超深地连墙钢筋笼吊装设计分析与实践

超深地连墙钢筋笼吊装设计分析与实践

1吴,洲 ,2曹鹏阳

1身份证号码：420281199106182016

2身份证号码：41018119950907651X

摘要:超深地连墙施工的难点主要是钢筋笼的吊装施工，尤其是对于深度超过60m，重量超过90t的钢筋笼，其吊装难度更大。对杭州地铁超深超重地连墙钢筋笼吊装设计进行了分析，提出了实际吊装施工中需要考虑的问题与注意的事项，并对吊装工况分析，提出吊装设计计算及工程实践中遇到的实际问题及对策。

关键词:超深地连墙；钢筋笼吊装；吊装设计

1工程概况

本工程项目为地铁项目的大小盾构井转换井。风井围护墙采用1000mm～1200mm地下连续墙，地连墙墙深均为61.2m，地连墙接头形式为H型钢。该项目最重的一字幅钢筋笼重达91.5t，本文对最重的钢筋笼进行吊装方案设计并展开论证。

2钢筋笼吊装方案设计与论证

2.1总体吊装方法与工况分析

2.1.1总体吊装方法

该项目连续墙深度均为61.2m，单个钢筋最重为幅宽5.6mV字幅，笼长61.15m，笼重为91.5t。拟采用分截起吊对接入槽即分节吊装法施工，将钢筋笼分段为上段42.15m，重约73.8t，下段19m，重约17.7t。采用主吊400t+副吊180t双机十八点抬吊，起吊时使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡，并在空中回直，分两节入槽的方法吊装。

吊装时先吊装下段钢筋笼，起吊过程中主钩起吊钢筋笼顶部，副钩同时起吊钢筋笼中下部，缓慢吊离地面，主钩缓慢提升，改变钢筋笼角度，使其逐渐垂直。然后去掉180t副吊，400t主吊将钢筋笼移到槽段边缘，钢筋笼吊入槽内，用钢梁挑住暂搁在导墙上，然后吊装上段钢筋笼。上段钢筋笼在自然垂直状态下对准下段钢筋笼，缓慢下放上段钢筋笼，使各组纵向主筋配对理顺，对钢筋笼四周有对接限位标志的几组纵向主筋拧紧接驳器。重新拎起钢筋笼，使上下段钢筋笼呈自然垂直状态，对其余各组纵向主筋拧紧接驳器，完善导管插入通道与导管导向筋，补焊水平钢筋、保护层垫块，焊接接头工字钢。最后将对接成整幅的钢筋笼下放入槽，下放导管准备浇筑混凝土。

2.1.2吊装工况分析

本次钢筋笼吊装主要分5个吊装工况，经4次吊钩转换后入槽，每个工况下主副吊车受力各不相同。双机十八点抬吊(上段73.8t)。此时钢筋笼的重量由主吊、副吊同时承担，结合吊点设置及受力分析，计算主副吊车的受力情况。钢筋笼吊点布置的原则是使得钢筋笼受到的弯矩最小，根据弯矩平衡定律，平抬钢筋笼时主吊起重量为32.52，副吊起吊重量为41.28t，因此为使得副吊吊重相对较小，可以适当调整吊点位置，以利于减小副吊吊重。在该工况下，需要考虑行走状况下吊装验算，吊车吊重(钢筋笼重+吊具重)不得超过最大设计吊重的70%。为确保钢筋笼运输安全，同时获得吊车最大起重量，需要将吊车的回转半径控制在最小值。上、下两段钢筋笼对接(钢筋笼总重91.5t)。在该工况下，上下两段钢筋笼在槽段口进行对接，对接完毕后继续下放钢筋笼。此时主吊受到的总重量为上下段钢筋笼及吊具重量之和，即95.5t。该工况下，若钢筋笼下放顺利，则下段钢筋笼已进入槽段内，泥浆对钢筋笼的浮力未计算在内，且吊车处在非行走状态，吊车吊重控制在设计最大值之内。考虑到实际施工中有可能需要将钢筋笼提升后重新下放。此时，一方面钢筋笼提升时，吊车不仅需要承受钢筋笼的重量，还要考虑到槽段侧壁对钢筋笼的摩阻力;而重新下放钢筋笼时，有可能出现往下的冲击力;因此在考虑钢筋笼整体下放时，考虑了1.1的动力系数。钢筋笼对接后整体下放时的吊点转换。该工况下，钢筋笼逐渐下放，当钢筋笼下放到吊点4位置时，需进行第二次吊点转换，即卸下吊点4处吊具;当继续下放到吊点3位置时，进行第三次吊点转换，将吊点移动至上方吊点2位置;当钢筋笼继续下放到吊点2位置时，进行第四次吊点转换，即移动吊点至吊攀1位置。因此，在进行吊点受力计算时，最不利工况为6个吊点。

2.2设计计算

吊装方案设计计算内容主要是吊装机械的选择与验算、钢筋笼吊点布置、施工用筋布置、钢丝绳验算、地基承载力验算等。

1)吊机选择与吊重验算。

该项目钢筋笼吊装采用18点双机抬吊法起吊，钢筋笼采用分节吊装，吊车选用主吊400t和副吊180t，主副吊机验算时，需要注意以下几个方面的内容:

最大吊重应分别考虑主副吊机在最不利工况下的荷载;考虑吊车负荷行走;考虑一定的动力(阻力)系数。本吊装方案设计中对主吊的验算，考虑了两种不利工况组合。一是主吊最大负荷行走，即吊车负荷77.8t(含吊具4t)，吊车行走时安全折减系数0.7;二是主吊不行走时最大吊重95.5t(上、下两段钢筋笼对接后)，此时考虑了实际施工时钢筋笼无法顺利下放这一不利工况，因此考虑钢筋笼需重新提升时槽段对钢筋笼的侧阻力，取动力(阻力)系数1.1。

2)焊缝验算。

施工各节点焊接要求必须满足规范要求。实际施工中，需考虑操作的可行性，难免出现焊接部位单面焊，因此计算搁置钢板、吊点钢筋、吊点钢板等部位时需按单面焊缝进行计算复核;同时，施工中难免出现焊缝质量偏差，焊缝设计需留一定的安全余量，本次方案设计焊缝安全系数为1.5。

2.3方案论证与建议

该项目经方案论证专家组评审，主要提出了以下几点建议:1)考虑到钢筋笼吊装施工的便利，可根据钢筋笼规格重量的不同，分别进行吊装设计，以方便实际施工;2)主吊最大吊重需要考虑上、下两段钢筋笼对接后的工况，尤其是遇到钢筋笼难以下放的情况，并考虑一定的动力系数;3)钢筋笼吊装不仅需要进行吊机起吊能力、吊点钢筋受力、吊具受力等主要部位的验算，同时也需要重视主要受力点焊缝的验算。

3钢筋笼吊装施工实践

3.1合理安排地连墙首开与闭合幅

地下连续墙首开幅钢筋笼必须在钢筋笼两端设置止水板，即H型钢接头;连接幅是在钢筋笼的一侧设置H型钢接头;而闭合幅是与两个已完成的地连墙连接，无需在闭合幅钢筋笼设置H型钢接头。结合地下连续墙钢筋笼笼重进行分析，钢筋笼重量可以分为H型钢接头重量和钢筋笼结构自身重量。该项目中采用的地连墙钢筋笼最重为91.5t，若将其设置为首开幅，则钢筋笼总重91.5t;若将其设置为闭合幅，则无需设置H型钢接头，钢筋笼重量可减轻至74t(扣除2个H型钢接头约17.5t)。实际施工过程中通过合理安排首开幅、连接幅和闭合幅来调整钢筋笼重量，以降低钢筋笼实际吊重，达到降低风险、提高吊装安全系数的目的。

3.2合理设置吊点钢筋与吊点数量

结合地下连续墙分幅与钢筋笼重量计算分析，钢筋笼最轻的仅46.1t，而最重的钢筋笼重91.5t。吊装设计方案中，一般仅考虑了最重的钢筋笼的吊装，本次吊装设计方案钢筋笼重91.5t(吊具重达4t)，那么对于重50t的钢筋笼采用91.5t的吊装方案显然是不合理的。为便于施工，节约材料，实际施工时对不同重量区间的钢筋笼分别进行吊装设计。通过合理选择吊具，合理配置吊点钢筋，适当减少吊点数量以便于实际施工。

4结语

超深超重地连墙钢筋笼吊装设计时，需重点对吊点钢筋、搁置钢板等部位的受力情况进行分析设计，同时不能忽视这些部位的焊缝情况;避免出现总体吊装满足要求，而焊缝等细微环节出现问题。钢筋笼吊装设计时，需根据吊装方法、吊装工况的不同，分别进行工况分析，以确定最不利工况;不同环节的受力分析，其最不利工况也可能不同。对于H型钢接头的地连墙，H型钢重量占比较大，实际施工过程中通过合理安排首开幅、连接幅和闭合幅来调整钢筋笼重量，以降低钢筋笼实际吊重。同一地连墙项目，若钢筋笼重量相差较大，实际施工时宜根据不同重量区间分别进行吊装验算，以便于吊装作业;通过合理选择吊具，合理配置吊点钢筋，适当减少吊点数量以便于施工。

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