李春塔

（福建省永泰建筑工程公司廈門分公司）

0 引言

近年來，隨著城市的迅速發(fā)展，為促進(jìn)生態(tài)環(huán)保和低碳節(jié)能，裝配式技術(shù)被越來越多地運(yùn)用到建設(shè)城市山體步道項(xiàng)目中。其中涉及到的預(yù)制構(gòu)件及自動(dòng)扶梯等大件設(shè)備的吊裝對(duì)吊裝要求較高。為避免吊裝施工過程中由于吊具選擇失誤而導(dǎo)致工期拖延甚至事故的發(fā)生，已有部分學(xué)者針對(duì)吊具選擇和吊裝施工方案展開研究，如余桂亮（2014）[1]依托武鋼冷軋工程實(shí)例對(duì)牌坊的吊裝工程施工展開研究，計(jì)算行車及吊裝工具的承受荷載，并分析吊裝的實(shí)施過程，確保了施工安全。王志勇等（2017）[2]通過對(duì)水電站金屬結(jié)構(gòu)安裝大件吊裝常涉及的吊耳、鋼絲繩、卸扣等吊具的選擇及受力分析方法展開研究，認(rèn)為應(yīng)基于工作環(huán)境，充分考慮吊具使用場(chǎng)合和技術(shù)要求，經(jīng)過檢算后才確定吊裝方案。李凡等（2021）[3]結(jié)合金安金沙江大橋工程，對(duì)非對(duì)稱鋼桁梁節(jié)段吊具的結(jié)構(gòu)和吊點(diǎn)設(shè)計(jì)展開分析與計(jì)算，以確定采用荷載可分配式吊具，施工實(shí)踐表明能夠滿足鋼桁梁吊裝需求。吊裝施工方案方面，李建軍等（2017）[4]結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)既有線扶梯吊裝施工方案展開研究，并結(jié)合吊裝過程力學(xué)計(jì)算提出臨近既有線安全措施。李卓文等（2020）[5]基于某大型城市綜合體大跨度自動(dòng)扶梯工程，重點(diǎn)探討了自動(dòng)扶梯的吊裝工藝，并總結(jié)出一些施工建議。甕松峰等[6]也針對(duì)類似吊裝工程吊具的選擇以及施工要點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)研究。盡管關(guān)于這方面的研究成果較多，但未見涉及城市山體步道吊裝施工可供借鑒的工程案例研究成果。

為此，本文以廈門市植物園南門入口區(qū)步道及扶梯工程為例，基于工程環(huán)境、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工條件等特點(diǎn)，經(jīng)檢算吊裝吊具的安全性以確定吊具設(shè)備，并重點(diǎn)分析臺(tái)階步道以及自動(dòng)扶梯吊裝施工要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)出一些對(duì)類似工程在吊具選擇及施工方面具有參考價(jià)值的結(jié)論。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

廈門市思明區(qū)植物園南門入口區(qū)步道及扶梯工程主要由臺(tái)階步道與自動(dòng)扶梯組成，其中臺(tái)階步道串聯(lián)7個(gè)建筑平臺(tái)（1#～7#），包含A～F 共6 段，步道全長(zhǎng)333.1m，垂直高差97.5m，凈寬3m，全寬3.4m，荔枝面花崗巖鋪裝；自動(dòng)扶梯工程包括1#～6#扶梯。項(xiàng)目總體效果圖如圖1 所示。

圖1 項(xiàng)目總體效果圖

1.2 工程地質(zhì)概況

工程所屬區(qū)域西北側(cè)為東宅山及后厝山，東南側(cè)地形較低洼，區(qū)域地勢(shì)整體呈西北向東南傾斜，場(chǎng)地地貌單元總體屬丘陵地貌。工程坡腳附近為東宅坑水庫(kù)、廈門大學(xué)學(xué)生公寓和種植地、空地、拆遷廢墟，爬升至植物園內(nèi)部萬石路。沿線植被發(fā)育，樹木茂盛，自然山坡整體坡度在50°以內(nèi)，部分區(qū)域較陡，坡體自上而下主要以雜填土、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖及中風(fēng)化花崗巖為主，坡面上到處分布大小不一的滾石、孤石，屬巖土復(fù)合型山坡。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

步道設(shè)計(jì)采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，梯道、平臺(tái)板、橫梁等構(gòu)件均在工廠預(yù)制，再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后吊裝。梯道主要分為上部和下部結(jié)構(gòu)，上部采用鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)，下部為鋼筋混凝土矩形立柱接擴(kuò)大基礎(chǔ)。

⑴上部結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)，于步道兩側(cè)設(shè)置兩根縱梁，縱梁寬0.45m，高0.5m，步道板厚0.15m。臺(tái)階步道每級(jí)臺(tái)階高0.15m，寬0.3m，每個(gè)梯段踏步不超過15 級(jí)，梯段間設(shè)置緩步平臺(tái)，緩步平臺(tái)深度不小于2m，改向平臺(tái)深度不小于3m。

⑵下部結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土矩形立柱接擴(kuò)大基礎(chǔ)，橫向布置兩根立柱。當(dāng)立柱截面尺寸為0.4×0.4m時(shí)，基礎(chǔ)采用1.5×1.5m 的擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)高0.7m；當(dāng)立柱截面尺寸為0.7×0.4m 時(shí)，基礎(chǔ)采用2.0×1.5m 的擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)高0.7m。

提取臺(tái)階步道各預(yù)制結(jié)構(gòu)和扶梯結(jié)構(gòu)中最重及最遠(yuǎn)吊裝構(gòu)件參數(shù)匯編分別如表1 和表2 所示。

表1 最重吊裝預(yù)制構(gòu)件參數(shù)

表2 最遠(yuǎn)吊裝預(yù)制構(gòu)件參數(shù)

1.4 技術(shù)難點(diǎn)分析

該工程跨度大、吊裝構(gòu)件重量較重、施工部位高，梯道預(yù)制構(gòu)件就位及如何保證吊裝安全是本工程的主要施工重難點(diǎn)。不僅如此，工程涉及的預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸為超限運(yùn)輸，構(gòu)件超寬超長(zhǎng)，運(yùn)輸困難；高空施工面條件有限，施工難度大，危險(xiǎn)性大。

2 吊裝用具的安全性計(jì)算與選擇

為確保吊裝吊具選用方案的安全合理性，應(yīng)對(duì)其是否滿足規(guī)范要求展開計(jì)算。

2.1 履帶吊選型及地基承載力計(jì)算

2.1.1 履帶吊選型計(jì)算

⑴最重預(yù)制梯道AT-1L

以A 段梯道最重預(yù)制梯道AT-1L 為例進(jìn)行驗(yàn)算，構(gòu)件重量為14.716t，吊裝距離14m，采取4 點(diǎn)吊裝。（預(yù)制平臺(tái)板及橫梁吊裝參照驗(yàn)算）。

吊裝重量Gj=KG0⑴

式中：

G0——被吊物重量，梯道重量14.716t+鋼絲繩、吊鉤、風(fēng)荷載等重量1.670t=16.386t；

K——?jiǎng)虞d系數(shù)，取1；吊車自身起重已考慮安全系數(shù)及動(dòng)載系數(shù)。

由此可以計(jì)算出Gj=1×16.386=16.386t。

吊裝最大高度H 為起重機(jī)的起重高度（從停機(jī)面算起至吊鉤），取1.081m；工作半徑R 為吊點(diǎn)至履帶吊中心距離，取14m。吊重以不超過所允許起重量的85%進(jìn)行控制，吊裝作業(yè)需求與選用的吊裝設(shè)備性能比較見表3，可知100t 履帶吊滿足要求。

表3 吊裝作業(yè)需求與100t 履帶吊性能對(duì)比

⑵最遠(yuǎn)預(yù)制梯道CT-5L

以C 段梯道最遠(yuǎn)預(yù)制梯道CT-5L 為例，結(jié)合公式⑴，性能比較見表4，可知100t 履帶吊滿足要求。

表4 吊裝作業(yè)需求與100t 履帶吊性能對(duì)比

⑶最遠(yuǎn)預(yù)制縱梁3#KL1-3L

以3#扶梯最遠(yuǎn)預(yù)制縱梁3#KL1-3L 為例進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)合公式⑴，性能比較見表5，可知100t 履帶吊滿足要求。

表5 吊裝作業(yè)需求與100t 履帶吊性能對(duì)比

綜上可知，最終選用100t 履帶吊進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件及扶梯設(shè)備吊裝滿足要求。

2.1.2 履帶吊地基承載力

履帶吊為左右雙排支腿，以極限狀態(tài)受力分析可得，吊裝過程對(duì)地面的最大壓強(qiáng)為全部荷載偏心在單側(cè)支腿上，受力側(cè)的單個(gè)支腿最大受力為整臺(tái)吊車重量的一半，即單個(gè)支腿最大承載力為147.358t，其受力作用面積S 為9m，可得履帶吊不利的情況下對(duì)地面的壓強(qiáng)為160.5kPa，滿足吊裝要求。

2.2 吊裝鋼絲繩計(jì)算與選擇

通過對(duì)每根鋼絲繩所受的拉力P 和鋼絲繩的鋼絲破斷拉力S0展開計(jì)算，可得，P=56.7kN，S0=484kN。最終以6×37+1 鋼絲繩作為吊裝鋼絲繩，根據(jù)鋼絲繩最小破斷拉力，經(jīng)查表選取公稱抗拉強(qiáng)度1470MPa、直徑Φ36鋼芯鋼絲繩。

2.3 卷揚(yáng)機(jī)選型及基礎(chǔ)計(jì)算

2.3.1 卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩計(jì)算

輪胎與地面的摩阻系數(shù)按照舊輪胎（0.090）考慮，沿著便道的總下滑力Q 為92kN；繞出繩頭的拉力S=0.52Q（含滑車摩阻力），可得S=47.84kN，10t 卷揚(yáng)機(jī)的額定牽引力為100kN，安全系數(shù)為2.09，故能滿足要求。計(jì)算鋼絲繩容許拉力可得Fg為282kN，經(jīng)查《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》[7]表14-4 可知，10t 卷揚(yáng)機(jī)選用6×19 鋼絲繩直徑24.5mm，鋼絲直徑1.6mm，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1400N/mm2，破斷力總和320.5kN，可以滿足要求。

2.3.2 卷揚(yáng)機(jī)錨固件及導(dǎo)向輪基礎(chǔ)驗(yàn)算

卷揚(yáng)機(jī)額定牽引力100kN，導(dǎo)向角大于120°導(dǎo)向滑車系數(shù)為1.0，導(dǎo)向滑車受壓力100kN。設(shè)置2 個(gè)導(dǎo)向輪，鋼絲繩出繩與回繩各1 個(gè)，采用獨(dú)立基礎(chǔ)1m×1.5m×0.5m，基地壓力為134kPa，基底土層為砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，地基承載力特征值450kPa，滿足要求。

據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[8]，土層以砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖考慮，基樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值T=353.25kN，則基樁抗拔承載力N=225.7kN，安全系數(shù)K=225.7/100=2.26，故樁基抗拔承載力滿足要求。預(yù)埋工字鋼剪應(yīng)力為34MPa，遠(yuǎn)小于I25a 的受剪承載力。

綜上可知，卷揚(yáng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及預(yù)埋型鋼能夠滿足使用要求。

3 裝配式步道及扶梯吊裝施工方案

預(yù)制梁、板、柱及扶梯設(shè)備采用20t 吊汽車吊卸車，預(yù)制梯道采用35t 履帶吊卸車。在待安裝梯道北側(cè)設(shè)置臨時(shí)便道，供履帶吊和拖拉平板車行駛，采用3 臺(tái)100t履帶吊進(jìn)行吊裝，吊裝工藝流程圖見圖2。

圖2 吊裝施工工藝流程圖

其中，臺(tái)階步道在橫梁與梯道或平臺(tái)連接時(shí)，應(yīng)將梯道或平臺(tái)的預(yù)留孔洞與梁頂?shù)念A(yù)埋螺栓對(duì)位，正式對(duì)位后灌漿固定。柱頂與橫梁連接也采用同樣的方法。

3.1 預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸

將預(yù)制梯道、預(yù)制平臺(tái)板、預(yù)制橫梁、預(yù)制扶梯縱橫梁、扶梯設(shè)備分節(jié)段分部運(yùn)輸。構(gòu)件運(yùn)輸工具為重型牽引平板車，既要滿足沿途橋梁和道路的軸載要求，同時(shí)也要滿足運(yùn)輸過程中的機(jī)動(dòng)性要求。工程選用4 臺(tái)斯太爾王320 馬力牽引車同時(shí)配備與構(gòu)件相匹配的平板車作為載運(yùn)工具。

構(gòu)件運(yùn)輸裝車時(shí)，將枕木放置于構(gòu)件下方防止運(yùn)輸過程中構(gòu)件變形。為防止構(gòu)件側(cè)向移動(dòng)，還應(yīng)在構(gòu)件兩側(cè)與車箱之間加焊連接板，使構(gòu)件固定在車廂上不能產(chǎn)生位移，然后將構(gòu)件用倒鏈與車廂綁緊。

3.2 預(yù)制構(gòu)件場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)

預(yù)制梯道、預(yù)制平臺(tái)板、預(yù)制橫梁等預(yù)制構(gòu)件采用平板車運(yùn)輸至1#平臺(tái)附近，由吊車卸車后存放在1#平臺(tái)臨時(shí)堆場(chǎng)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，施工便道由1#平臺(tái)附近的壩體修筑至7#平臺(tái)，在1#平臺(tái)設(shè)置構(gòu)件臨時(shí)裝卸及堆放平臺(tái)。在2#、4#、5#、7#平臺(tái)分別設(shè)置1 臺(tái)10t 卷揚(yáng)機(jī)，為平板車提供動(dòng)力，并設(shè)置不小于12m×12m 調(diào)轉(zhuǎn)平臺(tái)（見圖3），用于平板車調(diào)轉(zhuǎn)行進(jìn)方向，在調(diào)轉(zhuǎn)平臺(tái)通過換鉤方式，將鄰近下一平臺(tái)的卷揚(yáng)機(jī)滑車組掛鉤掛到平板車耳板上，進(jìn)行下步拖拉至該鄰近平臺(tái)，依此類推，一直將板車拖拉至相應(yīng)位置，如圖4 所示。

圖3 平板車調(diào)轉(zhuǎn)示意圖

圖4 構(gòu)件運(yùn)輸工作圖

3.3 綁扎

吊點(diǎn)采用吊索具與預(yù)埋件固定，不設(shè)置吊耳。暗埋吊點(diǎn)在構(gòu)件工廠預(yù)制時(shí)已安裝預(yù)埋件，吊裝脫模預(yù)埋件規(guī)格為M20，L=150mm。梯道、平臺(tái)板以及橫梁吊點(diǎn)立面示意圖見圖5。

圖5 吊點(diǎn)立面示意圖

每一連接處鋼絲繩夾的最少連接數(shù)量不得少于4個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)間距8～10cm。繩夾在實(shí)際使用中受荷1～2 次后螺母應(yīng)進(jìn)一步擰緊。鋼絲繩夾布置示意圖如圖6所示。

圖6 鋼絲繩夾布置示意圖

3.4 現(xiàn)場(chǎng)吊裝順序

所有構(gòu)件在吊裝前應(yīng)做好吊裝記號(hào)，并制定吊裝順序計(jì)劃。在構(gòu)件吊裝時(shí)，履帶吊站立于各平臺(tái)附近，由西向東進(jìn)行吊裝，整體吊裝順序?yàn)椋篎 段→E 段→D 段→C段→B 段→A 段。

3.5 吊裝施工

首先確定履帶吊在作業(yè)半徑內(nèi)的站位，接好主吊臂。選用一彎二股的鋼絲繩吊索，套連環(huán)節(jié)，吊鉤處采用雙套結(jié)。構(gòu)件一側(cè)綁扎后通過吊鉤，再由吊鉤至吊點(diǎn)，依次綁扎。

采用低位試吊的方法來逐步找到重心，確定吊點(diǎn)的綁扎位置，吊裝過程應(yīng)保持吊鉤處在垂直狀態(tài)。在待吊物兩端頭各綁一根牽引繩（麻繩或棕繩）牽引來防止吊裝過程失穩(wěn)。

構(gòu)件起吊時(shí)，應(yīng)在整體構(gòu)件離地面300mm 時(shí)停車靜置。檢查構(gòu)件的平穩(wěn)度是否符合組裝的要求，并對(duì)吊車的性能及各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行全面檢查和核實(shí)，觀察承壓地面是否存在下沉跡象、各條鋼絲繩受力是否均衡、是否能滿足載荷要求。

在構(gòu)件起重吊裝前，先仔細(xì)復(fù)核標(biāo)高。待確認(rèn)無安全隱患后正式起吊至安裝位置上方，調(diào)整位置，然后慢慢松鉤放至指定位置。起重工指揮吊車垂直將構(gòu)件起吊至約高于就位點(diǎn)標(biāo)高500mm 后回轉(zhuǎn)至安裝位置上空，就位后由施工人員將構(gòu)件進(jìn)行臨時(shí)固定后吊車落索。

構(gòu)件提升或下降過程中應(yīng)保持勻速進(jìn)行，嚴(yán)禁急剎車，吊臂旋轉(zhuǎn)、變幅時(shí)應(yīng)緩慢起步。搭接處的平整度可采用臨時(shí)卡板控制，使其平直度偏差在允許范圍內(nèi)。待構(gòu)件拼接完成，檢查確認(rèn)后，才松開鋼絲繩，撤走履帶吊。

4 結(jié)論及建議

針對(duì)廈門市植物園南門入口區(qū)臺(tái)階步道及扶梯吊裝工程的吊具選擇以及施工展開研究，施工實(shí)踐表明，該裝配式吊裝工程的吊具選型與施工方案合理可靠，施工進(jìn)度快，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)改善了作業(yè)環(huán)境，可為今后類似工程施工提供借鑒。