预制构件装配吊装施工方案.docx
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预制构件装配吊装施工方案
预制构件装配（吊装）施工方案
主体装配施工方案
一、工程概况
本工程为在原有的第一循环水场一座三间一组式冷却塔北侧新建三间一组式冷却塔一座，本工程三层装配预制梁、板走道与原一循冷却塔相联。
本装置相对标高±0.00相对应于绝对标高50.650m。
主体部分为6跨3层装配结构，首层层高6.5m，二层层高4.3m，三层层高5.0m，跨度8.0m，总高度约15.0m；预制牛腿柱，长15.850m～16.650m，几何尺寸500×500mm、400×400mm，重量约在8～16t之间；预制梁几何尺寸300mm×800mm、300mm×750mm、300mm×700mm、300mm×650mm、300mm×600mm、300mm×500mm、250mm×600mm、250mm×500mm、180mm×500mm、150mm×300mm等多种尺寸，重量约在0.5～6t之间；预制槽形壁板及预制槽形顶板，重量约在0.5～2t之间。
建筑物南侧与原有冷却塔之间由一座15.0m轻型钢架、预制连系梁、预制板构成了连接天桥，北侧现浇外楼梯一座，混凝土标号为C25，楼梯柱、梁、踏步、休息平台板水泥砂浆抹面，冷却塔顶部以及楼梯扶手均为钢管扶手。
本方案为预制构件装配施工的专项编制。
二、施工部署
1.施工进度部署
我项目部将严格按照施工总进度计划要求，确保42天内保质保量地吊装完成整座冷却塔的主体结构、墙板的内外嵌缝以及塔顶现浇板的混凝土浇筑，详见附件一施工进度计划。
2.组织机构
项目部的组织机构涉足严格按照《施工组织设计》进行，我公司将一如既往，严格遵守承诺，组织富有经验及能力的吊装施工人员，来进行构件的装配施工，机构的设置及劳动力的组织情况见下表。
表1劳动力组织配备表
项
目
经
理
部
职务
姓名
执业资格
备注
操
作
人
员
工种
数量
进场时间
备注
起重指挥
3
2006-8-26
吊装、翻身、就位全部工作
起重工
3
2006-8-26
吊装运输全部工作
电气焊工
14
2006-9-01
电气焊工14人
吊车司机
3
2006-8-26
120t1人、50t1人、25t1人
汽车司机
2
2006-9-01
构件场内、外运输
所有进场构件装配施工的特殊工种上岗证，待确定构件装配施工日期前报监理项目部审核。
表2吊装主要材料计划表
序号
名称
数量
规格
说明
1
方木
40根
2000×220×160
柱子翻身、支垫板等
2
方木
100根
1000×100×100
1500×100×100
支垫梁、板
3
木楔
80个
250×100×100
300×50×50
柱子吊装用
4
电焊条
1.5t
E4303/φ3.2.4.0
梁、板安装焊接用
5
电焊条
2.0t
E5003/φ4.0
梁端钢筋剖口等
6
钢筋
100m
焊工技术培训用
7
垫铁
6mm
剖口焊和壁板连接用
8
垫铁
8-12mm
柱子和梁安装用
表3吊装所需主要机械计划表
序号
名称
规格
型号
数量
设备编号/产地
用途
进场时间
1
轮胎式起重机
120t
1
附后（待进场后报验）
预制柱吊装
2006-8-26
2
轮胎式起重机
50t
1
附后（待进场后报验）
三层预制构件装配
2006-9-25
3
轮胎式起重机
25t
1
附后（待进场后报验）
预制梁翻身、就位、倒运
2006-9-01
4
平板车
10t
1
长春
场外预制构件运输
2006-9-01
5
电焊机
6
南京
梁、柱、板装配焊接
2006-9-01
6
轻型汽车
1
小型材料、人员进场
2006-9-01
表4吊装所需主要工索具计划表
序号
名称
数量
规格
说明
1
钢丝绳
20m×4
6×37
起吊主绳，柱
2
钢丝绳
1.5m×4
6×19
起吊主绳，梁
3
钢丝绳
100m
6×19
起吊主绳，板
4
卡环
8
17.5#
5
白棕绳
200m
φ21.5
引导绳
6
经纬仪
2台
7
水平尺
1台
8
塔尺
1根
3m
9
三角板
2个
50cm
10
钢卷尺
2个
15m，50m
11
钢钎
4根
2m
12
钢楔
100个
13
榔头
4个
18磅
14
榔头
4个
16磅
15
手动葫芦
2个
5t
16
手动葫芦
2个
3t
17
木梯子
2个
18
撬棍
10个
19
工具包
6个
电焊工用
三、结构装配
1.预制构件的翻身及运输
预制梁在混凝土强度达到设计强度70%时即可进行翻身和第一次场内倒运，按照这次混凝土构件预制的实际情况，在梁预制约15天后即可翻身起吊。
预制柱应在设计强度100%后，应用起重机将柱身翻转90°，清理柱表面的杂物、弹线。
由于现场施工场地狭小，部分构件的预制不得不采用模板支架在集水池内预制，所有这就给预制柱的吊装就位带了一定的麻烦，则需在预制柱翻身就位时，先采用QY50汽车起重机将集水池内的预制梁吊离，便于预制柱的集水池内就位；同时东侧、北侧、西侧的预制柱合计分四次翻身到位，详见下图：
图1预制柱翻身到位图
壁板、顶板在我公司所属新技术公司构件加工厂加工，需进行场外运输，由于局部路况不好，运输时壁板按使用时的受力状况侧立摆放，采用14#槽钢、工字钢制作专用支架，用以固定壁板，保证整体稳定性，运输车辆尺寸为长×宽×高10.196×2.458×2.096，转弯半径为10.0m，由于现场场地较为狭小，部分区域转弯半径进行了处理，另运输车辆正方向行驶至堆放区域，待构件卸载完毕后，倒车，空车在加药车间门前区域调头后退场，如下图：
图2
图3
由于现场预制场地有限，凉水塔四周堆放场地又很小，因此约有95%的预制构件不能一次就位，需要进行现场二次倒运。
构件堆放时依序号安装顺序进行就位和集中、堆放，应注意构件的方向，梁板置于跨外，构件堆放对应场地平整压实，并做好排水措施，构件按使用时的受力情况放在垫木上，重叠构件也要加垫木，上下层垫木要在同一垂直线上，构件之间有0.2m的空隙，以免吊装时互相碰坏，梁堆2～3层，顶板堆6层，而壁板则预先搭设好现场摆放用脚手架，两边对称内外各三层左右为适。
构件不论上车运输或卸车堆放，均应按设计要求进行，叠放在车上或堆放在现场上的构件，构件之间的垫木要在同一条垂直线上，且厚度相等，如下图。
图4
2.吊装顺序
冷却塔塔吊装将按以下顺序分阶段分层综合吊装，吊装所有柱子，其它构件吊装沿纵向每两排柱子为一单元分层综合吊装。
第一阶段：
杯口底部水泥砂浆、细石混凝土找平，调整标高→柱吊装→防溅板柱、梁现浇→第一层框架梁吊装→梁端灌注UGM无收缩灌浆料→第一层钢筋剖口焊→梁端灌注第二次UGM无收缩灌浆料；
第二阶段：
第一层壁板吊装→第一层次梁吊装→第二层壁板吊装→第二层框架梁吊装→梁端灌注UGM无收缩灌浆料→第二层钢筋剖口焊→梁端灌注第二次UGM无收缩灌浆料→第二层次梁吊装；
第三阶段：
第三层壁板安装→第三层框架梁吊装→第三层钢筋剖口焊→梁端灌注UGM无收缩灌浆料→第三层次梁吊装；
第四阶段：
屋面板的吊装→防溅板吊装→灌注UGM无收缩灌浆料→塔顶找平
预制柱的吊装顺序图（从B轴线开始依次为→→（1号站位点起吊）→→→（2号站位点起吊）→（3号站位点起吊）→→→→→→→→→→→→→→）
图5
图6
3.施工方法
1）构件参数统计表5构件参数统计
序号
构件名称
数量
参数说明
1
预制柱
21
YZ-1.YZ-2.YZ-3截面尺寸为500mm×500mm，YZ-2，YZ-3高度为16.65m，YZ-1高度为15.85m，位于水塔中间轴YZ-1柱柱顶带有风机基础，柱头形状为倒圆锥形，上口直径为1.5m下口直径为0.71m锥高1.5m，YZ-1柱总重约为16t，YZ-4～7柱截面尺寸为400mm×400mm，柱高16.65m，位于凉水塔的、两轴线。
2
预制框架梁
96
一层梁共有框架梁32根，框架梁重约6t；二层梁共有框架梁32根，框架梁重约4t；二层梁共有框架梁32根，框架梁重约4t；二层梁共有框架梁32根，重量在3t～4.3t之间，最重框架梁YKJL3-2重约4.3t。
梁长一般在7.2～7.5m之间。
3
连系梁
230
一层连系梁84根，梁长一般在7.2m～7.5m之间，重量约2t；二层连系梁120根，梁长除连系梁YL-2及YL-2’为3.97m外，其余在7.5m左右，连系梁为0.5t～3t左右；三层连系梁26根，梁长一般在7.5m左右，重量在3～4.3t之间。
4
预制壁板
128
一层壁板共有28块，二层壁板共有40块，三层壁板共有60块，板长在7.5m左右，板高在2.05m、1.59m、0.7m三种规格，重量在1.2～2t。
5
预制顶板
156
顶板共有156块，长3.5m左右，宽1m左右，板重约1～1.5t。
6
防溅板
192
防溅板共有192块，板重约为0.5t，参见YKBRB40-94
2）机械、索具设备选择
a、对B轴柱
本工程只能进行跨外吊装，吊车的行走道路采用图纸设计的竖向车行地坪的道路路基，行走路线边缘离凉水塔水池最少要2m。
B轴柱在所有柱中体积最大（V=5.45m³，重Q=16t），离吊车行走路线最远（中心线距离15.0m）,B轴柱总高为15.85m根据以上数据，绘图如下：
图7
从上图显示数据，对于选择吊车，满足以下要求时，方能起吊。
表6选择吊车要求
幅度（m）
臂长（m）
起重量（t）
起升高度（m）
>16.0
>22
>16
>18.65
根据以上要求，选用ATF120-5型（日本多田野株式会社）汽车吊较为合适，详见附件三汽车起重机参数表。
b、对A、C轴柱，三层梁、壁板，经计算对吊车的要求如下：
表7对吊车的要求
构件名称
参数
起重量（t）
臂长（m）
幅度（m）
起升高度（m）
A、C轴柱
>12
>21
>10
>19.5
三层梁
>5
>25
>12.5
>19.5
三层壁板
>4
>25
>12.5
>19.5
根据A、C轴柱的吊装参数要求，A、C轴柱选用QY50型吊车较为经济实用，详见附件三汽车起重机参数表；而三层梁、三层壁板选用QY50型湖南浦沅汽车吊，较为合适，详见附件三汽车起重机参数表。
c、对其它构件，经类似以上的计算，确定需要选用25t（QY25E徐工集团）汽车吊，详见附件三汽车起重机参数表。
d、卡环的选择
查《施工手册第四版缩印本》表14-12，卡环采用17.5型号的螺栓式D形卡环。
e、钢丝绳的选择
以YZ-1为例进行计算，YZ-1重量约为16t，吊装采用一点绑扎垂直起吊，所以每根钢丝绳所承受的拉力约80000N，根据经验预备选用6×37的钢丝绳做为吊索。
钢丝绳允许拉力验算：
[Fg]＝αFg/K
式中[Fg]——钢丝绳的允许拉力（kN）；
Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）；
——换算系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳，
分别取0.85.0.82.0.80；
K——钢丝绳的安全系数。
其中钢丝绳用作捆绑吊索，查表《施工手册第四版缩印本》表14-5，所以K=8～10，取8；α=0.82；[Fg]=80000N。
N≈780kN
查表《建筑施工手册》（第四版缩印本）表14-38，选用直径36.5mm，钢丝绳公称抗拉强度1550N/mm2的6×37钢丝绳。
3）装前准备工作
a、现场施工道路的要求：
根据选用的ATF120-5型汽车吊的性能要求，现场施工道路宽度为6m，东西二条施工道路中心线与B轴线的距离控制在15m以内，根据现场凉水塔四周施工道路只能形成U形路，为确保路基不被压塌，水池外四周土方全部分层回填至八字角上部位置，路基按图纸设计要求铺设300mm厚片石层、100mm厚碎石层，另在吊车站位时使用路基箱。
如上图（B轴柱吊装平面示意图）所示，该汽车起重机支腿全升后宽约为10m，必然导致其中两条支腿无法支撑在路面上。
而吊车自重、配重、构件合计重量约为106t，分配到远方向1.2号两条支腿上的重量约为26.5t，由于采用1.5m×1.5m的路基箱，则地基承载力不得小于11.7t/㎡，而根据地勘报告显示层土承载能力为100KP，约为10.2t/m2，则需对该区域（ATF120-5吊车1号位）进行20mm钢板加固处理。
再如上图（A、C轴柱吊装平面示意图）所示，QY50汽车起重机支腿全升后宽约为6.7m，而东侧路面为6.0m宽，则其远方向两条支腿同样无法支撑在路面上，但吊车自重、构件合计重量约为50t，分配到远方向1.2号两条支腿上的重量约为12.5t，由于采用1.5m×1.5m的15m厚钢板，则地基承载力不得小于5.60t/㎡，而根据地勘报告显示层土承载能力为100kPa，约为10.2t/㎡，则仅需对上图的阴影区域采用12t内燃振动压路机进行碾压加固。
b、构件复测校对工作：
吊装前对杯基进行复测，其内容：
杯底标高、杯基尺寸及纵横轴线的尺寸。
对柱、梁、板所有预制构件进行外形尺寸进行复测，对预制柱、梁进行分中、弹线；柱、梁、板预埋件位置及尺寸核对，预埋件表面的砂浆进行清理；对所有预制构件混凝土的标号进行核对，发现问题及时向甲方和设计部门提出；待处理后方可吊装。
c、杯底找平和基础放中心线根据设计要求，施工时杯底混凝土一般比柱底标高低5cm左右，吊装前要对杯底标高和柱子长短进行一次实测，然后根据它们的偏差，抹上找平层对杯底进行调整，使柱子安装后，其牛腿标高能符合要求。
还需把柱距中心线引到杯口，以此作为柱子吊装时对中的依据。
d、杯口壁槽和预制柱插入深度面凿毛，以及所有框架柱、梁连接点（需二次浇筑）均需在地面凿毛，待吊装机械进场，构件翻身后，再将另一面凿毛。
e、吊装前预先按下表加工垫铁、钢楔及木楔，钢楔及木楔用于临时固定和调整垂直度，斜垫铁用于在柱子牛腿面预埋件平整度偏差时调整其平整度，以确保梁底标高一致、梁身的垂直度符合要求。
表8加工垫铁、钢楔及木楔要求
名称
尺寸
数目
a
b
c
d
斜垫铁
60
35
20
60
200
钢楔
230
200
40
100
100
木楔
230
200
35
50
150
4）构件吊装及计算
a、预制柱吊装
柱子翻身脱模就位采用两点起吊，由于施工现场狭小，行车路线东侧预制柱需翻身后在水池内就位，这样才能确保在道路东侧在吊装、两轴线柱有足够的吊装作业半径，具体绑扎点已经按照图纸设计位置，预埋了Φ28的一级钢冷弯而成的吊环，严禁进行冷拉，如下图。
图8
吊环的形式与构造，见下图所示。
图9（a）吊环用于YZ-1柱顶预埋，具体尺寸见图纸；图9（b）吊环用于其他的预制柱柱身；
图9吊环形式
按照《建筑施工手册》（第四版缩印本）9-2-9-2中吊环设计的各项要求，吊环的弯心直径为2.5d（d为吊环钢筋直径），且不得小于60mm。
吊环的埋入深度不应小于30d，并与主筋钩牢。
埋深不够时，可焊在受力钢筋上。
吊环露出混凝土的高度，应满足穿卡环的要求；但也不宜超过100mm，以免遭到反复弯折。
在构件自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的吊环应力不大于50N/mm2（已考虑超载系数、吸附系数、动力系数、钢筋弯折引起的应力集中系数、钢筋角度影响系数等）。
现场YZ-1的吊环施工图纸设计采用Φ28的一级钢制作吊环，我项目部已经严格按照图纸设计要求采用Φ28的一级钢进行制作预留结束，而除YZ-1外的其它预制柱设计要求，施工单位按需进行预留，所以此处仅对除YZ-1外的吊环进行应力验算。
吊环（YZ-2～7）的应力验算计算公式：
式中As——一个吊环的钢筋截面面积（mm2）；
G——构件重量（t），YZ-2～7中重量为YZ-2最大，约12t；
σ——吊环的拉应力（N/mm2）；
n——吊环截面个数；2个吊环时为4（已考虑超载系数、吸附系数、动力系数、钢筋弯折引起的应力集中系数、钢筋角度影响系数等）。
柱的吊装采用一点垂直起吊，则吊点的选择同样考虑到预制所承受的弯矩最小的原则，经计算等截面柱在柱顶距0.293l=0.293×16.65m=4.878m的位置施加集中力，即柱子在此吊点吊装时，由自重力产生的最大正弯矩等于最大负弯矩。
对整根柱子说来，这种情况下产生的弯矩绝对值最小。
两种绑扎点弯矩如下图所示：
图10
而由于柱的截面普遍较大，采用在柱采用两点翻身完成后用长短吊索各一根绑扎，具体绑扎如下图：
图111-活络卡环；2-长吊索；3-白棕绳；4-短吊索；5-普通卡环
1
2
3
（a）平面布置（b）旋转直立过程
图12
柱吊装验算
由于采用一点起吊，可以简化为一端带悬挑的简支梁进行计算，承受自重均布荷载q的的作业，吊点的合理位置见上图（一点起吊弯矩图）。
（B轴柱）
（A、C轴柱）
吊点确定后，用力学方法计算柱子的吊装弯矩。
一点起吊法最危险的两个截面分别为最大负弯矩处以及最大正弯矩处，也就是上面弯矩图上表示的两个峰值，荷载即柱子自重力，但应考虑吊装动力系数（一般取1.5，必要时根据吊装实际情况酌减），分别计算如下。
则
（B轴柱）
<
（B轴柱）
（A、C轴柱）
<
（A、C轴柱）
抗弯强度验算
由于柱采用平卧起吊，h1=500mm、h2=400mm，仅考虑四角钢筋，且对称布筋，而且A、B、C三轴线所有柱四角钢筋均为Φ25。
则
（2Φ25）
吊装时的强度验算按受弯构件考虑。
按双筋梁计算截面强度。
该截面能承受的弯矩分别是：
轴线柱B截面抗弯强度满足要求，因为
，B与C截面配筋相同，则截面C满足抗弯强度要求。
、轴线柱B截面抗弯强度满足要求，因为
，B与C截面配筋相同，则截面C满足抗弯强度要求。
式中Mk——吊装时柱子承受的弯矩（N·mm）；
M——弯矩设计值（N·mm）；
α1——系数，当混凝土强度等级不超过C50时，α1＝1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1＝0.94，其间按线性内插法确定；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm2）；
b——柱子截面宽度（mm）；
x——混凝土受压区高度，近似取x＝2a's；
h0——柱子截面有效高度（mm）；
f'y——钢筋的抗压强度设计值（N/mm2）；
A's——受压区纵向钢筋截面面积（mm2）；
a's——受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离（mm）。
因为本工程柱四角钢筋均为Φ25，则当柱子从预制时的平卧位置不经翻身而直接吊装，平卧柱子的截面及宽面内的配筋均能满足吊装要求。
裂缝宽度验算（柱子吊装中的裂缝宽度应控制在0.2mm内）：
柱子吊装时裂缝宽度的验算，需通过计算柱内纵向受拉钢筋的应力σsk近似判断其是否满足要求，由于我公司吊装将组织富有经验从事过三循吊装人员进行吊装，所以在裂缝宽度验算时考虑动力系数为1.5，则MK直接选用前面的计算值，对于A、C轴线柱抗拉区钢筋为2Φ25.1Φ20，则As=1296mm2；对于B轴线柱抗拉区钢筋为3Φ25，As=1480mm²。
（B轴线）
（A、C轴线）
式中As——受拉区钢筋的截面面积（mm2）。
上述公式计算的钢筋应力σsk=179
与σsk=168
均小于200
（热扎带肋钢筋）时，可认为满足裂缝宽度要求。
柱的就位和临时固定：
柱脚插入杯口后，先使其悬空进行就位，用八只楔块从柱的边沿插入杯口，并用撬棍撬动柱脚，使柱子的安装中心线对准杯口的安装中心线，并使柱身基本保持垂直，即可落钩，将柱脚放到杯底，并复查对线。
随后，由两人面对面打紧楔子，并用坚硬石块将柱脚卡死，特别注意在宽面范围卡紧，以防发生柱子倾倒事故，杯口之间空隙太大时，应增加楔块厚度，不得将几个楔块叠合使用。
本工程柱子较重，起重机的起重杆仰角很大有时达到80°，一般机后还增加配重，起重机脱钩后，前轻后重，容易发生机身倾倒事故，因此，起重机吊柱时，应先落起重杆，再落吊钩，以保持机身的稳定性。
柱的校正：
柱子的校正有平面位置的校正和垂直度的校正。
前者在临时固定时已对准中心线，校正时如发现走动，可用敲击楔块的方法（一侧放松，另外一侧必须卡牢）进行校正，为便于在校正时使柱脚移动，插柱前可在杯基底放少量粗砂，垂直度用两台经纬仪从柱子相邻两面观测中心线是否垂直，观测点与柱轴线夹角小于15°，水平距离应尽量在15m以外。
若垂直度不满足要求，则用螺旋千斤顶校正。
图13预制柱垂直校正测量示意图
经纬仪视线
柱子中心线
由于阳光照射对柱子产生的温差影响在校正时，也要考虑阴阳两面应温差影响会是柱顶产生水平位移，所以宜在早晨或阴天进行校正。
柱的最后固定：
灌缝工作在校正后立即进行，灌缝前，应将杯口空隙内屑等垃圾清除干净，用水湿润柱身与杯壁，浇捣混凝土时，不得碰动楔块。
如柱脚与杯底有较大空隙时，先灌一层砂浆坐实。
UGM无收缩灌浆料浇灌分两次进行，第一次先浇至楔块下端，当所浇混凝土强度达到25%设计强度时，即可拔去楔块，浇第二批混凝土，将杯口灌满。
在浇灌过程中，还应对柱子的垂直度进行观测。
发现偏差要及时纠正。
轴柱无缆风校正稳定性验算
柱子最大重量G=16000×9.8=157kN
柱子校正前重心的偏心值和固定柱子的木楔变形引起的柱子偏心值，一般取e＋e'＝100mm；
取μ=0.6；
取ω。
=0.8kPa；
h=0.85m。
图14
则
式中K——抗倾覆稳定系数，K≥1.5；
G——柱子总重力；
b——柱子截面短边的宽度；
e、e'——分别为柱子校正前重心的偏心值和固定柱子的木楔变形引起的柱子偏心值，一般取e＋e'＝10cm；
μ——混凝土与混凝土之间的摩擦系数，μ＝0.6～0.7；
l——柱子重心位置至杯口的距离；
h——杯口深度；
W——总风压，W＝w0S；
其中w0——基本风压，按建筑结构荷载规范取用；
S——柱子截面长边的挡风面积。
由上式计算可知，B轴柱可采用无缆风校正。
b、预制梁吊装
框架梁吊装前要对剖口焊钢筋进行检查，弯曲的要在地面先调直。
安装时，在满足设计和规范要求的前提下，尽量兼顾梁两端预留钢筋与柱预留钢筋的间隙，为剖口焊接尽可能创造较好条件。
连系梁的吊装前要预先对已经吊装结束的框架梁上拉通线，在框架梁上画出每道；连系梁的位置，防止由于预埋件的偏差，导致连系梁就位不准，如果由于预埋件埋设偏差导致连系梁与框架梁焊接不牢固时，需采取加固措施。
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