■于耀然 ■北京燕化天鉦建筑工程有限責(zé)任公司，北京 102502

整體吊裝施工方法是指結(jié)構(gòu)在地面上總拼后，采用吊車(chē)、液壓千斤頂系統(tǒng)以及纜索等起重機(jī)具，將結(jié)構(gòu)安裝就位的施工方法，分為整體吊升法、整體提升法、整體頂升法。與高空散裝和分條、分塊安裝方法相比，整體吊裝具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)減少高空作業(yè)，保障施工人員安全;(2)可以與下部工程同時(shí)施工，縮短工期。本文從工程實(shí)例的角度，闡述了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝施工方法在應(yīng)用中的操作要點(diǎn)、參數(shù)選擇等問(wèn)題，提供給工程技術(shù)人員作為參考。

該連廊為H 型鋼大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)47m，寬5.5m，高5m，用鋼量為65 噸，橫跨繁華商業(yè)街，跨路部分長(zhǎng)度36.5m。對(duì)于類(lèi)似的工程，通常都采用在連廊下部搭設(shè)腳手架操作平臺(tái)，用小噸位吊車(chē)(如25噸)進(jìn)行單獨(dú)小構(gòu)件散拼的施工方式。但該工程位于繁華街區(qū)，行人密集且有多條公交線路在此經(jīng)過(guò)，所以無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間斷路施工，故采用整體吊裝就位的施工方式。具體采用一臺(tái)500 噸汽車(chē)吊和一臺(tái)200 噸汽車(chē)吊雙機(jī)并用，將預(yù)拼好的桁架由道路外側(cè)的預(yù)拼區(qū)域抬吊至道路上，然后用500 噸汽車(chē)吊，整體吊裝就位，最大程度的縮短了交通中斷的時(shí)間。

1 吊車(chē)工況分析

跨路鋼結(jié)構(gòu)桁架拼裝完成后重量約為50 噸，根據(jù)36.5 ×5.5 ×5m的幾何尺寸，擬選用一臺(tái)500 噸汽車(chē)吊和一臺(tái)200 噸汽車(chē)吊雙機(jī)同時(shí)起吊將整拼后的鋼結(jié)構(gòu)桁架抬至施工現(xiàn)場(chǎng)。首先應(yīng)根據(jù)吊車(chē)的性能參數(shù)對(duì)所選的兩臺(tái)吊車(chē)進(jìn)行工況分析。

1.1 吊車(chē)站位的確定

根據(jù)場(chǎng)地情況，500 噸吊車(chē)既要同200 噸吊車(chē)共同完成將整體鋼桁架由預(yù)拼區(qū)域抬吊至馬路中央，又要單獨(dú)完成鋼桁架的吊裝就位，故需要變換一次站位，本著移動(dòng)距離最短且兩臺(tái)吊車(chē)路徑互不影響的原則，將500 噸吊車(chē)的定位放在北側(cè)，這樣雙機(jī)抬吊時(shí)500 噸吊車(chē)站位在預(yù)拼區(qū)域圍墻內(nèi)，單獨(dú)完成鋼桁架吊裝就位時(shí)站位在馬路中心位置。

1.2 工況分析

通過(guò)計(jì)算可知，雙機(jī)抬吊情況下，500 噸汽車(chē)吊吊點(diǎn)反力28 噸，200噸汽車(chē)吊吊點(diǎn)反力15 噸。

圖一:200 噸汽車(chē)吊最大工況圖

圖二:500 噸汽車(chē)吊最大工況圖經(jīng)計(jì)算，雙機(jī)抬吊最大工況

雙機(jī)起吊時(shí)的最大工況如圖一、圖二:時(shí)，500 噸汽車(chē)吊吊點(diǎn)反力28 噸，200 噸汽車(chē)吊吊點(diǎn)反力15 噸，對(duì)比吊車(chē)性能表，可知，此工況下500 噸汽車(chē)吊最大吊裝噸位36 噸，200 噸汽車(chē)吊最大吊裝噸位19 噸，滿(mǎn)足降效80%吊裝要求。

2 吊裝前準(zhǔn)備工作

2.1 預(yù)拼階段的準(zhǔn)備

2.1.1 吊耳的確定

圖三:吊耳加工圖

在跨路鋼桁架上弦位置焊接吊耳，吊耳數(shù)量為四個(gè)，與桁架上弦H 型鋼腹板平行設(shè)置，此處桁架上弦H 型鋼截面形式為H400 ×300 ×16 ×25，吊板要選用Q235B 級(jí)鋼材，吊耳位置對(duì)稱(chēng)布置，離桁架端部12m 的位置，焊縫必須采用熔透焊縫，焊接完成后進(jìn)行探傷檢測(cè)試驗(yàn)。該工程吊耳的形式如圖三所示:

2.1.2 預(yù)拼時(shí)考慮起拱

連廊為支座起拱，起拱的具體數(shù)值既要考慮設(shè)計(jì)要求又要根據(jù)所采用的吊裝方法并且結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，該工程作為36.5m 的跨度，跨中拼裝起拱值按55mm 考慮，以便使桁架安裝完成卸載后起拱值在±20mm范圍內(nèi)。

2.2 起吊作業(yè)前準(zhǔn)備

2.2.1 吊車(chē)支腿部位加固

正式起吊作業(yè)開(kāi)始前，必須對(duì)汽車(chē)吊支腿部位地面承載力進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)汽車(chē)吊站位，靠近吊物一側(cè)的兩個(gè)支腿受力較大，其中以距吊物最近的支腿為受力最大，如500 噸汽車(chē)吊，按照跨路鋼桁架重50 噸，回轉(zhuǎn)半徑21.5m，臂桿33m 考慮，加上吊車(chē)自重78 噸，配重165 噸，最大支腿反力為133 噸，則地面需用承載力必須滿(mǎn)足33 噸/m2的要求。在無(wú)法得到有關(guān)方面確認(rèn)吊車(chē)站位處地面承載力的情況下，必須按照最不利情況進(jìn)行考慮，支腿處需用四塊200mm 高剛性路基箱加固，每個(gè)支腿地面承載力按最大值考慮。

2.2.2 試吊

跨路鋼桁架在預(yù)拼場(chǎng)地拼裝完畢后，要進(jìn)行掛鉤試吊。試吊時(shí)，必須保證桁架要整體平穩(wěn)上升，起吊速度需緩慢，當(dāng)桁架起吊到離開(kāi)地面0.5m 后懸停20 分鐘，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要檢查桁架整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、桁架懸吊的狀態(tài)、鋼絲繩的狀態(tài)及吊車(chē)狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后方可正式吊裝作業(yè)。

2.2.3 技術(shù)復(fù)核

正式吊裝之前，首先，必須對(duì)鋼桁架下部支撐鋼柱的安裝精度進(jìn)行復(fù)核，防止吊裝就位后發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行調(diào)整。其次，檢查編號(hào)、幾何尺寸、連接件、螺栓孔位置、放線及構(gòu)件中心線是否正確。

2.2.4 現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核

在吊車(chē)進(jìn)場(chǎng)前，將吊裝規(guī)劃場(chǎng)地地及進(jìn)車(chē)路徑范圍內(nèi)相關(guān)的障礙物進(jìn)行清理，寬度不小于5m，轉(zhuǎn)彎處最小轉(zhuǎn)彎半徑不小于15m。提前要對(duì)桁架吊裝回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)確認(rèn)無(wú)高空障礙物，如高大樹(shù)木、路燈及電線等。

2.3 受力計(jì)算

在起吊前必須經(jīng)過(guò)受力計(jì)算的內(nèi)容包括:吊耳、鋼絲繩、桁架吊裝等。

2.3.1 吊耳的計(jì)算

吊耳作為在吊裝過(guò)程中最主要的受力構(gòu)件，必須進(jìn)行受力驗(yàn)算，驗(yàn)算內(nèi)容包括:凈截面抗拉承載力、局部承壓承載力、抗剪承載力和焊縫計(jì)算。需注意的是在局部承壓承載力計(jì)算中在卡環(huán)的選擇上要選用直徑不小于50mm 的卡環(huán)。

2.3.2 鋼絲繩的計(jì)算

鋼絲繩受力驗(yàn)算主要計(jì)算鋼絲繩的允許拉力能否滿(mǎn)足吊物重量的要求，需注意的問(wèn)題有兩點(diǎn):第一，在安全系數(shù)的選取上應(yīng)按照所選用的鋼絲繩直徑首先進(jìn)行破壞力估算。例如在該工程中選用直徑50mm 鋼絲繩，按破斷力P=500d2估算，應(yīng)滿(mǎn)足安全系數(shù)n≥6。第二，要考慮到鋼絲繩自重和吊鉤自重，該工程進(jìn)行計(jì)算時(shí)，吊鉤重按1.8 噸考慮，選用鋼絲繩直徑50mm，鋼絲繩重量為943.6kg/100m，跨路鋼桁架按50 噸考慮，500 噸汽車(chē)吊的性能剛好能夠滿(mǎn)足要求。

2.3.3 桁架吊裝驗(yàn)算

該工程對(duì)桁架吊裝驗(yàn)算采用的SAP 計(jì)算軟件進(jìn)行的，吊耳正下方的下弦桿為受力最大，但桁架各桿件無(wú)超應(yīng)力現(xiàn)象，桁架整體穩(wěn)定也滿(mǎn)足要求。

3 整體吊裝施工

3.1 操作要點(diǎn)

將汽車(chē)吊平穩(wěn)的停放在規(guī)劃好的站位位置，分別安裝配重;將支腿下墊好路基箱做好加固處理，這些工作都是起吊前必須具備的條件。纜風(fēng)繩操作人員到位。

3.1.1 雙機(jī)抬吊

由于500 噸和200 噸汽車(chē)吊的性能不同，為滿(mǎn)足兩臺(tái)吊車(chē)各自吊裝性能的要求，必須將設(shè)備的吊裝重量在兩臺(tái)吊車(chē)之間進(jìn)行合理分配和平衡，采用500 噸吊機(jī)為主吊機(jī)，200 噸汽車(chē)吊為輔助吊機(jī)，吊裝總指揮進(jìn)行吊裝操作交底，檢查各指揮信號(hào)系統(tǒng)是否正常。

雙機(jī)抬吊時(shí)必須由一人統(tǒng)一指揮，使兩機(jī)相互協(xié)調(diào)、配合工作，起吊時(shí)指揮員必須在兩輛吊車(chē)將各自的吊索都拉緊后再同時(shí)起鉤，在整個(gè)吊裝的過(guò)程中吊索始終應(yīng)與地面成90°角，不得斜拉斜吊或橫向起吊。

在起吊過(guò)程中，鋼桁架有時(shí)在空中需要停留的時(shí)間較長(zhǎng)，這時(shí)應(yīng)將起升卷筒制動(dòng)鎖住，吊鉤應(yīng)有保險(xiǎn)裝置。吊車(chē)操作人員不得離開(kāi)操作室。該工程的起吊重物幾乎達(dá)到其額定重量的80%，所以特別要求司機(jī)嚴(yán)禁同時(shí)進(jìn)行兩種及以上的操作動(dòng)作，以確保絕對(duì)安全。

3.1.2 單機(jī)吊裝就位

(1)臨時(shí)措施板的應(yīng)用。桁架整體吊裝就位后，吊車(chē)暫不脫鉤，待桁架節(jié)點(diǎn)焊接完畢、高強(qiáng)螺栓終擰后，吊車(chē)再行脫鉤。要盡管采取吊車(chē)不松勾就進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的安裝和桁架焊接工作，但該工程所在商業(yè)中心區(qū)，采取設(shè)置措施板將桁架臨時(shí)固定，措施板示意如圖四所示。(2)纜風(fēng)繩。桁架兩端拉設(shè)纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩上設(shè)置倒鏈，桁架吊裝時(shí)，安排5至6 名工人操作纜風(fēng)繩控制鋼桁架的方向及角度，防止鋼結(jié)構(gòu)在吊車(chē)轉(zhuǎn)臂的過(guò)程當(dāng)中搖晃，利用纜風(fēng)繩倒鏈控制桁架偏移方向。桁架就位后，立即拉設(shè)纜風(fēng)繩做好臨時(shí)性的固定。

圖四:臨時(shí)固定措施板示意圖

3.2 整體吊裝過(guò)程

該工程的拼裝場(chǎng)地位于馬路東側(cè)的施工場(chǎng)地，雙機(jī)抬吊時(shí)兩臺(tái)汽車(chē)吊分別站位于鋼桁架的南北兩側(cè)，起吊時(shí)需跨過(guò)施工場(chǎng)地的圍墻，當(dāng)鋼桁架的最低點(diǎn)超過(guò)圍墻高度后500 噸吊車(chē)開(kāi)始往右轉(zhuǎn)臂，200 噸吊車(chē)配合向左轉(zhuǎn)壁，此過(guò)程中必須保證吊索的垂直，避免產(chǎn)生水平方向的分力，保證措施是現(xiàn)場(chǎng)吊裝指揮必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)兩臺(tái)吊車(chē)司機(jī)的動(dòng)作，而且要以最慢速度轉(zhuǎn)臂，以確保相互配合緊密。轉(zhuǎn)臂的同時(shí)安排工人用2根風(fēng)繩控制鋼結(jié)構(gòu)的方向及角度，防止鋼結(jié)構(gòu)在吊車(chē)轉(zhuǎn)臂的過(guò)程中發(fā)生搖晃。

雙機(jī)抬吊將鋼結(jié)構(gòu)桁架置于馬路的中心位置，脫鉤后500 噸吊車(chē)移動(dòng)站位至馬路中心偏西側(cè)的位置，按照3.2.1 中要求重新對(duì)支腿進(jìn)行加固并懸掛配重，進(jìn)行單機(jī)吊裝就位。

4 結(jié)束語(yǔ)

整體吊裝施工方法在該工程上的應(yīng)用較為成功。總結(jié)起來(lái)，成功進(jìn)行大型空間鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝必須要注意四條原則:(1)做足吊裝前現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備;(2)詳細(xì)的力學(xué)計(jì)算;(3)雙機(jī)的緊密配合;(4)松鉤前的條件確認(rèn)。四個(gè)要素缺一不可，在該工程的整體吊裝施工從夜里一點(diǎn)開(kāi)始到三點(diǎn)松鉤，整個(gè)吊裝過(guò)程只用了兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間，充分體現(xiàn)了整體吊裝技術(shù)的優(yōu)越性，通過(guò)對(duì)整體吊裝技術(shù)在工程上的實(shí)際運(yùn)用也使我們積累了相關(guān)工程的施工經(jīng)驗(yàn)，為今后的工程順利開(kāi)展提供了很好的借鑒。

［1］建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ80-91).

［2］北京市建筑工程施工安全操作規(guī)程(DBJ01-62-2002).