大型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，简要分析地下连续墙钢筋笼吊装施工技术及难点，通过分析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，为确保地下连续墙钢筋笼吊装施工安全起到一定指导作用。

[关键词] 地下连续墙、钢筋笼、吊装

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1、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。

2、钢筋笼吊装施工难点

该基坑工程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长、大、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。

3、钢筋笼吊装设计

3.1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、横向起吊桁架、X型剪刀筋，来保证钢筋笼起吊时有足够的刚度。

主吊主钩4吊环，吊环采用2根大直径Q235圆钢；主吊副钩6吊环，每吊环采用1根大直径Q235圆钢；副吊6吊环，每吊环采用1根大直径Q235圆。

（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，另需增加斜撑钢筋，避免转角部位发生变形。

图2异型钢筋笼转角加固示意图

图3钢筋笼弯矩计算图

3.2吊装机具选择

采用两台履带吊双机抬吊，大吨位主吊下放钢筋笼。起吊吊梁根据起吊重量选择合适的工字钢。

计算双机抬吊系数（K）：

K主、副＝N主机、副机／（Q吊重+ N索）

N主机、副机—主机和副机的最大起重量

Q吊重—起吊钢筋笼重量

N索—吊梁和索具自重，主吊分别有与副吊共同平抬起吊和独自立吊两套吊梁和索具，计算时应相加，副吊只有一套吊梁和索具。

另外还需要根据履带吊出厂参数表查询回转半径、有效高度和仰角，起吊钢筋笼过程中主副吊起重半径及起重角度均需控制在额定的范围内。

图4首开、闭合幅钢筋笼主吊主钩横向吊点

图5顺序幅钢筋笼主吊主钩横向吊点

3.3吊点位置确定

（1）横向吊点

①首开幅和闭合幅

由于首开幅和闭合幅对钢筋笼纵向中心在重量上对称，所以在钢筋笼横向上，吊点也关于钢筋笼纵向中心对称。（见图4）

横向吊点设置，按钢筋笼宽度，吊点布置在距离边缘1/5的位置为宜。

②顺序幅

由于顺序幅只有一侧有工字钢，所以按照重心公式

i= M总/G总

M总—钢筋笼横向总弯矩

G总—钢筋笼总重量

重心在工字钢板一侧，然后在横向上，两吊点位置应关于重心对称，吊点间距为钢筋笼宽度的3/5。（见图5）

（2）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。（见图3）

+M=-M 即：

（1/2）qL12=（1/8）qL22-（1/2）L12

其中：q为均布荷载、M为弯矩

另：2L1+5L2=L总

可求得L1和L2。

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。

计算钢筋笼纵向重心：

I’= M总’/G总

M总’—钢筋笼纵向总弯矩

结合以上计算结果，确定钢筋笼纵向吊点布置。

图6钢筋笼吊点布置图

3.4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。

图7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qn= G总*Ln/S

Ln—每榀桁架所承受部分重力的尺寸；

S—钢筋笼的平面面积：

求出q1；q2；q3；q4；q5；q6。

取其中的最大值对一榀纵向桁架进行计算验证：

ωmax=5qL4/(384EIz)

Iz—惯性矩

Wz—抗弯截面模量，取Iz/ymax

E—刚度取210GPa

3.5吊点受力分析

图8钢筋笼吊点受力图

根据起吊时钢筋笼平衡得：

2T1’+2T2’= G总……………………①

L1T1’+（L1+L2）T1’/2+（L1+ L2*2）T1’/2+（L1+ L2*3）T2’+（L1+ L2*4）T2’/2+（L1+ L2*5）T2’/2= G总*i= M总……………②

由①、②两式可得：T1’；T2’

则钢丝绳受力T1= T1’/（2*sin45o）；T2= T2’/（2*sin45o）

平抬钢筋笼时，主吊副钩受力为2 T1’，副吊受力为2 T2’

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。

3.6吊点强度验算

吊点选择在横纵桁架交汇处，并对吊点进行加强，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，钢筋直径d根据吊环钢筋抗拉强度试算：

（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，吊环应力（受拉应力）不大于50N/mm2,此应力中已考虑五个因素：① 构件自重荷载分项系数取为1.2，② 吸附作用引起的超载系数取为1.2，③ 钢筋弯折后的应力集中对强度的折减系数取为1.4，④ 动力系数取为1.5，⑤ 钢丝绳角度对吊环承载力的影响系数取为1.4。于是，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。