钢筋笼吊装方案.doc

南京市纬三路过江通道工程SG-1标段S线工区

江南地连墙钢筋笼吊装
专项施工方案

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中交隧道局南京市纬三路过江通道项目经理部
二〇一一年十月

目录
1.工程概况 4
2.施工准备 5
3.吊装施工 6
3.1 钢筋笼吊装方法 6
3.2吊点设置及验算 7
3.2.1钢筋笼竖向吊点验算 7
3.2.2钢筋笼横向吊点验算 8
3.3吊装设备选型 9
3.3.1主吊选择 9
3.3.2副吊选择 10
3.4钢扁担设计、验算 10
3.4.1钢扁担尺寸以及材料参数 10
3.4.2建立钢扁担分析模型 11
3.4.3钢扁担抗力计算 11
3.5吊点吊环强度验算 13
3.5.1笼头吊环强度计算 13
3.5.2吊点钢筋强度计算 13
3.6卸扣验算 14
3.6.1主吊卸扣选择 14
3.6.2副吊卸扣选择 14
3.7双机抬吊系数的计算 14
3.7.1主机抬吊系数的计算 14
3.7.2 副机抬吊系数的计算 14
3.8钢丝绳选择及强度验算 15
3.9钢筋笼碰主臂验算 16
3.10钢筋笼加固措施 17
4.吊装施工技术措施 19
5.起重安全操作规程 20
5.1一般规定 20
5.2基本操作 20
5.3吊装 21
5.4吊索具 21

1.工程概况
南京市纬三路过江通道工程S线江南工作井和明挖段地下连续墙钢筋笼长度较长，部分钢筋笼长度为62.45米左右。重量较重，最重钢筋笼为116吨左右。为确保施工安全、优质，保证施工进度，特别是保证钢筋笼吊装作业的安全、规范作业，特制定本吊装方案。
工作井和明挖段位于定淮门大街，工作井和SJD01-SJD15围护结构设计为地下连续墙。连续墙厚度为1200mm、1000mm及800mm，深度26.308m~63m，分幅长度5m~6.5m，标准幅为5m。
本方案以地连墙标准幅钢筋笼——工作井5m一字型槽段首开幅钢筋笼作为研究对象，设计吊装方案。该钢筋笼长62.45m，两端设置十字钢板接头，预埋主体结构钢筋，总重约116T。因钢筋笼过重，拟采用分两段入槽后直螺纹套筒连接，按最长（43米）最重（84吨）钢筋笼吊装进行验算，主吊扁担及钢丝绳的选择以及吊筋的选择按最重钢筋笼（整体）的参数来选取，副吊扁担及钢丝绳的选择按最重钢筋笼（分段）起吊时的受力状态及参数来选取。
计算依据：
《S线江南工作井围护设计》
《南岸S线明挖段围护设计》
《起重吊装常用数据手册》
《建筑施工计算手册》
《起重机械安全规程》（GB6067-85）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
2.施工准备
1）进场前对所有起重工具、焊接机械进行检查，以满足施工规范要求；
2）平整施工和硬化进场和行走道路，施工便道满足机械行走承载力要求，确保行车安全。
3）吊装机械到位。3.吊装施工
本工程地下连续墙钢筋笼较长、较重，根据设计要求钢筋笼采用采用分段吊装、中间直螺纹套筒连接的施工方法，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。
以最重钢筋笼WZ-1型地下墙为例，（不同型号钢筋笼分节位置作调整），钢筋笼分两节，上半节钢筋笼长约43m（重约84t），下半节钢筋笼长约19.5m（重约32t）。施工二区地连墙最深为44.308m，重量为57t。在此只针对分节43m钢筋笼进行验算，如果能满足要求，其他的同样能满足。
钢筋笼制作时，采用在同一钢筋笼平台上进行整体制作，在吊装前将其分为两个独立的钢筋笼，两个钢筋笼的钢筋间采用直螺纹连接或焊接；采用350t履带吊先将下半节钢筋笼进行起吊入槽，并搁置于导墙上，然后再进行上半节钢筋笼的吊装。
在上半节钢筋笼吊放时，拟采用两台大型起重设备（350t吊机作为主吊，150t吊机作为副吊），同时作业，先将钢筋笼水平吊起，再在空中通过吊索收放，使钢筋笼沿纵向保持竖直后，撤出副吊，利用主吊吊装钢筋笼至槽段位置，与下半节已入槽钢筋笼进行连接，成一整体后撤去下半节钢筋笼的搁置物（铁扁担），钢筋笼整体如槽。
根据设计要求，拟沿钢筋笼纵向布置3~4道桁架筋，使得钢筋笼起吊时横向均匀受力，同时使纵向保持良好的抗弯刚度。
3.1 钢筋笼吊装方法
钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直。以350t作为主吊，一台150t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。
钢筋笼吊放具体分六步走：
第一步：指挥350t、150t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～0.5m后，应检查钢筋笼是否平稳，后350t起钩，根据钢筋笼尾部距地面距离，随时指挥副机配合起钩。
第四步：钢筋笼吊起后，350t吊机向左（或向右）侧旋转、150t吊机顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面。
第五步：指挥起重工卸除钢筋笼上150t吊机起吊点的卸扣，然后远离起吊作业范围。
第六步：指挥350t吊机吊笼入槽、定位，吊机走行应平稳，钢筋笼上应拉牵引绳。
3.2吊点设置及验算
若吊点位置不准确，钢筋笼会产生较大挠曲变形，使焊缝开裂，整体散架，无法起吊，因此吊点的位置确定是吊装过程中的一个关键步骤。
3.2.1钢筋笼竖向吊点验算
根据弯矩平衡原理，正负弯矩相等是所受弯矩变形影响最小的原理，上部钢筋笼吊点位置计算如下：

图3-1 钢筋笼内力分析图
+M=－M
其中+M=(1/2)ql12;
－M=(1/8)ql22-(1/2)ql12;
q为分布荷载，M为弯矩。
故L2=2√2 L1,又2L1+3L2=43米;得L1=4.1米，L2=11.6米。
因此选取B、C、D、E四点，钢筋笼起吊时弯矩最小，但实际过程中B、C、D中心为主吊位置，AB距离影响吊装钢筋笼。根据实际吊装经验以及本工程钢筋笼钢筋分布以及预埋件等特点，对各吊点位置进行调整：
笼顶下1.15m+14m+9.5m+8m+8m+2.35m=43m。如图5-6：
图3-2 62.5m上节钢筋笼（43m）吊点布置图
经计算43m钢筋笼（包括十字钢板及埋件）实际重量为84t，考虑安全系数，以下计算取84t。
根据起吊时钢筋笼受力、力矩平衡得：
2T1＇+2T2＇=84t ①
T1＇×1.15+T1＇×15.15+T2＇×24.65+ T2＇× 40.65 =84×21.5 ②
由以上①、②式得：
T1＇＝19.11t T2＇=22.89t
则T1＝16.15/sin46°＝26.54t T2=25.85/sin48°＝30.8t
平抬钢筋笼时副吊起吊重量为2 T2＇=61.6 t
3.2.2钢筋笼横向吊点验算
根据弯矩平衡原理，正负弯矩相等是所受弯矩变形影响最小的原理，钢筋笼横向受力弯矩图如下：
图3-3 钢筋笼横向受力弯矩图
+M=－M
其中+M=(1/2)ql12;
－M=(1/8)ql22-(1/2)ql12;
q为分布荷载，M为弯矩。
故,又2L1+L2=5m;得L1=1.0m，L2=3.0m，根据本工程钢筋笼主筋分布，吊点位置调整至0.9m+3.2m+0.9m。

图3-4 钢筋笼吊装内力图
对于异性槽段，同理(取长单边验算)：
2L1+L2=4.8m，又L2=3√2L1。
验算得L1=0.6m，L2= 3.6m，故吊点布设在L 边0.6m处
3.3吊装设备选型
3.3.1主吊选择
主吊机选用：350t 液压履带起重机，主臂长度72m，主要性能见表4-6：
表3-1 360t履带吊主要性能表
起重半径R（m）
有效起重量Q（t）
提升高度H（m）
角度（度）
10
130
72
81.3
12
113
72
79.5
14
100
72
77.8
注：主、副吊配备钢梁扁担，扁担和索具总重约2.5t。
本工程主吊使用350T吊车，根据350T吊车性能参数线性值查得，350吊车72m拔杆工作半径为10m时的最大起吊能力为130T，钢筋笼重量加扁担不超过119吨，吊车能满足吊放钢筋笼的要求。
3.3.2副吊选择
副机选用：150t履带式起重机，拔杆接39m，主要性能见下表4-7：
表4-7 150t履带吊主要性能表
起重半径R（m）
有效起重量Q（t）
提升高度H（m）
备注
9
69.6
39

10
66.5
39

12
54.9
39

14
44.4
39

注：副机起吊配备钢梁扁担，铁扁担及料索具总重约2.5t。
本工程副吊使用150吨吊车，吊车臂杆接39m，起重半径为9m时，最大起重能力可以达到69.6吨，而150吨吊车最大受力出现在钢筋笼起吊到60°角的时候，最大受力约为钢筋笼重量的60％，即84T×60%＝50.4T<69.6T，能够满足起吊要求。
3.4钢扁担设计、验算
3.4.1钢扁担尺寸以及材料参数

图3-5 钢扁担尺寸图

钢扁担采用45号钢板加工制作而成。GB/T699-1999标准规定45号钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，抗剪强度为410MPa。 挤压强度为拉伸强度的2～2.5倍；钢扁担的尺寸见图4-9（图中标注单位均为mm）所示，钢扁担厚度为70mm，孔直径均为90mm。
3.4.2建立钢扁担分析模型

图3-6 钢扁担分析模型
钢扁担分析模型如图4-10所示。
3.4.3钢扁担抗力计算
扁担横向最小横截面如下图4-11所示

图3-7 扁担最小截面图

则竖向承受最大拉伸荷载为
F=σA=600×106×0.2485=149.1×106(KN)
换算质量为：

小结：由竖向拉伸抗力计算可知，此种型号扁担竖向可承受14900t。
竖向最小横截面如下图4-12所示。

图3-8 扁担竖向最小横截面图

则竖向截面承受最大剪力为：

换算为质量为：

钢扁担孔周承载力计算
计算面积为：
上部：
下部：
则单孔承受最大剪力为：
上部：
下部：
换算为质量为：
上部：
下部：
综上，从最大拉伸考虑，钢扁担可承受最大起吊质量为14900t；从扁担最小截面承受最大剪力来考虑，钢扁担可起吊重量为1463.7t；而从单孔周边最大承载来考虑，钢扁担可起吊最大重量为t和t（横向三点吊）或t（横向两点吊）。
故比较以上可知，此种型号钢扁担可起吊最大重量为688.8t（横向三点吊）或574t（横向两点吊），取安全系数为5，则此种型号扁担起吊重量应t或t。
3.5吊点吊环强度验算
3.5.1笼头吊环强度计算
最前端的主吊点使用φ40圆钢吊环。在钢筋笼垂直状态时，4个吊环共8个截面可提供拉力为：3.14*20*20*205=257KN
考虑到总重110吨的钢笼不可能在吊点上产生如此大的拉力，故吊点能满足受拉要求。上式中HPB235圆钢受拉强度设计值，取205Mpa（钢结构规范）。根据计算结果，安全系数皆大于2，满足要求。
3.5.2吊点钢筋强度计算
钢筋笼上吊点钢筋（采用一级钢）验算As=K×G/（N×2×Rg）×sinα
As-吊点钢筋截面积（cm2）
K -安全系数取2
G -整体钢筋笼重量 116T
α-90度
n -上节钢筋笼主吊吊点个数取4，每个吊点布置2根钢筋；
Rg-钢筋抗拉强度设计值： 2100 kg/cm2
As=13.8 D=3.62cm，取4.0 cm ，4.0cm ＞ 3.59cm，符合要求。
下节钢筋笼主吊吊点同上验算，符合要求。
综上可知，本工程钢筋笼吊点钢筋取φ40。
3.6卸扣验算
卸扣的选择按主副吊钢丝绳最大受力选择。主吊卸扣最大受力在钢筋笼完全竖起时，副吊卸扣最大受力在钢筋笼平放吊起时。
3.6.1主吊卸扣选择
P1=（116＋2.5）/(2sin60°)=68.42t
主吊扁担上部选用高强卸扣80 t：2只。
卸扣受力计算：P2=Q/4=116/4=29t ；主吊选用4个30 t卸扣。
3.6.2副吊卸扣选择
根据计算，副吊受力最大2T2 ＝61.6t。
P3 = (61.6 +2.5)/(2sin60° )=37t
副吊高强卸扣35 T：2只。
卸扣受力计算：P2=Q/4=61.6 /4=15.4t ；副吊选用4个25 t卸扣。
3.7双机抬吊系数的计算
3.7.1主机抬吊系数的计算
钢筋笼的总重量为116t，扁担的总量为2.5t，主机的额定重量为130t。
主机抬吊系数为：
K主=(116+2.5)/130=0.912
3.7.2 副机抬吊系数的计算
平抬钢筋笼时副吊的起重量为61.6t，扁担的总量为2.5t，副机的额定重量为69.6t。
副机抬吊系数为：。
K副=(61.6+2.5)/69.6=0.921
3.8钢丝绳选择及强度验算
钢丝绳采用6×37+1,公称强度为2000MPa，安全系数K取6。
表3-2 钢丝绳机械性能表
序号
钢丝绳型号(mm)
钢丝绳在公称抗拉强度1400MPa时
破断拉力总和(kN)
K
容许拉力（t）
1
24
295
6
7.02
2
26
351
6
8.36
3
28
412
6
9.81
4
30
478
6
11.38
5
32.5
548.5
6
13.06
6
34.5
624.5
6
14.87
7
36.5
705
6
16.79
8
39
790
6
18.81
9
43
975.5
6
23.23
10
47.5
1180
6
28.10
11
52
1405
6
33.45
12
56
1645
6
39.17
13
60.5
1910
6
45.48
14
65
2195
6
52.26
15
66.5
2315
6
53.99
16
72
2715
6
63.32
3.8.1主吊扁担上部钢丝绳验算（整体钢筋笼，重量116吨）
钢丝绳在钢筋笼竖立起来时受力最大。
吊重：Q 1＝Q+G主吊=116t +2.5t =118.5t
钢丝绳直径：56mm，[T]=39.17 t，环型周长6mm，2根。
钢丝绳（走双根钢丝绳）：T=Q1/2sinb=118.5/（4×sin60°）=34.21＜[T] 满足要求。
3.8.2主吊扁担下部钢丝绳验算（整体钢筋笼，重量116吨）
钢丝绳在钢筋笼竖立起来时受力最大。
吊重：Q=116t
钢丝绳直径：52mm，[T]=33.45 t；钢丝绳长度：20m（起吊绳）+15m（连接绳）
钢丝绳： T=Q/4=116/ 4 =29 ＜ [T] 满足要求。
3.8.3副吊扁担上部钢丝绳验算
通过钢筋笼在起吊受力分析，知副吊最大作用力2T2= 61.6 t，副吊扁担2.5t。
钢丝绳直径：43mm，[T]=23.23t，环型周长6m
钢丝绳（走双根钢丝绳）：T=（61.6+2.5）/（4×sin60°）=18.5T ＜ [T]满足要求。
3.8.4副吊扁担下部钢丝绳验算
通过钢筋笼在起吊受力分析，知副吊最大作用力2T2=61.6t
钢丝绳直径:39mm,[T]=18.81t; 钢丝绳长度:18m（起吊绳）+12m(起吊绳),2根。
钢丝绳：T=2T2/4 =15.4t ＜ [T] 满足要求。
3.9钢筋笼碰主臂验算
选择计算主吊机垂直高度时，不仅要考虑主吊臂架最大仰角81°和最大尺寸、重量的钢筋笼为标准，而且要考虑钢筋笼吊起后能旋转180°，不碰撞主吊臂架（见图4-13），满足BC距离不小于3m的条件。由于加工制作的吊具尺寸为h1=3.5m，h0=1m，h2=4.5m, h3 =43m, h4 =1.5因此：
故 H=h2+h1+h3+h4+b=46.2m
a—扁担长度4m；
b—起重滑轮组定滑轮到吊钩中心距离，取10m；
h0—起吊扁担净高；
h1—扁担吊索钢丝绳高度；
h2—钢筋笼吊索高度；
h3—钢筋笼笼长；
h4—起吊时钢筋笼距地面高度；
h—主机高度,2.28m
扁担碰吊臂验算：h1 +b=3.5+10=13>2×Tg81°=12.63 满足要求。
钢筋笼回卷碰吊臂：H’=b+h1+h2+h0=19>3×Tg81°=18.941满足要求。
主吊主臂长度验算：H=h1+h2+h3+h4+h0+b-h=61.98<66m 满足要求。

图3-9起重臂长示意图
3.10钢筋笼加固措施
为了防止钢筋笼在吊装过程中产生不可复原的变形，钢筋笼均设置纵向抗弯桁架，其中纵向桁架为Φ28“W”型桁架四榀，并每隔5米设置一道Φ25“X”型水平桁架，异型钢筋笼还需增设定位拉杆。为了保证钢筋笼吊装安全，吊点位置的确定与吊环、吊具的选用都经过验算，作为钢筋笼最终吊装环中杆构件的钢筋笼上竖向钢筋，必须同相交的水平钢筋自上而下的每个交点都焊接牢固。对于转角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转角度时以生变形，如下图所示，具体详见附图3.9.2：转角幅加固详图

图3-10转角幅钢笼加固图
4.吊装施工技术措施
1）钢筋笼吊装之前，做到自检合格后，报请监理单位验收、检验符合要求后，签发钢筋笼吊放交底。
2）钢筋笼起吊之前，再派专人对钢筋笼进行巡检，确保钢筋笼内无短钢筋等遗留物，并清除干净。
3）钢筋笼吊装之前，组织施工班组进行技术、安全交底，并有书面资料，对钢筋笼的重量、长度进行明确及吊装的主、副吊车停机位置。
4）钢筋笼吊装时，配备专职起重指挥，以主机起重指挥为主，副机起重指挥配合主机起重指挥，确保钢筋笼在吊装过程中合理受力。
5）钢筋笼吊装时，先由双机进行抬吊同步起吊，起吊到一定高度后，钢筋笼受力稳定，副机配合主机进行钢筋笼吊装回直。
6）防止钢筋笼散架安全技术措施
a：焊缝检查，避免咬肉，转角幅必须设置角撑。
b：吊放钢筋笼专职安全员，钢筋笼制作督查员必须到场，分别配合检查吊放环境及钢筋笼各吊点及料索的情况，符合安全吊放要求后才可正式吊放。
7）钢筋笼定位精确度控制措施
钢筋严格按设计图纸翻样，钢筋笼制作根据翻样单，正确布置钢筋，并焊接牢固。测量导墙标高，正确换算吊攀钢筋的长度，焊接搁置槽钢、吊攀钢筋长度要准确无误，并应验收。钢筋笼制作前应核对单元槽段实际宽度与成型钢筋尺寸，无差异才能上平台制作。钢筋笼吊放入槽时，不允许强行冲击入槽，同时注意钢筋笼基坑面与迎土面，严禁放反。搁置点槽钢必须根据实测导墙标高焊接。根据实测的导墙标高，严格控制预埋件的埋设标高。
8）与建筑物较近处
钢筋笼入槽前用安全绳拉离建筑物，保证钢筋笼运输平稳，专人指挥吊装及安全监督是否对建筑物有安全隐患。与围挡很近的时候，需对围挡内外的车辆和行人进行疏导，保证安全。
5.起重安全操作规程
5.1一般规定
1）起重工必须经专门安全技术培训，考试合格持证上岗。严禁酒后作业。
2）起重工应健康，无色盲、听力障碍、高血压、心脏病、癫痫病、眩晕、突发性昏厥及其他影响起重吊装作业的疾病与生理缺陷。
3）作业前必须检查作业环境、吊索具、防护用品。吊装区域无闲散人员，障碍已排除。
4）吊索具无缺陷，捆绑正确牢固，被吊物与其他物件无连接，确认安全后方可作业。
5）起重作业时必须确定吊装区域，并设警戒标志，必要时派入监护。
6）大雨、大雪、大雾及风力六级以上（含六级）等恶劣天气，必须停止露天起重吊装作业。严禁在带电的高压线下或一侧作业。
5.2基本操作
1）穿绳：确定吊物重心，选好挂绳位置。穿绳应用铁钩，不得将手臂伸到吊物下面。吊运棱角坚硬或易滑的吊物，必须加衬垫，用套索。
2）挂绳：应按顺序挂绳，吊绳不得相互挤压、交叉、扭压、绞拧。一般吊物可用兜挂法，必须保护物平衡，对于易滚、易滑或超长货物，宜采用绳索方法，使用卡环锁紧吊绳。
3）试吊：吊绳套挂牢固，起重机缓慢起重，将吊绳绷紧稍停，起挂不得过高，试吊中，指挥信号工、挂钩工、司机必须协调配合。如发现吊物重心偏挂或其他物件接连等情况时；必须立即停止起吊，采取措施并确认安全后方可起吊。
4）摘绳：落绳、停稳、支稳后方可放松吊绳。对易滚、易滑、易散的吊物，摘绳要用安全钩。挂钩工不得站在吊物上面。如遇不易人工摘绳时，应选用其他机具辅助；严禁攀登吊物及绳索。
5）抽绳：吊钩应与吊物重心保持垂直，缓慢起绳，不得斜拉、强拉、不得旋转吊臂抽绳。如遇吊绳被压，应立即停止抽绳，可采取提头试吊方法抽绳。吊运易损、易滚、易倒的吊物不得使用起重机抽绳。
5.3吊装
1）作业前应检查被吊物、场地、作业空间等，确认安全后方可作业。
2）作业时应缓起、缓转、缓移，并用控制绳保持吊物平稳。
3）移动构件、设备时，构件、设备必须和拍子连接牢固，保持稳定。道路应坚实平整，作业人员必须听从统一指挥，协调一致。使用卷扬机移动构件或设备时，必须用慢速卷扬机。
4）码放构件的场地应坚实平整。码放后应支撑牢固、稳定。
5）吊装大型构件使用千斤顶同时起落；一端使用两个千斤顶调整就位时，起落速度应一致。超长型构件运输中，悬出部分不得大于总长的1/4，并应采取防护倾覆措施。
6）起重设备必须在每幅钢筋笼吊装前对其重点部位（吊具、吊索等）进行检查，每周必须对起重设备进行一起全面的检查和维修，做好相应的检修记录。
7）暂停作业时，必须把构件、设备支撑稳定，连接牢固后方可离开现场。
5.4吊索具
1）禁止在吊钩上补焊、打孔。吊钩表面必须保持光滑，不得有裂纹。严禁使用危险断面磨损程度达到原尺寸的10%、钩口开口度尺寸比原尺寸增大15%、扭转变形超过10%、危险断面或颈部产生塑性变形的吊钩。板钩衬套磨损达原尺寸的50%时，应报废衬套。板钩心轴磨损达原尺寸的5%时，应报废心轴。
2）编插钢丝绳索具宜用6*37+1的钢丝绳。编插段的长度不得小于钢丝绳直径的20倍，且不得小于300mm。编插钢丝绳的强度应按原钢丝绳强度的70%计算。
3）吊索的水平夹角应大于45°。

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