋网片起吊布置
4)拐角幅及特殊幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架、吊点及剪刀撑外,需增设人字形桁架和斜撑杆进行加强,以防钢筋笼在空中翻转时产生变形,如图2所示。
图2 拐角幅及T形幅钢筋笼吊点设置
5)钢筋笼制作成型时,需事先预留浇筑混凝土区域,利用钢筋对其周围进行二次加固。考虑到横向钢筋在组装过程中会影响导管插入,制作钢筋网片时,建议将主筋布置于横向钢筋外部导管位置如图3所示。
图3 导管位置示意
3.3 钢筋笼吊装
钢筋笼吊装如图4所示(单幅重51.7t,笼长37.6m)。其中,起重机主钩钢丝绳与钢扁担呈70°夹角,副钩钢丝绳与钢扁担呈60°夹角。
1)钢筋笼在吊装时应按最不利起吊工况设计,包括钢筋笼起吊的扁担、吊具及钢丝绳等。在保证吊装设备强度、刚度及稳定性等指标符合规范设计要求后方可使用。
图4 钢筋笼吊装
2)地下连续墙钢筋笼整体吊放可分为6步:(1)安排2辆起重量分别为260,180t起重机转移至起吊预设地点,并指挥起重工安装吊点吊钩、卡环等;(2)仔细检查2台起重机2根钢丝绳架设情况,再确认其受力重心无偏差后可开始平吊;(3)将钢筋笼缓慢起吊至离地面0.4~0.6m后,再次安排起吊人员检查此时钢筋笼起吊平稳性,满足要求后指挥260t起重机起钩,并随时查看钢筋笼尾部距地面距离,在适当时机指挥副机配合起钩;(4)当钢筋笼完成吊起后,分别指挥180t起重机向一侧旋转、260t起重机顺时针旋转至合适位置,并始终保持钢筋笼与地面垂直;(5)完成第(4)步后,指挥现场工作人员拆除钢筋笼上180t起重机起吊点,工作完成后离开起吊作业范围;(6)指挥260t起重机吊笼进行定位及入槽工作。过程中应保持起重机运行平稳,钢筋笼上应布设拉牵引绳,在下放过程中应保持缓慢稳定,切记不能强行放入槽内。
3)导墙顶面平整度误差≤5mm,吊放钢筋笼前须仔细复核导墙上支点标高,并确保吊筋计算长度误差在容许范围内。考虑到吊放位置和预先设置支点位置存在偏差,在钢筋笼下放就位后,其实际标高也会存在误差。为此,需借助测量仪器复核钢筋笼标高,并及时调整,使其达到设计标高。
4)为实现主吊钢丝绳转换,钢筋笼上设置3道搁置点。钢筋笼放至第1道搁置点搁置在导墙上,将主吊下排2个吊点卸除后与第1排预留钢丝绳连接;提升拆除搁置扁担、钢筋笼下放至第2道搁置点搁置,将主吊4个吊点移至吊筋上;提升拆除搁置扁担、钢筋笼下放至第3道吊筋顶部搁置点搁置;拆除顶部吊具、主吊移至指定位置完成钢筋笼吊装。
3.4 质量控制措施
1)钢筋笼焊接工作必须严格按图纸设计作业,并严格控制焊接质量。
2)钢筋笼焊接质量应符合设计要求,制作完成后须满足相应的质量检验要求才能起吊入槽。
3)导墙顶面平整度须满足有关规范要求,一般为5mm以内,且起吊入槽前须尽可能地精准检查各支点标高位置及吊筋长度。
4)考虑实际吊放位置与预先测点存在偏差,导致钢筋变形进而影响最后标高,当钢筋笼入槽完毕后,应再次测量笼顶各测点标高,并根据设计标高及时调整。
5)钢筋笼入槽时,须注意下放速度同时避免与基坑面造成强烈冲击。
3.5 安全环保措施
考虑到本项目位于人流及交通繁忙路段,根据JGJ 33—2010《建筑机械使用安全技术规程》、GB50194—2014《建筑工程施工现场供用电安全规范》及JGJ 59—2011《建筑施工安全检查标准》要求,吊装作业时须注意对周围环境及建(构)筑物的保护。
1)严格控制起重机臂作业范围,不允许超出施工区域外。
2)当距离周围构筑物较近时,操作人员应谨慎缓慢地操作起重机。
3)起重机起吊或下放时,应全程对其产生的噪声进行监控,避免噪声污染。
4)如有高架空线时,应在有关规定范围内,对距离边线较近的高压架空线采取保护措施。
4 结语
1)采用双机十点吊装、整体回直入槽的吊装方案进行地下连续墙钢筋笼整体吊装,根据钢筋笼重量、长度及起吊后转体所需操作空间,合理选择起重设备,节约施工成本,解决地下连续墙中长、宽、重钢筋笼吊装难的问题。
2)通过对吊点的加强,解决了钢筋笼吊装散体问题;在钢筋笼设置搁置点,实现主吊吊点钢丝绳转换;钢筋笼顶加设吊筋,控制钢筋笼安装标高。
3)考虑到本项目特殊地理位置,施工过程中应保证安全并注意对周围环境及建(构)筑物的保护。
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