? 深基坑狭小场地大型钢结构吊装施工方法潘剑峰 吴钢杰 李德运 龙叶天 沈永新 (中建三局集团有限公司， 武汉 430064) 摘 要：在深基坑大型钢结构施工中，由于场地局限、普通塔吊起重量限制，一般采用吊车下基坑进行起重吊装的施工方法。以青海商业厅大院改造工程10号楼为例，介绍了如何利用大型汽车吊在施工场地狭小的深基坑内合理有序地进行超大钢结构的施工。 关键词：深基坑； 狭小场地； 超大钢结构； 大型汽车吊 1 工程概况青海商业厅大院改造工程10号楼位于青海省西宁市西关大街力盟商业巷。主楼地下3层，地上22层，裙楼地下3层，地上10层，总建筑面积约5万m2，基坑深度15.725 m，其中裙楼部分采用Y型高位柔底转换结构体系，该结构体系中从地下3层至地上4层采用3根大型钢管混凝土柱作为底部支撑并由上分为4根斜向钢管作为裙楼承载结构，承受裙楼以上6层普通混凝土结构荷载。  图1 建筑效果 裙楼部分的钢结构构件中单件最大构件长5.95 m、宽3.35 m、高6.15 m，构件重600 kN，为当时国内民用建筑最大单体铸钢件，加工、运输、进场、安装难度较大(图1)。2 实施难点分析及对策 1)施工场地狭小，且位于闹市区、周边三面为已有建筑，一面为市区交通主干道，场地周边无可利用场地。 对策：提前规划场内场地布置，铺设下行马道，所有构件、车辆通过马道进入场内。 2)单体构件超大、超重，普通塔吊无法满足吊装及安装要求；而采用吊车入场施工，必须确保基坑安全及周边变形沉降满足控制要求。 对策：在设计阶段提前做好马道、基坑周边、高荷载通行情况下的支护工程的安全余量控制，保证基坑内车辆通行安全。 3)工期紧，裙楼与主楼必须同步施工。钢结构造型呈树杈状，随着施工作业的推进，场内可利用施工面积逐步缩小，施工过程中实际可利用面积十分有限。 对策：统筹施工作业，提前做好场地规划、安排工作，避免相互干扰。 3 起重机械确定考虑本工程最重构件600 kN，其吊装就位高度31.5 m，预留6 m作为吊车吊钩以及钢丝绳布置距离。吊车作业时，大臂起升高度至少需要37.5 m，作业半径约10 m，次重构件约500 kN，作业半径约12 m。鉴于上述情况，优先选用2 600 kN汽车吊，在40.4 m大臂作业，其半径为10 m和12 m的起重量分别为670 kN和580 kN，可以满足起重吊装需求(图2)。  图2 2 600 kN汽车吊吊装工况分布 4 施工场地规划由于本工程场地狭小，基坑深度为13.725 m。大型汽车吊进入钢结构施工区域内必须精细规划其基坑坡道，不仅要考虑坡道宽度、坡度、坡道承载力，更要考虑吊车转弯的空间需求以及吊车就位后站点的承载力需求，这五个影响因素必须同时满足，吊车才能顺利进入施工区域实施吊装作业，汽车吊工况参数见表1。 表1 2 600 kN汽车吊工况参数  自重/kN长/m宽/m高/m最大行驶角度/(°)最小转弯直径/m720158534接近角16或离去角1823 4.1 结构优化及分区 为了在吊车驶入基坑底部后可以顺利进入钢结构施工区域内，并能满足吊装工况需求，必须与设计沟通确定施工缝与后浇带，使吊车可以转弯行驶。局部之间为混凝土梁，若采用原设计施工，施工缝需预留在梁跨1/3处，如此则钢结构施工区域面积又缩小99.6 m2，施工分区见图3。为尽量扩大钢结构施工可利用面积，为大型汽车吊施工创造条件，将混凝土梁调整为型钢梁+钢筋桁架楼承板组合结构，调整后施工缝预留在柱边，并在混凝土结构内预留预埋铁件，待钢结构施工至该区段时通过预埋铁件与主体相连。调整后施工缝与地下室支撑柱间距为16.6 m，可满足吊车转弯需求。  图3 施工分区 4.2 汽车吊行走道路规划 本工程可规划坡道最大长度55.8 m，减去车身长度15.85 m，再扣除车身行走时大臂外伸长度3.231 m，则可用于放坡的坡道长度为36.719 m，由基坑深度可计算出放坡坡度为20°。由此可知单次放坡无法满足吊车行走需求。故考虑二次放坡，使坡道加长。由于可利用坡道最大宽度仅为5.15 m，二次放坡后吊车无法转弯，只能采用直线行驶。综合考虑吊车行走线路确定为先倒车至二次放坡拐点，然后再直行至钢结构施工作业区域。 经计算，二次放坡拐点设置在标高-7.725 m处，经二次放坡后相关坡度分别为12°和13°，可满足吊车行走需求。 5 钢结构安装施工工艺及流程5.1 施工工艺的确定 由于施工作业空间较小，采用搭设胎架施工场地难以满足安装空间需要，因此本工程选用大规格厚型“双夹板+高强自平衡”体系作为安装临时支撑体系，其相关参数及示意见表2和图4，这样可省去支撑胎架，为吊装创造最大可利用场地。 表2 双夹板体系参数  位置长/m宽/m厚/m材质孔距/m横向纵向夹板15027003Q345B011014耳板07030004Q345B011014 注:高强螺栓采用8.8级大六角形，规格为：M30×140。  图4 双夹板自平衡体系 5.2 施工模拟分析 利用有限元分析软件对施工过程进行数值模拟分析，严格按照施工方案事先确定好的施工顺序对施工过程逐一进行计算分析，最后得出杆件最大施工应力为71.4 MPa，最大位移12.5 mm，确保杆件自身承载力能够满足无胎架施工需求。最后将模拟环节施工位移对应到实际施工中，在施工时根据计算结果并结合设计数据设置安装水平及标高，通过预调值方式抵消施工过程中产生的位移，最后达到理想的安装精度。 5.3 施工方法 吊装前利用三维坐标精确计算各个吊钩钢丝绳长度，在钢丝绳上安装角度调节葫芦吊(200 kN)，构件吊装前根据计算结果调整葫芦吊长度，将构件起吊角度调至接近构件就位角度，构件就位后利用手拉葫芦吊微调构件就位角度，并采用全站仪监测、校核。同时安装双夹板自平衡体系，校正时配合200 kN千斤顶微调构件标高与构件对接口错位，实现了大型拼装构件的精确安装，拼装后构件最大重量为500 kN。 5.4 施工测量 鉴于本钢结构工程对结构造型精度要求高，施工场地较为狭小等特点，本着“先整体、后局部，高精度控制”的原则，建立三级控制网。 1)首级控制网:由业主负责，测设在用地范围内的红线界桩点及主要轴线控制点、标高控制点。 2)二级控制网：布置基坑外围的各主要轴线控制点、标高控制点。 3)三级控制网：布置结构加密的控制线以及引测在柱、梁等位置的轴线控制点、标高控制点。 5.5 钢结构安装顺序确定 由于本工程钢结构造型奇特，由3根Y型转换结构组成，上大下小，随着施工逐步进行，上部结构的树杈状造型将吊车站位置完全覆盖，导致施工困难。因此，工程施工时采取由里向外逐次后退施工，将远离坡道出口的重型构件施工完成后方可进行下一单元施工，轻型构件由塔吊根据进度逐次插入。安装流程如图5所示。  图6 安装流程 6 结束语随着社会的进步、城市的发展，各种复杂建筑工程越来越多，特别狭小地段内造型新颖的大型钢结构建筑的施工实施成为了一个重要的难点问题。青海商业厅10号楼复杂大型钢结构改道工程的成功完成积累了经验，具有良好的经济效益和社会效益，为今后类似工程施工提供了技术支撑。 参考文献： [1] GB 50010—2012 混凝土结构设计规范[S]． [2] GB 50017—2003 钢结构设计规范[S]． [3] GB 50009—2012 建筑结构荷载规范[S]． [4] 黄常波.狭小场地多工艺施工与安全[J].安全与环境工程，1999(3)：20-22. [5] 郑兰.狭小场地施工材料吊装技术[J].建筑技术与应用，2011(12)：26-27. CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF LARGE STEEL STRUCTURE HOISTING IN NARROW AREA OF DEEP FOUNDATION PIT Pan Jianfeng Wu Gangjie Li Deyun Long Yetian Shen Yongxin (Chinese Construction Third Engineering Bureau Co.Ltd, Wuhan 430064, China) Abstract：During the construction of deep foundation pit of large steel structure, due to space limitations, the common tower crane lifting weight are limited, cranes are generally used for lifting in deep foundation pit. Based on the business hall of Qinghai No.10 floor reconstruction project as an example, this paper introduced how to use the truck crane to carry out large steel structure construction in the narrow construction site of the deep foundation pit reasonably and orderly. KEY WORDS：deep foundation pit; narrow area; super steel structure; large truck crane 第一作者：潘剑峰,男,1979年出生,工程师。 Email：351792227@qq.com 收稿日期：2016-04-21 DOI：10.13206/j.gjg201612023 |
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