复杂场地条件下大吨位履带式起重机通道多形式加固技术

作者：沈西华章志钢魏达马蒸

单位：浙江省建工集团有限责任公司

摘要：杭州东站东侧临近东广场地下结构, 而站房屋盖管桁架及支撑柱吊装需采用大吨位履带式起重机。介绍了为满足履带式起重机施工作业的要求, 根据该结合部区域的结构形式和场地情况进行通道多形式加固施工技术。

关键词：屋盖履带式起重机管桁架通道加固

作者简介：沈西华, 高级工程师, E-mail:15516023@qq.com;

1 工程概况

新建杭州东站枢纽是多单体、多单位交叉施工的大型工程, 整体工程的物流组织随着工程进展在不断变化着。由于轴以东站房屋盖外挑部分与外立面柱施工受东广场地下室结构施工限制, 交通物流组织须考虑材料运输、钢结构吊装等大型机械设备均需通过设置便道进入工作面。因此在站房轴以东南、北两侧各设1条施工物流通道。

该物流通道中部为60m站房和广场联系通道, 该区域分隔南、北两侧通道, 两侧通道在该区域不相连。南、北侧通道主要为站房结构柱基础、回填土区域和地下出租车通道上地面的匝道 (北) 或出租车通道联系通道 (南) 。通道平面位置和剖面如图1所示。

2 通道加固总体思路

为满足250t履带式起重机进行屋盖钢结构吊装的需要, 考虑南北两侧各设1条物流通道, 长度各为250m, 通道标高需从自然地面的-4.500m起坡至±0.000。为解决便道对已有构筑物或周边工程的影响, 该通道加固采用因地制宜的多种方式综合实施。主要以土方回填、钢板桩围护、桩板基础、搭设贝雷架钢便桥等措施, 保证大型机械设备通行与施工安全。

3 加固方案的选择

加固方式的选择主要根据场地条件和已有构筑物情况选择, 主要分为以下几种加固形式。

3.1 混凝土便道基础形式

站房北侧有1条出租车通道上地面的出口匝道, 采用箱涵结构。该范围为便道起坡区域, 便道标高为-2.800m~±0.000。该出租车通道匝道尚未施工, 桩基已经完成。其一侧为已完地上构筑物, 另一侧紧临正在开挖的东广场地下室, 与自然地面标高差10m, 采用钻孔灌注桩支护。由于履带式起重机接地压力为136k N/m², 通过增加基坑支护体系的方式不具备可实施性。根据已完出租车通道匝道桩的位置, 该区域利用永久结构的桩设置承台底板结构, 将出租车通道匝道的桩基接长至地面后施工承台、地梁和底板, 避免基坑边坡土体受力。平面如图2所示。

为解决起坡问题, 在该通道板上设置挡土墙, 回填土后浇捣坡道。挡土墙剖面如图3所示。

3.2 贝雷架钢便桥跨越基坑的形式

出租车通道匝道采用桩板形式加固后, 与门柱基础间仍有11m的距离, 该范围一侧仍紧临广场基坑, 且该范围围护桩桩顶标高降低至-6.780~-11.700m。该区域采用贝雷架钢便桥跨越, 一侧落在匝道挡土墙上, 另一侧位于门柱基础上。鉴于跨度较大, 在中部根据地面标高设置桩承台结构, 上部设置贝雷架支撑。贝雷架钢便桥如图4所示。

图3 挡土墙起坡剖面Fig.3 Cross-section of the starting slope of retaining wall

图4 贝雷架钢便桥Fig.4 Bailey truss temporary steel bridge

3.3 贝雷架架空加固的形式

北侧出租车通道联系通道横穿便道, 位于便道上。该通道宽度为9m, 顶板标高为-6.800m, 且无法承担履带式起重机荷载。因该出租车联系通道内兼作站房地下室物流通道, 因此不能采用内部加固的形式。故采用在上部架设双层贝雷架架空联系通道顶板, 贝雷架基础利用H型钢搁置在联系通道1m厚墙板顶板, 经设计复核, 墙板竖向荷载满足要求。两侧便道坡度根据该贝雷架加固后的便道顶面调整。贝雷架架空加固区域如图5所示。

图2 北侧出租车通道区域利用工程桩设置桩板平面Fig.2 Plan of the north-side taxi channel which set pile-slab by using engineering piles

图6 钢板桩加固Fig.6 Reinforcement by using steel sheet pile

图5 贝雷架架空加固区域示意Fig.5 The area built on stilts and reinforced by bailey truss

3.4 钢板桩加固

门柱基础间的区域为站房和广场地下室间的设计回填区域, 常规情况下可回填后直接作为施工便道。但由于该区域广场3层地下室中地下1层和2层墙板厚度较薄, 设计表明无法承担履带式起重机停靠作业时产生的增加的土体侧压力。由于从基坑底设置贝雷架钢便桥工程量巨大, 因此采用回填后设置双排钢板桩对拉的形式, 以降低土体侧压力。

加固钢板桩采用12m长拉森钢板桩, 采用2道[20为腰梁, 腰梁采用 Ø20圆钢对拉, 间距1.5m。地坪采用200mm厚配筋地坪, 并将钢板桩桩顶包入。钢板桩加固如图6所示。

4 贝雷架便桥计算

便道加固措施中, 钢板桩围护和出租车通道桩板基础安全风险相对较小, 通过建模计算, 均有较大的富余量。而贝雷架钢便桥相对风险较大, 对该部分计算复核如下。

4.1 贝雷架设计参数

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》贝雷架容许内力表和几何特性表, 该便道选用双排单层非加强型贝雷架, 其容许弯矩为2 246.4k N·m, 容许剪力为490.5k N。贝雷架间距1 500mm。

4.2 支撑主梁设计及受力验算

钢便桥按2跨连续梁受力模型进行计算, 由于钢便桥必须满足260t履带式起重机的通行, 主梁最大荷载以履带式起重机通过时的荷载进行验算。

查260t履带式起重机性能参数表, 自重210t, 履带长8.2m。履带式起重机均布荷载:q₁=2 100/2/8.2=128k N/m;贝雷架自重:q₂=270×6/9=180kg/m=1.8k N/m;路基箱自重:q₃=3k N/m。

根据《建筑结构静力计算手册》 (第2版) 进行计算:弯矩:M_max=0.07ql²=180.1k N·m<2 246.4k N·m;剪力:T_max=0.625ql=432.2k N<490.5k N;挠度:v=5Ml²/ (48EI) =2.5mm<l/200=15mm该贝雷架形式满足要求。

5 结语

在大型钢结构工程施工过程中, 经常涉及便道和便桥的搭设。杭州东站工程与东广场结合部的便道设计因地制宜地选择节约成本、施工工期短和安全性有保证的多种加固形式, 施工过程中便道稳定性也得到验证, 保证了大型吊装设备和材料的安全顺利进出。

参考文献

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Multi-mode Technology for Reinforcing and Constructing the Channel When Using Large-tonnage Crawler Crane Work Yard with Complex Conditions

SHEN Xihua ZHANG Zhigang WEI Da MA Zheng

(Zhejiang Construction Engineering Group Co., Ltd.)

Abstract: The underground structure of the east side of Hangzhou East Railway Station which is next to the east square, but the truss system of the roof structure and the hoisting of supporting beam need to adopt large-tonnage crawler crane. According to the structure of joint-part and the condition of work yard, this paper introduced the multi-mode technology for reinforcing and constructing channel in order to satisfy the construction requirements when using crawler crane.

Keywords: roofs; crawler crane; pipe truss; channel; reinforcement;

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