400t 履帶吊地下室外吊裝行走道路處理技術(shù)

佘遠(yuǎn)健

（江蘇南通六建建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇南通226500）

1 鋼結(jié)構(gòu)工程概況

無(wú)錫會(huì)展中心一期工程位于無(wú)錫太湖新城尚賢河濕地貢湖大道以東、震澤路以北、和風(fēng)路以南；框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1 層，地上2 層，建筑面積91 610m2，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋（型鋼、鋼管）混凝土框架及屋面大跨度鋼桁架。屋蓋鋼結(jié)構(gòu)平面尺寸為288m×114m。鋼結(jié)構(gòu)主要用于屋面桁架體系，總用鋼量11 800t，屋蓋由25 榀鋼桁架組成，鋼桁架跨度114m，鋼桁架兩端分別懸挑10.5m 和9m；50 根箱型截面支撐鋼柱支撐起整個(gè)鋼屋蓋（見(jiàn)圖1），矮跨鋼柱長(zhǎng)9m，高跨鋼柱長(zhǎng)27m，鋼柱與桁架上弦下翼板剛接。屋蓋鋼桁架主要由HJ-1、HJ-2 和HJ-3 組成，3 種規(guī)格鋼桁架外形尺寸相同，但其上弦板厚有所差異，單榀桁架最重210t。根據(jù)軸線尺寸，每3 榀鋼桁架組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的安裝單元，單元平面尺寸為21m×114m。

2 安裝方案

圖1 安裝完成的最北端鋼屋架

因本工程工期特別緊，近10 000t 鋼結(jié)構(gòu)，總工期只有3.5 個(gè)月，其中，現(xiàn)場(chǎng)安裝工期僅60d，且結(jié)構(gòu)圖紙較投標(biāo)階段有較大變動(dòng)，特別是桁架上弦交接處節(jié)點(diǎn)板增大，下弦厚板插入上弦箱體3m，相應(yīng)位置上弦箱體鋼板加厚至45mm，導(dǎo)致桁架質(zhì)量增加，最短分段桁架重46.7t，原定高空滑移方案采用的塔吊及滑移系統(tǒng)已無(wú)法滿足目前桁架施工和安裝工期需要，只有調(diào)整原施工方案，改為采用大型履帶吊跨外吊裝（見(jiàn)圖2），支撐胎架分單元多段高空原位安裝。

圖2 西側(cè)400T 履帶吊跨外吊裝

選用4 臺(tái)履帶吊做主吊設(shè)備，其中，2 臺(tái)大型履帶吊（400t和320t）做主吊設(shè)備分別占位于J 軸以西和A 軸以東道路上，負(fù)責(zé)桁架、幕墻柱、檁條等構(gòu)件吊裝，另外1 臺(tái)80t 和50t 履帶吊分別占位于A 軸以東和J 軸以西硬化道路上，主要負(fù)責(zé)卸車、送料及桁架支撐鋼柱及部分檁條安裝。

3 履帶吊行走道路處理及驗(yàn)算

3.1 400t 履帶吊技術(shù)參數(shù)

400t 履帶吊各技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 400t 履帶吊技術(shù)參數(shù)

3.2 行走路線及路基處理方法

履帶吊沿地下室外東西兩側(cè)南北方向行走，距地下室外墻距離不小于6m，因400t 履帶吊自重非常大，帶基本臂自重已達(dá)到350t，吊裝時(shí)加上吊件荷載超過(guò)400t，同時(shí)，地下室外部分為回填土，為保證地下室外墻結(jié)構(gòu)和大型履帶吊施工安全，需對(duì)履帶吊的行走道路進(jìn)行處理，保證其滿足施工需要。

第一步：在現(xiàn)場(chǎng)已回填土土體上用20t 壓路機(jī)進(jìn)行碾壓作業(yè)，如在第一遍碾壓作業(yè)后，土體有明顯的壓縮且不回彈則進(jìn)行第二遍碾壓，經(jīng)過(guò)3～4 遍碾壓至土體無(wú)明顯壓縮后，用環(huán)刀法測(cè)試土體密度；其次，根據(jù)密實(shí)度及土體類別推算出土體碾壓后的承載力，原土建施工塔吊拆除后的基礎(chǔ)坑需用毛石填平。

第二步：在土體上加1 層35㎝厚道渣加強(qiáng)，再行碾壓；

第三步：鋪1 層20㎝厚碎石做找平層；

第四步：用路基箱水平對(duì)拼擴(kuò)大單塊觸土面積鋪設(shè)在碎石之上（見(jiàn)圖3）。

圖3 400t 履帶吊路基箱基礎(chǔ)

3.3 行走路面寬度

由于400t 履帶吊軌距為7 800㎜，履帶外邊緣之間的距離為9 000㎜?？紤]到路面材料的堆放等影響因素，履帶吊每側(cè)邊緣放寬3m。即整個(gè)吊裝過(guò)程中行走路面的寬度需≥15m。

4 履帶吊行走道路承載力驗(yàn)算

4.1 吊裝過(guò)程中的接地比壓驗(yàn)算

根據(jù)鋼桁架吊裝過(guò)程中的最大分段重量約50t 以及履帶吊自身重量為400t，吊裝過(guò)程中的平均接地比壓為：

式中，G為吊裝過(guò)程中履帶吊對(duì)地面總壓力；b為履帶吊的履帶接地寬度；L為履帶吊的履帶接地長(zhǎng)度。

根據(jù)這一計(jì)算結(jié)果，在鋼桁架構(gòu)件吊裝過(guò)程中，要求400t履帶吊行走路線上的地基承載能力≥200kN/m2，對(duì)路基的要求太高，因此，針對(duì)本工程的特點(diǎn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)安裝方案，采取在路面鋪設(shè)路基箱的方法對(duì)履帶吊的壓力荷載進(jìn)行擴(kuò)散，為保證吊裝過(guò)程中的安全；路基箱尺寸為1m×5m×0.2m，計(jì)算面積取為9m×8m，則可得增設(shè)路基箱后吊裝過(guò)程中的路基所承受壓力為：

式中，A為路基箱接地面積。根據(jù)這一計(jì)算結(jié)果，在鋼桁架構(gòu)件吊裝過(guò)程中，要求400t 履帶吊行走路線上的路基承載能力≥65kN/m2；經(jīng)環(huán)刀試驗(yàn)，東西兩側(cè)地下室外回填土經(jīng)壓實(shí)處理后完全符合這一要求。

4.2 路基平整度要求

路基平整度要求：在10m 長(zhǎng)度范圍內(nèi)，路基的縱橫向水平高差均不大于10㎜。

5 履帶吊吊裝時(shí)地下室外墻側(cè)壓力驗(yàn)算

由于400t 履帶吊行走路線位于地下室外，因此，吊裝、行走過(guò)程中將對(duì)地下室外墻造成很大影響，必須驗(yàn)算地下室外墻的承載能力（見(jiàn)圖4），以保證吊裝過(guò)程中地下室結(jié)構(gòu)安全。

外墻回填土的容重取為18kN/m3，土體的內(nèi)摩擦角取為φ=30°，考慮到輕型井點(diǎn)的降水作用不考慮水壓力。

圖4 地下室外墻側(cè)壓力分布圖

設(shè)計(jì)室外地面局部荷載為10kN/m2，則可得地下室外墻承受的壓力為：

本工程鋼桁架采用履帶吊跨外吊裝，履帶吊施工過(guò)程中產(chǎn)生的地面均布活荷載為52.6kN/m2，其中，吊裝過(guò)程中履帶吊離開(kāi)地下室外墻6m。

考慮到履帶吊產(chǎn)生的均布荷載不是全面分布的，而是從墻背后一定距離（6m）開(kāi)始，其對(duì)地下室外墻的土壓力計(jì)算可以按以下步驟進(jìn)行：

1）自均布荷載的起點(diǎn)。作2 條輔助線oa 和ob，oa 與水平面夾角為φ，ob 與填土破壞面平行，與水平面的夾角為θ（θ=450+φ/2）（見(jiàn)圖5）；

2）可以認(rèn)為a 點(diǎn)以上的土壓力不受表面均布荷載的影響，按照無(wú)荷載情況計(jì)算：

3）b 點(diǎn)以下的土壓力則按連續(xù)均布荷載情況計(jì)算；

4）a 點(diǎn)與b 點(diǎn)之間的土壓力以直線連接。

圖5 履帶吊局部均布荷載作用下地下室外墻壓力示意圖

考慮到回填土的內(nèi)摩擦角取為30°則ob（破壞面）與水平面的夾角為60°，地下室外墻高為8m，則考慮局部均布荷載距離地下室外墻的最大距離為4.6m。

本工程實(shí)際施工時(shí)，履帶吊離開(kāi)地下室外墻為6m＞4.6m，因此，履帶吊吊裝過(guò)程中產(chǎn)生的局部均布荷載對(duì)地下室外墻的作用較小，履帶吊跨外吊裝方案中履帶吊的選擇是可行的。

6 結(jié)語(yǔ)

無(wú)錫會(huì)展中心一期工程25 榀114m 跨度鋼屋架采用履帶吊跨外吊裝、分單元高空原位安裝取得了圓滿成功，從2009年9 月1 日上午舉行開(kāi)吊儀式開(kāi)始，至2009 年10 月30 日，25 榀鋼桁架全部吊裝結(jié)束，合理的吊裝道路處理方案為大型履帶吊的安全、快速吊裝提供了保障。