超长超重地下连续墙钢筋笼吊装技术

摘要：结合天津市某深基坑工程地下连续墙施工，简要分析钢筋笼吊装施工难点，重点阐述起吊吊点位置确定、吊环强度验算、钢丝绳强度验算，为地下连续墙钢筋笼吊装施工起到了指导作用。

关键词：地下连续墙、钢筋笼、吊装

Abstract: combining the tianjin a deep foundation pit engineering construction of underground continuous wall, a brief analysis of reinforcing cage hoisting construction difficulties, it is focused on the hoisting position determination, rings strength checking and wire rope strength analysis, in underground continuous wall of reinforcing cage hoisting a guiding role construction.

Keywords: underground continuous wall, steel cage, lifting

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

前言

随着地下连续墙施工技术越趋成熟，深基坑工程已逐渐应用于地铁施工中。由于基坑深度的不断加大，地下连续墙钢筋笼变得更长更重，相应施工难度越来越大。为保证地下连续墙施工质量，缩短施工周期，超大超深地连墙施工时其钢筋笼更需要一次性整体吊装。天津市某基坑工程地下连续墙工程深度大，通过科学、严谨的钢筋笼吊装设计验算，利用切实可行的组织措施和实践经验成功完成了184幅地下连续墙钢筋笼的起吊，为优质、高效、安全的完成地铁深基坑施工奠定了基础。

钢筋笼吊装施工难点

地下连续墙标准幅宽5m，墙与墙之间采用工字钢接头形式。钢筋笼最长49.95m，首开幅最重约72.16t，并有“一”、“L”、“T”三种形式，由此可见钢筋笼具有超长超重的特点。由于地下连续墙长60m，根据塘沽地区土质情况，成槽时间过长，为保证地下连续墙施工质量，为缩短凉槽时间，故要求每幅地下连续墙钢筋笼均需整体吊装入槽。故地下连续墙钢筋笼吊装施工有两大难点：①吊装刚度差，在吊装过程中容易发生严重变形，因此需加强钢筋笼的刚度；②钢筋笼吊装时垂直度要求高，而钢筋笼起吊后无法在空中进行垂直度校正，故对钢筋笼的重心计算精确度要求高。

钢筋笼吊装设计

钢筋笼施工用筋的设置

（1）“一”字型钢筋笼施工用筋设置

钢筋笼均设置竖向起吊桁架（Φ25）、横向起吊桁架（Φ22）、X型剪力筋（Φ32）来保证钢筋笼起吊时有足够的刚度。

主吊主钩4吊环，每吊环采用2根Φ42钢筋；主吊副钩6吊环，每吊环采用1根Φ42钢筋；副吊6吊环，每吊环采用1根Φ42钢筋。

（2）“T”、“L”型钢筋笼施工用筋设置

异型钢筋笼施工用筋除上述普通钢筋笼所用的基本施工用筋以外，另需增加斜拉钢筋（Φ25）。

吊装机具选择

采用300吨履带吊和150吨履带吊配合起吊，300吨履带吊作为主吊下放钢筋笼。起吊吊梁用I40工字钢。

主机选择：QUY300t履带吊，起重量82.7t、回转半径(72主臂)16.2m、有效高度70.2m、仰角77°。主机起吊配备90t与50t铁扁担，铁扁担和料索具90t重约2t、50t约1.5t。

副机选择：QUY150t履带吊，起重量50.9t、回转半径(48主臂)12m、有效高度46.5m、仰角75.6°。副机起吊配备50t铁扁担，铁扁担和料索具总重约1.5t。

双机抬吊系数（K）计算

N主机＝82.7 t ，N索＝2 t ，Q吊重＝72.16t，K主＝82.7／（72.16+ 2+1.5）=1.09

注：主机作业半径控制在16.2m以内。

N副机=50.9 t，N索=1.5 t ，Q吊重=45.32 t，K副=50.9／（45.32+1.5）=1.08

注：副机作业半径控制在12m以内。

吊点位置确定

横向吊点

首开幅和闭合幅

在钢筋笼横向上：关于钢筋笼中心对称。

横向吊点设置：按钢筋笼宽度L，吊点按0.207L、0.586L、0.207L位置为宜。

对于标准5m幅，吊点按1.035m+2.93m+1.035m为宜。

标准首开幅和闭合幅钢筋笼主吊主钩横向吊点布置

顺序幅

M总=113586.3kg*m，G总=58.94t，则重心距工字钢板一侧d= M总/G总=1.927m。在横向上，两吊点位置应关于1.927m对称。

横向吊点位置为：距工字钢板一侧0.5m+2.854m+1.646m。

纵向吊点

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，计算如下：

钢筋笼弯矩计算图

+M=-M 即：（1/2）qL12=（1/8）qL22-（1/2）L12（q为均布荷载、M为弯矩）

故：L2=2.828 L1，又：2L1+5L2=49.95，计算得L1=3.1m；L2=8.75m

A端为钢筋笼顶端，A、B、C为主吊副钩3吊点，D、E、F为副吊3吊点。

钢筋笼吊装需采用16个吊环。其中主吊主钩吊环4个，主吊副钩吊环6个，副吊吊环6个。

纵向吊点位置为笼顶下3.1m+8.75m+8.75m+8.75m+8.75m+8.75m钢筋笼底部有3.1m结余。

首开幅：M总=1753915.6kg*m,G总=72.16t，则重心距笼顶i=M总/G总=24.306m。

闭合幅：M总=1423428.1kg*m，G总=58.94t，则重心距笼顶i=M总/G总=24.15m。

标准首开幅钢筋笼吊点布置平面图

顺序幅：M总=1092940.6kg*m，G总=45.72t，则重心距笼顶i=M总/G总=23.905m。

标准顺序幅钢筋笼吊点布置平面图

钢筋笼吊点布置

钢筋笼挠度计算

首开幅钢筋笼最重、挠度最大，共6排纵向桁架，横向桁架每隔5m一道,在吊点位置另加设横向桁架。假设纵向桁架在横向上不会失稳，对纵向强度进行验算。

纵向桁架平面分布示意图

根据上图可知纵向桁架并非平均分布，故每榀桁架受力不相同，故需对每榀桁架进行分析求解比较，然后取其最大值即最不利情况进行下一步验算。

根据公式q=G*L/S（其中G=721.6KN为钢筋笼总重；L为每榀桁架所承受部分重力的距离；S=249.75m2为钢筋笼的平面面积）得：

q1=2.6KN/m；q2=2.17KN/m；q3=2.46KN/m；q4=2.46KN/m；q5=2.17KN/m；q6=2.6KN/m

故取q=2.6KN/m对一榀纵向桁架进行计算验证。

Iz=36942cm4、Wz= Iz/ymax=724cm3、E=210GPa，求得：ω=0.70mmL/500

吊点受力分析

根据起吊时钢筋笼平衡得：

2T1’+2T2’=72.16 …………①

3.1T1’+（3.1+8.75）T1’/2+（3.1+8.75*2）T1’/2+（3.1+8.75*3）T2’+（3.1+8.75*4）T2’/2+（3.1+8.75*5）T2’/2=72.16*24.306…………②

由①、②两式可得：T1’=20.05t；T2’=16.03t

则钢丝绳T1= T1’/（2*sin450）=14.18t；T2= T2’/（2*sin450）=11.33t

平台钢筋笼时，主吊副钩受力为2 T1’=40.1t，副吊受力为2 T2’=32.06t

副吊在钢筋笼回直过程中随角度的增大受力也越大，故考虑副吊的最大受力为4T2 = 45.32t。

吊点强度验算

在整个吊装过程中，主吊主钩吊环在钢筋笼完全竖直时受力最大，承受整个钢筋笼的重量。

吊点吊环采用Q235钢筋，直径Φ42mm。

吊环钢筋抗拉强度计算

（1）混凝土结构设计规范GB50010-2002中第10.9.8条中，在构件自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算，当取HPB235级钢筋的抗拉强度设计值为fy=210N/mm2时，吊环钢筋实际去用的允许拉应力值为：210/（1.2*1.2*1.4*1.5*1.4）=210/4.23≈50N/mm2。

对于本工程多点吊的情况，应考虑受力不均匀系数0.9，1/0.9=1.11，但本工程关于②吸附作用引起的超载系数是不存在的。故针对本工程吊环钢筋实际取用的允许拉应力值为：210/（1.2*1.4*1.5*1.4*1.11）=53.63 N/mm2。

（2）混凝土结构设计规范GB50010-2002中第10.9.8条中，当在一个构件上设有4个吊环时，设计时应仅取3个吊环进行计算。但本工程钢筋笼吊环均是用滑轮相互连接起来，当起吊时，由于滑轮的作用，吊环均受力，故取吊环个数计算时不需对其进行折减。

吊环的应力可按下式计算：σ=9807G/（nA）

式中σ――吊环拉应力（N/mm2）；n――吊环的截面个数；A――一个吊环的钢筋截面面积（mm2）；G――构件的重量（t）；9807――t（吨）换算成N（牛顿）；[σ]――吊环的允许拉应力。

（1）主吊主钩4吊环，每吊环采用2根Φ42钢筋，主吊主钩采用2根42钢筋时，由于受力不均匀，故应取受力不均匀系数0.9，则吊环钢筋实际取用的允许拉应力值为53.63N/mm2*0.9=48.27N/mm2

σ=9807G/（nA）=9807*72.16/（8*2*3.14*42*42/4）=31.9

吊环采用2根Φ42钢筋，在满足10d焊接长度的同时采用间断焊缝，并且2根钢筋应竖直方向叠加焊接，避免2根钢筋不均匀受力。

（2）主吊副钩6吊环，每吊环采用1根Φ42钢筋，σ=9807G/（nA）=9807*40.1/（12*3.14*42*42/4）=28.4

（3）副吊6吊环，每吊环采用1根Φ42钢筋，σ=9807G/（nA）=9807*45.32/（12*3.14*42*42/4）=32.1

结束语

实践证明，通过对地下连续墙钢筋笼吊装的施工设计，很好的完成了184幅地下连续墙钢筋笼吊装施工，有效的控制了钢筋笼的变形，确保了钢筋笼在槽内的准确就位，施工质量达到设计、规范要求，在吊装过程中未发生任何安全质量事故，取得了很好的经济效益。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；

[2] 起重吊装常用数据手册[M] 北京，人民交通出版社，2002；

[3] 建筑施工计算手册（第二版），中国建筑工业出版社；

[4] 秦鹏、张小涛、朱应新南京地铁逸仙桥站地下连续墙钢筋笼吊装技术（科技创新导报2009NO.11）；

[5] 邓子才地下连续墙钢筋笼吊装设计（山西建筑第34卷第20期2008年7月）；

[6] 杨超深地下连续墙钢筋笼整体吊装技术《建筑施工》1993年04期。

作者简介:赵艳(1973―) ,女,天津市人,现任天津市地下铁道集团有限公司合同管理部副部长,研究方向为建设工程招标投标。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。