深基坑地下连续墙钢筋笼吊装施工技术
1项目概述
1.1地理位置
“苏州中国贸易中心项目”是一个大型商业综合体项目，位于苏州市姑苏区核心地段石路路拓展区。东临广济南路，南临金门路，西临乔峰路，北接苏州五中，北靠唐杰街。
项目整体效果图
1.2水文地质概述
经调查发现，勘探深度内的土层为新生代第四纪地层，属于太湖水网湖相地层和海陆交互相沉积地层。拟建场地基坑开挖范围内的土层主要有①杂填土、②粘土、③粉质粘土、④4-1粉质粘土混粉土、④4-2层粉质土混粉砂、⑤粉质粘土混粉质土。
根据调查和水文地质工作，结合区域水文地质资料，场区内对本工程有影响的地下水有三层:(1)潜水:场区浅层孔隙潜水存在于地表填土层中，分布不均匀，水量较小。(2)微承压水:场区浅层微承压水主要赋存于(4-2)粉土系中，微承压水主要由侧向径流和溢流补给。(3)承压含水层:第一承压水主要赋存于(7)粉土夹粉砂层中，主要受侧向径流和溢流补给，埋藏较深。
1.3建筑结构概述
B地块总用地面积18409㎡，总建筑面积21万㎡，其中地上建筑面积约13万㎡，地下建筑面积8万㎡。主体建筑6栋，其中4栋85m，2栋60m。
本工程为框架剪力墙结构，地上18/24层，地下4层，局部夹层；4栋主楼楼梯为装配式，其余为现浇钢筋混凝土结构；地下室形式为桩基筏板。
1.4基坑概述
本工程设计标高为0 m，相当于3.9m的绝对标高，拟建工程场地自然地面标高为-0.7m(相对标高)。
B区基坑面积约18409㎡，周长约581米。基坑开挖深度为17.0～18.3米，采用800mm/1000mm地下连续墙。地下连续墙槽段接缝外侧采用φ 800 mm三重管高压旋喷桩封闭加固。连续墙混凝土设计强度等级为水下C35，抗渗等级为P8。1000mm厚连续墙采用工字钢接头，800mm厚连续墙采用圆形锁紧管接头。地下连续墙保护层厚度基坑内50mm，基坑外70mm，地下连续墙高度39.1~39.9m，地下连续墙主要形式为“I”、“L”、“T”型，地下连续墙两侧采用三轴水泥土搅拌桩加固，基坑内采用φ 850 @ 1800三轴水泥土搅拌桩加固，搭接250mm；基坑外侧采用三轴水泥土搅拌桩φ 850 @ 1200，并套孔。基坑内设置3道混凝土支撑，水平支撑采用角撑、井字架结合边桁架的支撑体系。水平支撑体系的竖向支撑结构体系暂采用临时钢柱及柱下钻孔桩。
基坑效果图
2地下连续墙钢筋笼吊装的特点和难点
2.1钢筋笼重量
本工程单个地下连续墙钢筋笼34.87t，履带吊重载行走对便道质量要求高。
2.2钢筋笼长度
本工程钢筋笼最大长度为41.2米，吊装难度大。
2.3交叉作业较多。
同时还有钻孔灌注桩、三轴搅拌桩、高压旋喷桩等。在本工程中，这对施工有很大影响。
3施工现场布置和施工准备
3.1布局
布局原则
(1)根据本工程的施工工艺和现场的实际情况，施工总平面布置应满足地下连续墙施工条件下的现场需要，并保证场内交通能到达场外，力求布置安全合理，尽量减少场内行车距离。
(2)合理安排施工现场，充分利用场地用途，合理组织流水施工，通过严格管理缩短各工序施工时间，确保施工质量和进度。
(3)现场布置应符合环保要求，重点防治施工噪声和粉尘。
(4)现场布置应规范、安全、文明。
3.1.2连续墙施工起重机行走施工道路布置
根据地质报告，地层顶部由建筑垃圾和水泥地面组成，是原建筑的基础，包括碎砖、碎石、石块等建筑垃圾，下部以粘土为主，堆积年限较长。施工现场无池塘、洞穴等不良环境。临时施工道路铺设ф 12 200mm×200mm双向钢筋网，然后浇筑200mm厚C20混凝土。另外，为了防止重型车辆来回碾压损坏路面，同时，
车道在原有硬化地面的基础上，将桩孔回填密实，在桩孔处设置钢筋加密区。加密区钢筋为фф 12 @ 100mm，加密范围为道路区1.5m×1.5m，放置ф12规格的200mm×200mm双层双向钢筋网，浇筑300mm厚C25混凝土，基坑内找2%坡度，道路外设置400。地基处理、钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护必须经监理验收后才能进行下道工序。
(1)钢筋笼制作现场
根据地下连续墙施工的需要和场地限制，基坑内将设置9个钢筋笼平台，钢筋笼平台尺寸为68m*16m。钢筋笼加工场地分为三个不同的区域，即原材料堆放平台、半成品堆放区和钢筋笼制作平台。钢筋笼根据施工总体布置提前加工，临时存放在钢筋笼生产平台上，为成槽后及时下放钢筋笼做准备。平台上浇筑10cm C25混凝土。
钢筋笼制造现场
钢筋笼加工
(2)集土坑
考虑到土方施工的工期，以及地面墙的沟土不能直接运出场外，故在现场施工便道外设置临时集土坑。需要一个容量至少约1000m3土方的临时土坑，临时收集挖沟作业挖出的湿土，排干泥浆后，倾倒在室外。
(3)泥浆系统
场地很紧凑，但是每个部分都有一个开发顺序。泥浆循环系统拟设在C区和D区，泥浆池采用下挖法建造，容量为1000m3。
(4)起重机行走区域
吊车在施工便道上运输和吊装钢筋笼，因此吊车行走区域为施工便道。具体位置见下图。
钢筋笼吊装布置图
机械布置
开槽机:SG40开槽机2台。
地下钢筋笼吊装机械:本工程投入的钢筋笼吊装设备包括一台250吨履带吊和一台80吨履带吊。
SG40挖沟机
250吨/80吨履带式起重机
3.2施工准备
3.2.1吊装前的准备
(1)吊装过程的交底
现场技术负责人和安全员应对吊装班组成员需要执行的任务进行技术交底和安全交底，对吊装施工有全面深刻的认识。
(2)吊装作业的通讯工具和联系方式
工人用口哨、手势、对讲机等工具指挥。
(3)吊装进度表
钢筋笼吊装尽量安排在白天进行。如因施工过程中有流水，确需在夜间进行吊装施工时，应由专职电工安装并提供足够的照明设备。
(4)吊具吊装前的安全检查措施
钢筋笼吊装前，安全员和吊装队应检查吊索的安全可靠性，检查吊索钢丝绳是否磨损、断裂，卸扣是否变形、打滑，吊装设备的操作、调试是否正常，设备的吊钩、钢丝绳是否完好。如果检验不合格，则应报废吊索，并立即更换相应的吊索。
3.2.2吊装机具的选择
本工程800mm地下连续墙钢筋笼长32.25～41.2m，纵向钢筋直径25mm和28mm，间距300。接头是圆形锁紧管的柔性接头。钢筋笼代号9b-9b最重，单位槽段宽度6m，钢筋笼长度40.65m，纵向钢筋直径28mm，重量32T。1000mm地下连续墙钢筋笼长39.15~40.75m，直径25mm，间距300，接头为工字钢接头。R3-R3段钢筋笼最重，单位槽宽6m，钢筋笼长40.75m，纵向钢筋直径25mm，钢筋重量26.95T，工字钢重量7.85t；整个基坑钢筋笼最大重量为34.8T，吊具按5.2计算，钢筋笼最大长度为41m。
根据钢筋笼重量，采用双机抬吊方式进行吊装。提升钢筋笼时，起重机停止，如下图所示:
双机抬吊法示意图
(1)主要起重机的确定
首先，确定主吊车的垂直高度。在选择和计算主吊车的垂直高度时，不仅要考虑主吊臂架的最大仰角75°和钢筋笼的最大尺寸和重量，还要考虑钢筋笼能旋转180°而不与主吊臂架碰撞(见图4-1)，即BC距离大于标准节钢筋笼半宽3m。
暂定制造的吊索尺寸为h1 = 3.0m，h0=1m，因此:
AC = BC× tan75 = 13.06m米(BC = 3.5m米)
H2 = AC-h1-b-h0 = 13.06-3.0-2.0-1 = 7.06米
h = H2+h1+H3+H4+h0 = 7.06+3.0+41+2+1 = 54.06米。
类型:
b——起重机滑轮组天车到吊钩中心的距离为2m；
H0——提升杆的净高；H1 ——电杆吊索钢丝绳的高度；
H2——钢笼吊索钢丝绳的高度；H3——钢筋笼长度；
H4——起吊时钢筋笼离地面的距离；d为2.385m；
臂长L=(H+b-D)/sinα=55.34m..
吊装示意图
吊装钢筋笼时，主吊车行走时的最大应力为40吨/0.7=57吨(最重钢筋笼重34.8T，主吊车和副吊车的钢丝绳和索具为5.2T吨，吊车带负荷行走的安全系数为0.70)。
主吊车选用250T履带吊(主臂57.9m，回转半径12m)，从下表可以看出满足要求。
(2)辅助起重机的确定
辅助吊机最大应力发生在上部钢筋笼吊至60度角时，最大应力为上部钢筋笼重量和索具重量的60%，所以Q附=(Q上+Q索)*60%=(34.8+5.2)*60%=24T。根据下表80T履带吊的性能表，确定80T履带吊能够满足吊装要求(主臂31m，回转半径8m)。
80T主要性能表2
(3)钢丝绳的测定
1)主提升钢丝绳
吊装钢筋笼的主提升钢丝绳拟采用直径为52mm的6×37钢丝绳，长度为14m的单根钢丝绳，每侧一根，两根公称抗拉强度为1670MPa的不旋转钢丝绳，经验算满足要求。
2)辅助提升钢丝绳
由于辅助吊车吊索在整个吊装过程中(共2根)所承受的最大重量约为钢筋笼总重量(共24T)的60%，所以辅助吊车每根钢丝绳的最大承载能力约为钢筋笼总重量的30%。吊装钢筋笼的钢丝绳拟采用6×37钢丝绳，直径36mm，单根长度74m，两根不旋转钢丝绳，公称抗拉强度1670MPa。
(4)卸扣的确定
卸扣应根据主、副提升钢丝绳的最大应力来选择。
1)主吊车卸扣的选择
扁担上部的卸扣在钢筋笼垂直状态下受力最大，两个卸扣承受40吨钢筋笼的重量(包括工程索具)。
此时立杆上部卸扣的荷载为P=40T/2sin45o =28.17T，选用35t: 2高强度卸扣。
肩部下部卸扣载荷P=40T/2 sin45 o=20.7T，选用25t: 2高强度卸扣。
主吊点共有4个卸扣承受40吨钢筋笼重量(包括索具)，每个卸扣承受荷载P=40T/4=10T，采用20T卸扣:4个卸扣。
2)辅助起重机卸扣的选择
当上部钢筋笼提升至60o时，辅助吊车承担钢筋笼重量的60%(包括索具)，Q=40*60%=24T。
此时铁扁担上部卸扣的载荷为P=Q/2sin45o =16.9T，选用25t: 2高强度卸扣。
铁扁担下部卸扣载荷P=Q/2 =12T，选用20t: 2高强度卸扣。
辅助吊点共有8个卸扣承受载荷Q，每个卸扣承受载荷P=Q/8=3T，采用16T卸扣:8个卸扣。
(5)定位槽钢的验算
为了在下放钢筋笼过程中临时更换钢丝绳，需要在钢筋笼最终下放至设计标高时，将钢筋笼放在导墙上。每根钢筋笼用四个定位槽称重，每根钢杆承受40T钢筋笼的1/4。定位槽采用[12.6槽钢制作(槽口三根φ 32钢筋焊接成一体)。定位槽钢的验算如下:
查表可知[12.6槽钢截面惯性矩I=38.0
钢筋笼定位槽钢的验算:
38×10000÷9.8n/kg÷1000kg/t = 39.9t > 40÷4 = 10t(最大钢筋笼及锁重按40T计算)满足要求。
(6)电杆强度的验算
现场使用的电杆采用Q345钢板加强筋。长钢杆两卡环孔壁中心距为3.6米，宽0.5米，厚0.05米。吊装最大的钢筋笼时，电杆上的受力最大，所以按最大钢筋笼的重量进行计算。经检查，符合要求。
(7)滑轮的验算
主提升杆使用2个50T滑轮，副提升杆使用2个30T滑轮，吊点使用4个15T滑轮。主吊车最大受力40T，采用50T滑轮满足吊装要求。辅助吊机的最大应力是钢筋笼在60时，辅助吊机承受整个钢筋笼重量的60%，即40×60%=24t。辅助吊车扁担上的两个滑轮承重12t，有八个吊点，每个吊点承重3t，所以辅助吊车上的滑轮满足吊装要求。
(8)吊点位置的选择
如果吊点位置计算不准确，钢筋笼会产生较大的挠曲变形，使焊缝开裂，整个结构分崩离析，无法起吊。因此，吊点位置的确定是吊装过程中的关键步骤。本工程采用12点吊装法，分水平吊点和垂直吊点两部分进行描述。
1)开口宽度
一、横向吊点计算
根据弯矩平衡定律，正负弯矩相等时弯矩变形最小的原则计算如下:
横向弯矩计算图
+M=-M
其中:+M =(1/2)qL12；-M=(1/8) qL22-(1/2)qL12
q为均布载荷，m为弯矩。
故：L2=2L1, 2 L1+ L2=L（L为钢筋笼宽），可得L1=0.207L，L2=0.586L，故可知横向吊点按左右0.207L位置为宜。笼宽6m的槽段，吊点左右悬臂均为1.24m。根据地墙钢筋笼分幅宽度，宽度≥5m的设置5榀纵向桁架，宽度
