地下连续墙钢筋笼吊装方案.docx
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地下连续墙钢筋笼吊装方案
1编制依据
1、天津地铁6线工程水上西路站、理工大学站设计图纸；
2、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）；
3、《建筑施工起重吊装安全技术规范》（JGJ276-2012）；
4、《起重吊装常用数据手册》；
5、《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-2003）；
6、大型起重机械设备安全管理规定；
7、起重吊装技术与常用数据速查；
8、机具设备选用计算和安全作业操作技术规范手册；
9、我公司现有的施工技术、管理水平及机械配套能力。
2工程概况
2.1水上西路站地连墙设计概况
水上西路站是天津市轨道交通6号线工程的中间站，同时也是远期16号线的换乘站，位于水上公园西路与宾水西道交叉路口道路下方，车站站位沿宾水西道呈东向西布置，为岛式站台车站。
车站有效站台中心里程为DK26+479.234（左DK26+482.502），包括车站设计起点里程DK26+333.608（左DK26+334.320）至车站设计终点里程DK26+560.214（左DK26+564.861）范围内的主体部分和附属部分。
车站主体结构采用明挖法施工，为地下二层岛式站台车站，车站长度226.1m，标准段宽23.428m，高度为15.31m，车站设置3个出入口与2组风亭。
车站围护结构采用800mm厚地下连续墙，共计94幅。
地下连续墙采用刚性十字钢板止水接头，形式如下图2.1-1、2.1-2所示。
在远期盾构穿越预留处采用锁扣管接头，形式如下图2.1-3所示，地下连续墙施工完成后，锁扣管及时拔除。
开挖过程中连续墙表面或接缝有渗漏水时，及时进行堵漏处理。
十字钢板接头6.8m段1幅，6.1m段1幅，6m段40幅，5.5m段13幅,5.2m段8幅,5m段11幅，4.5m段2幅，4.2m段1幅；4m段3幅；L型11幅，T型4幅，Z型4幅；共计99幅。
其中锁扣管6m段1幅，5.5m段6幅，L型2幅。
标准段墙深32.09m，钢筋笼长28.54m；盾构井段墙深34.3m，钢筋笼长33.55m；盖板段墙深32.09m，钢筋笼长25.49m。
图2.1-1十字钢板接头配筋图
图2.1-2十字钢板接头大样图
图2.1-3锁扣管接头配筋图
3施工部署
3.1组织机构
现场总指挥：
侯森泉
现场副总指挥：
陈河松
现场技术负责人：
白赓
现场安全负责人：
芮冬冬
吊装组组长：
项文
吊装信号员2名，150t履带吊驾驶员2名，80t履带吊驾驶员2名，安全防护人员2名，另有钢筋笼司索、起吊上扣、解扣人员12名。
3.2设备设施安排
150t履带吊一辆，80t履带吊一辆，相关吊具、钢丝绳，夜间照明设备若干。
3.3吊装场地布置
车站位于天津市内，施工便道采用C25钢筋砼硬化，厚度25cm，砼路面结构能够满足150t、80t履带吊等大型设备行走安全。
钢筋笼吊装过程中吊车回转半径内无障碍物，吊车可安全起吊。
场地布置详见水上西路站和理工大学站平面布置图。
4吊具设备选型
吊具设备依据钢筋笼长度及重量确定，以满足起重要求及安全性为前提。
履带吊主吊、副吊起重吨位的选择考虑留够足够的安全系数，并在满足《建筑机械使用安全技术规程》中规定安全系数下安全起吊钢筋笼。
钢丝绳、卸扣、吊筋、滑车及扁担等需根据吊装验算，富余安全系数后进行选型。
4.1总起重量的确定
按照设计图纸，本标段地下连续墙的钢筋笼分为以下2种形式：
有“一”型、“L”型和“Z”型。
地下连续墙钢筋笼整体制作，整体吊装。
水上西路站地连墙最大钢筋笼长度33.5m，经计算最大单幅地连墙加双十字钢板接头（标准段，6m宽）重约30.94t，加上加固措施筋、吊筋、吊钩及钢丝绳锁具等重量约为3.5t，吊装总重量合计约为34.44t。
4.2起重垂直高度计算
当钢筋笼完全由主吊吊起时，起重垂直高度由以下几项相加（见图4.2-1）：
H=h4+h3+h2+h1+h0+b=0.5+33.5+2.0+3+0.5+4=43.0m
其中：
b为其中滑轮组定滑轮到吊钩中心的距离，取4m；h0为起吊扁担净高，按0.5m考虑；h1为扁担吊索钢丝绳高度，按3m考虑；h2为钢筋笼吊索高度，按2.0m考虑；h3为钢筋笼长度，按最大长度33.5m考虑）；h4为起吊时钢筋笼距地面高度，按0.5m考虑。
图4.2-1钢筋笼吊装高度示意图
4.3起重机选型确定
地下连续墙钢筋笼拟采用日本神钢KOBELCO7150型150t主吊，配三一重工SCC800型80t副吊吊装。
1、经查日本神钢KOBELCO7150型液压履带起重机相关资料如下（见图4.3-1、图4.3-2）：
70°
图4.3-1150T履带吊主臂起升高度特性曲线
150T履带式起重机性能表
工作
半径
18.29
m
21.34
m
24.38
m
27.43
m
30.48
m
33.53
m
36.58
m
39.62
m
42.67
m
45.72
m
48.77
m
51.82
m
54.86
m
5
150
6
140
128.1
116.8
7
123.6
121.7
111.5
102.5
94.4
8
99.1
98.8
98.7
96.2
90.7
83.8
77.8
9
82.5
82.3
82.2
82.0
81.3
78.8
75.2
69.6
10
70.5
70.3
70.2
70.1
69.9
69.8
69.2
66.5
62.3
57.8
12
54.6
54.3
54.2
54.0
53.8
53.7
53.5
53.3
53.2
52.2
49.6
46.9
43.5
14
44.6
44.2
44.0
43.9
43.6
43.5
43.2
43.1
42.9
42.7
42.6
41.8
40.3
16
37.5
37.1
37.0
36.8
36.5
36.4
36.1
35.9
35.8
35.6
35.5
35.2
35.1
18
32.0
31.8
31.6
31.3
31.1
30.8
30.7
30.6
30.4
30.2
30.0
29.8
20
27.8
27.6
27.3
27.1
26.8
26.7
26.5
26.3
26.2
25.9
25.7
22
24.7
24.4
24.2
24.0
23.7
23.5
23.4
23.1
23.0
22.8
22.5
24
21.9
21.6
21.4
21.1
20.9
20.8
20.6
20.4
20.2
19.9
26
19.5
19.3
19.0
18.8
18.7
18.4
18.2
18.0
17.7
28
17.5
17.2
17.0
16.9
16.6
16.4
16.2
15.9
30
16.1
15.7
15.5
15.4
15.1
14.9
14.7
14.4
32
14.4
14.2
14.0
13.8
13.6
13.4
13.1
34
13.1
12.9
12.7
12.5
12.2
11.9
图4.3-2150T履带吊主臂起重性能表
150t吊机臂长48.77m，回转半径12m时，起重49.6t，取大型起重机械的安全起重系数为0.8（见《建筑机械使用安全技术规程》P21，JGJ33-2012）。
49.6×0.8=39.68t>34.44t，所以主吊臂长取48.77m，在安全起吊范围，满足起吊要求。
当起重机吊装钢筋笼行走时，取回转半径12.0m，起重能力为49.6T，根据《建筑机械使用安全技术规程》4.2.10条规定，当起重机如需带载行走时，载荷不得超过允许起重量的70%，即49.6×0.7=34.72t>34.44t,满足起吊行走要求。
当起吊角度为78°，垂直起吊高度=L*sin（78°）+C（起重臂下轴距地面高度）=48.77*sin（78°）+2.9=50.6m，大于最小起重垂直高度43.0m，故满足起吊高度的要求。
2、经查80t液压履带起重机相关资料如下（见图4.3-3、图4.3-4所示）：
80t履带吊当臂长为31m时，回转半径9m时，起重量为28.8t。
按《建筑机械使用安全技术规程》4.2.9条，采用双机抬吊作业时，起吊重量不得超过两台起重机在该工况下允许起重量总和的75%，单机的起吊荷载不得超过允许荷载的80%，副吊按承担钢筋笼最大负荷的75%考虑，即最大允许荷载为34.44×75%=25.83t，最大起重量为34.44t×70%=24.11t＜25.83t，满足要求。
图4.3-180T履带吊主臂起升高度特性曲线
图4.3-380T履带吊性能参数
故本工程地下连续墙钢筋笼主吊机采用150t，副吊吊机采用80t，主吊臂长取48.77m，副吊臂长取31m，满足要求。
4.4钢筋笼吊点布置
1、吊点位置的确定
如果吊点位置计算不准确，对钢筋笼会产生较大挠曲变形，使焊缝开裂，整体结构散架，无法起吊，因此吊点位置的确定是吊装过程的一个关键步骤，现以标准钢筋笼为例作以下阐述。
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（如图4.4-1）。
图4.4-1钢筋笼弯矩计算图
其中：
q—均布载荷
M—弯矩
故：
又：
因此选取B、C、D、E四点起吊时弯矩最小，实际吊装过程中B、C中心是主吊位置，D、E中心为副吊位置，而AB距离的存在影响吊装钢筋笼。
根据设计院提供的技术数据和实际吊装经验，B点可向A点移动即A、B重合，其它各点位置调整如图4.4-2：
图4.4-2钢筋笼吊装吊点图
在起吊过程中，A（B）C为主吊位置，D、E为副吊位置。
2、“一”形槽段
本站地连墙钢筋笼吊装工程钢筋笼最长为33.5m，起吊重量约34.44T，考虑采用8点起吊，保证吊装安全及钢筋笼平吊过程中整体稳定性。
因为“一”形槽段重心在钢筋笼中心位置，吊点位置设置尽量使笼身各段受力均匀，使钢筋笼起吊时正、负弯矩最小。
吊点钢筋采用φ28圆钢弯制而成，与主筋满焊连接。
详见图4.4-3、4.4-4。
针对钢筋笼实际长度，适当调整中部两吊点间距离为10.0m，钢筋笼宽为L，主吊横向吊点布置为0.2L、0.8L，副吊吊点布置为0.2L、0.8L，其中主吊第一排吊点布在钢筋笼迎土面，其余所有吊点均布在钢筋笼背土面。
图4.4-3“一”型钢筋笼起吊位置示意图
图4.4-4吊点焊接示意图
3、“L”形槽段
直角“L”形钢筋笼重心位置与两直角边长度有关，而主桁架吊点位置设置应考虑钢筋笼起吊钢丝绳长度相同因素。
为保证钢筋笼起吊后垂直，起吊中心位置与钢筋笼重心位置宜重合，假定钢筋笼中心线直角边长为a和b，则吊点位置为：
（起吊位置见图4.4-3）
X=a×b/（a+b）
Y=a×b/（a+b）
图4.4-3“L”型钢筋笼起吊位置示意图
4.5钢筋笼吊装加固
本工程钢筋笼采用整幅制作、整幅起吊入槽。
考虑到钢筋笼起吊时的刚度和强度，需对钢筋笼进行加固。
1、骨架筋加固
钢筋笼内的纵向桁架筋数量设置4榀，其余不规则槽段按1.2～1.5m间距视具体形式布置，横向桁架按1榀/5m布置。
2、剪刀撑加固
剪刀撑设置采用φ22钢筋，与水平面45°角设置，布置在迎土面、背土面两侧，通长布置。
3、吊点加强
在吊点位置处，在幅宽方向上增加一根φ28的钢筋与纵向钢筋焊接，作为吊点加强。
4.6钢筋焊接和槽口焊接
钢筋要有质保书，并经试验合格后才能使用。
主筋搭接采用直螺纹套筒连接，其余采用单面搭接焊，焊缝长度不小于10d。
搭接错位及接头检验应满足钢筋混凝土规范要求。
钢筋保证平直，表面洁净无油渍，钢筋笼成型用点焊定位牢固，内部交点50%点焊，钢筋笼四周的纵向钢筋与水平分布筋必须满足100%点焊。
焊接过程中挑选焊接技术水平较高且稳定的电焊工进行操作，施工时严格按照《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）进行操作。
5吊装验算
计算包括以下几方面的内容：
钢丝绳强度验算；主吊扁担梁强度验算；吊筋强度验算；吊点处焊接受力验算；吊点卸扣强度验算；滑轮验算。
5.1钢丝绳、卸扣、滑轮强度验算
1、钢丝绳的验算
本工程使用的钢丝绳均为6×37（b），钢丝绳强度极限以1670Mpa计，安全系数取K=6，换算系数为0.82（见《GB1102-91》），见表5.1-1。
钢丝绳强度验算按主吊为150T、辅吊为80T计算。
吊装钢筋笼钢丝绳明细表表5.1-1
序号
名称
规格型号
数量
长度
1
主吊钢丝绳
钢芯32.5
2条
14.5m/条
2
扁担上钢丝绳
钢芯56
2条
3.2m/条
3
副吊钢丝绳
钢芯30
2条
14.8m/条
4
副吊扁担上钢丝绳
钢芯43
2条
2.0m/条
本工程最大钢筋笼片重约为G=34.44t，即重力约为344.4KN，用绳扣捆系吊装，根据吊装图所示，分两种情况计算钢筋绳最大受力。
计算S1主吊钢丝绳受力FS1，S2副吊钢丝绳受力FS2，S3主吊铁扁担钢丝绳受力FS3，S4副吊铁扁担钢丝绳受力FS4。
第一种情况如图5.1-1、5.1-2、5.1-3所示。
K3
K4
K2
K1
图5.1-1钢筋网片水平抬吊示意图
图5.1-2吊装简图
图5.1-3钢筋笼刚吊离地面时受力简图
根据受力简图计算得：
⑴竖向F合=0即：
sin45°×F1+sin45°×F1+sin45°×F2+sin45°×F2=344400
⑵Ma=0即：
1×f×0.5+sin45°×F1×8.75+sin45°×F2×18.75+sin45°×F2×28.75-32.5×f×（32.5/2）=0
其中f为钢筋网片线重度，按钢筋网片最重34.44T，最长33.5m计算得f≈10281N/m。
结合⑴、⑵式得
F1≈1.01×105N；F2≈1.43×105N
主吊单根钢丝绳受力FS1=F1/2=5.05×104N
副吊单根钢丝绳受力FS2=F2/2=7.15×104N
FS4所受的轴力在竖直方向上的力等于副吊所受的力，即
FS4×sin45°×2=sin45°×F2+sin45°×F2
由上式计算可得：
FS4=1.43×105N
第二种情况：
如图5.1-4所示。
根据受力简图计算如下：
⑶FS1=G/4=344400/4≈8.61×104N
⑷FS3=G×sin45°≈2.44×105N
结合上述两种吊装情况计算的结果，各构件、绳索最大取值为：
钢丝绳：
FS1=8.61×104N
FS2=7.15×104N
FS3=2.44×105N
FS4=1.43×105N
图5.1-4钢筋笼在竖直状态下受力简图
2、卸扣受力计算
卸扣K1=FS1=8.61×104N
卸扣K2=FS2=7.15×104N
卸扣K3=FS3=2.44×105N
卸扣K4=FS4=1.43×105N
3、滑轮受力计算
滑轮L1=G/2=34.44×104N/2=17.22×104N
滑轮L2=FS2=7.15×104N
4、钢丝绳、卸扣、滑轮的选用
⑴S1绳的选用
钢丝绳破断拉力，取安全系数k=6，取抗拉强度σ=1670N/mm2。
Pp=kFS1=6×8.61×104N=516600N
=32.1mm
式中：
d—钢丝绳直径，mm；
Pp—钢丝绳的破断拉力，N；
0.3—系数
σ—抗拉强度，N/mm2
考虑到吊装的受力复杂性，为安全起见，选用直径为32.5mm，最小破断拉力546KN，抗拉强度为1670N/mm2的钢丝绳。
⑵S2绳的选用
钢丝绳破断拉力，取安全系数k=6，取抗拉强度σ=1670N/mm2。
Pp=kFS2=6×7.15×104N=429000N
=29.3mm
式中：
d—钢丝绳直径，mm；
Pp—钢丝绳的破断拉力，N；
0.3—系数
σ—抗拉强度，N/mm2
取整到标准规格，考虑到吊装的受力复杂性，为安全起见，选用直径为30mm，最小破断拉力476KN，抗拉强度为1670N/mm2的钢丝绳。
⑶S3绳的选用
钢丝绳破断拉力，取安全系数k=6，取按抗拉强度σ=1670N/mm2。
Pp=kFS3=6×2.44×105N=1464000N
=54.1mm
式中：
d—钢丝绳直径，mm；
Pp—钢丝绳的破断拉力，N；
0.3—系数
σ—抗拉强度，N/mm2
取整到标准规格，考虑到吊装的受力复杂性，为安全起见，选用直径为56mm，最小破断拉力1640KN，抗拉强度为1670N/mm2的钢丝绳。
⑷S4绳的选用
钢丝绳破断拉力，取安全系数k=6，取按抗拉强度σ=1670N/mm2。
Pp=kFS4=6×1.43×105N=786000N
=41.4mm
式中：
d—钢丝绳直径，mm；
Pp—钢丝绳的破断拉力，N；
0.3—系数
σ—抗拉强度，N/mm2
取整到标准规格，考虑到吊装的受力复杂性，为安全起见，选用直径为43mm，最小破断拉力971.7KN，抗拉强度为1670N/mm2的钢丝绳。
⑸卸扣
卸扣K1=FS1=8.61×104N，卸扣K2=FS2=7.15×104N，卸扣K3=FS3=2.44×105N，卸扣K4=FS4=1.43×105N。
为减少卸扣型号，K1、K2选用型号为15t卸扣。
K3、K4选用型号30t卸扣。
⑹滑轮
滑轮L1=G/2=34.44×104N/2=17.22×104N，滑轮L2=FS2=7.15×104N。
根据各滑轮的受力情况，L1选用型号：
直径500mm，20t的滑轮，L2选用型号：
直径500mm，20t的滑轮。
5.2主副吊扁担梁验算
主副铁扁担均采用40mm厚Q235钢板+双16#槽钢组合加工，扁担长度均为3.0m。
40mm厚钢板尺寸见图5.2-1，钢板总长度L1=3000mm，总高度H=500㎜,实用高度h=500mm，截面面积A1=200cm2,重量g1=1570N/m。
25#槽钢总长L2=3000mm，高度h2=250mm，截面积A2=34.9cm2，重量g2=275N/m。
图5.2-1扁担示意图及尺寸
1、扁担组合截面的截面面积：
A总=A1+2*A2=200+34.9*2=269.8cm2
2、扁担的截面惯性距和回转半径：
根据公式：
惯性矩I=bh3/12,抗弯截面模量W=bh2/6
Ix总=I1x+2I2x=41667+6740=48407cm4
Wx总=W1x+2W2x=1667+540=2207cm3
X轴回转半径：
=13.4cm
3、铁扁担的长细比验算（取主扁担3.0m）
λx总=l0/ix总=200/13.4=14.9（＜[λ]=150），满足要求；
4、铁扁担的内力计算
考虑附加动力系数1.2
g总=（1570+275×2）×1.2=2544N/m=2.544N/mm
铁扁担自重产生的跨中弯矩:
=
×2.544×3000×3000=2862000N•mm
侧向弯矩：
=286200N•㎜
吊重对铁扁担的轴向压力N：
=240.75KN
起吊时钢丝绳与扁担接触面积：
S=40mm×48mm=1920mm2
N/S=240750/1920=125.39MPa<215MPa；满足钢板的屈服强度要求。
实际扁担中点吊点平均布置，扁担受力更均衡，满足其内力要求。
5、扁担加工的技术要求
⑴钢板平整，落料平直，根据焊缝结构必须加工坡口后方可焊接；
⑵铸件不得有砂孔裂纹等影响质量的缺陷，铸件表面要求光滑平整，冒口及凸起处要铲平磨光，铸造后退火处理，消除内应力；
⑶焊缝均为连续焊，焊高为相邻之薄板厚度的2/3，焊后须经退火处理方可进行加工；
⑷装配前各零件去毛剌，清洗干净，装配后各活动部分应转动灵活,无卡阻现象。
5.3吊筋强度验算
主、副吊各吊点及笼头吊点均采用圆钢。
当钢筋笼完全竖直起来时，吊点受力情况为最不利工况。
主吊吊点每根钢筋允许抗拉力：
N=πr2×205=126.2KN（查《钢结构设计规范》GB_50017-2003中表3.4.1-1得φ28圆钢抗拉强度设计值为205Mpa），钢筋笼竖直时吊点为4个，而126.2KN×4=504.8KN＞395KN，所以主吊点吊筋满足强度要求。
5.4吊点处焊接受力验算
根据《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）中规定：
在焊接接头中，荷载施加于接头的力不是由与钢筋等截面的焊缝金属抗拉力所承受，而是由焊接金属抗剪力承受。
焊缝金属抗剪力等于焊缝剪切面积乘以抗剪强度。
熔敷金属的抗剪强度为钢筋抗拉强度的0.85倍，焊缝金属的抗剪强度为熔敷金属抗拉强度的0.6倍。
考虑主吊承受整个钢筋笼的重量，所以计算主吊各吊点焊接金属受力情况，若主吊焊接金属强度能够满足要求，则副吊亦能满足要求。
主吊各吊点采用HPB30028圆钢，焊接采用单面搭接焊，焊条采用E43XX型。
钢筋抗拉力：
π×142×270=166.3KN（270为HPB300钢筋屈服强度）
焊缝剪切面积：
长按10d计，280mm；厚0.35d，9.6mm；两条焊缝面积：
2×280×9.6=5488mm2。
焊缝金属的抗剪强度为熔敷金属抗拉强度的0.6倍，0.6×210×0.85=107.1N/mm2。
焊接金属抗剪力：
5488×107.1=587.765KN
焊接金属抗剪力与钢筋抗拉力之比为：
587.765/210=2.799
由于28圆钢受力满足要求，焊接金属抗剪力也能完全满足要求，所以是安全的。
6吊装方案
6.1钢筋笼吊装方案综述
本工程地下连续墙钢筋笼较长、较重，根据设计要求及现场施工条件，钢筋笼采用整体吊装、一次入槽的施工方法，采取可靠有效的吊装施工方案，即理论计算满足要求和吊装方案满足安全施工要求。
根据上述特点和以往地铁工程施工经验，我部决定采取双机抬吊、整体回直入槽的吊装方案，于场地内混凝土路面上行走，吊装钢筋笼入槽。
6.2钢筋笼吊装方法
钢筋笼吊装采用双机抬吊，空中回直。
以150T履带吊作为主吊，一台80T履带吊机作副吊机。
起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡。
主吊机用12m长的钢丝绳，副吊机用14.8m长的钢丝绳。
钢筋笼吊放具体分六步走：
第一步：
指挥150T、80T两吊机转移到起吊位置，起重工分别安装吊点的卸扣。
第二步：
检查两吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始同时平吊。
第三步：
钢筋笼吊至离地面0.3m～0.5
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