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                关于禹龙

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                预制矩形渡槽槽身吊装施工工法

                浏览次数: 日期:2018年3月9日

                湖北禹龙水利水电工程有限公司

                刘剑 郭建新 周扬 许志勇 郭月昊

                1、前言

                我国上世纪六、七十年代建成的众多大中型灌区,由于建设时期钢筋和水泥等建筑材料匮乏,渡槽较多采用U型薄壳槽身。经过五十多年的运行,混凝土碳化和钢筋锈蚀严重,已无法满足灌区安全运行需要。渡槽的拆除重建大多是原址重建,开工时间多在年底、工期相对较短(多为180日历天),并且要保证次年五月初灌区春灌任务,渡槽槽身预制吊装是原址拆除重建的首选方案。

                湖北禹龙水利水电工程有限公司在漳河灌区续建配套与节水改造工程南桥渡槽拆除重建工程、永圣渡槽拆除重建工程施工中,通过对灌区渠系建筑物拆除重建的工期控制进行认真细致的研究,解决了原址重建渡槽大吨位预制构件(单重160t)吊装的问题,大大提高了工程进度,保证了次年五月初灌区春灌任务顺利进行,形成了本工法。

                2、工法特点

                (1)预制槽身采用大吨位履带式起重机起吊,架设高度大,短距离移动方便,构件上升过程平稳,施工进度可得到充分保证。

                (2)采用单台大吨位履带式起重机在主臂工况下对预制槽身进行吊装,一台小吨位履带式起重机配合作业,人工进行槽身定位,定位准确,质量可控。

                3、适用范围

                本工法适用于河床段有较宽阔预制场地、两岸坡度不陡于10%、构件单重超过120t、吊装高度低于40m的预制渡槽吊装施工。

                4、工艺原理

                采用单台大吨位履带式起重机在主臂工况下吊装预制矩形槽身。

                5、施工工艺流程及操作要点

                5.1施工工艺流程

                本工法施工工艺流程见图1

                 

                5.2施工方法及操作要点

                5.2.1  吊装道路铺筑

                (1)起重机选型

                预制槽身单重160t,吊装路中心至预制构件的中心和排架中心的距离分别为16m、10.5m,最大起吊高度约23m。

                吊装计算荷载

                Q计=K1×(G+q)=1.1×(160+10.1)=187.11t

                K1——动荷载,取值1.1

                G——构件净重,G=160t

                q——吊钩、索具、支撑梁重量,q=10.1t

                650吨履带吊吊装工况为:主臂48m,幅度16m,额定起重量208t>187.11t,负荷率187.11/208=89.96%,最大起升高度45m>23(立柱高度)+3.2(水渠高度)+6(索具高度)=32.2m,满足吊装要求。

                (2)起重机主要参数

                650t履带式起重机标准整机重量(48m主臂,650t吊钩)为520t,履带宽度为1.5m,长度12.55m。单跨渡槽槽身重量为160t。吊装时使用路基箱,路基箱的规格为6.0×2.3×0.4m(长×宽×厚),每块重量为12t。每条履带下铺设2块路基箱。

                (3)地基承载力计算

                吊装时地基需要地基承载力为:

                (520+160+2×12)/(2×2×2.3×6)=12.75t/m2

                履带式起重机行走时地基承载力为:

                (520+2×12)/(2×2×2.3×6)=9.86 t/m2

                (4)吊装路铺筑

                吊装道路采用换填处理,距离排架柱基础约17m区域范围内进行换填,换填深度约为1m,主要以渣石和狗头石为主,分层压实。路基较高的地段边坡做成1:1的坡面,路基箱边缘距离边坡2m,确保吊装地基受力范围内基础平整、坚实,边坡稳定。其中履带式起重机路基箱铺设处重点处理,宽度范围为超出路基箱边缘1.2m,上层300mm使用道渣或碎石,分层夯实。

                (5)吊装路可在前期与场内临时道路合并施工,各种施工车辆运行可将吊装路的基础碾压密实,减少吊装施工时的道路维修工作。

                5.2.2 履带式起重机进场、安装

                (1)设备运输基本情况

                650t履带式起重机进场的不可分拆的构件包括主机(74t)、履带(2×51t),其他可拆分的主臂、配重铁、路基箱等单重均在15t以下,共需90t平板拖车1辆、50t平板拖车2辆、30t载重货车15辆。

                (2)设备进场时段

                渡槽建设地点一般较为偏僻,进场道路较为狭窄且弯道多。设备进场需选择夜晚车辆和行人较少时段,分两到三批次在封路后进入现场,沿线如有低压电力和通讯线路提前安排人员观察和处理。

                (3)设备进场顺序

                配重铁、主臂、吊钩及吊具等作为先期进行的配件,按组装顺序放置于吊装道路一侧。

                履带为第二批进场设备,采用70t汽车吊卸车分别放在吊装路的两侧,两组履带相距约9m且平行放置。

                主机最后进场,运用设备自带的液压支架卸车,位置在两组履带的正中。

                先期进场的两批设备卸车后即进行液压油加注等准备工作。

                (4)履带吊组装

                采用主机上的变幅卷扬分别将两组履带吊至连接位置,安装好销子和液压管路。再用30t履带式起重机将中心配重支架和机身两侧配重托盘安装牢固,依次安装4块车体中心配重和尾部两侧各8块(单块配重10t)。

                用30t履带式起重机将主臂自主机身处分段依次连接,销子逐个锁紧,再安装主臂杆头,安装风速仪、航空灯并接好电源线、限位器和各油路、管路,最后把本工况所需用的大钩正确连接。

                所有检查和检测完成后即可招升主臂至需要位置,调试主臂至工作状态。

                5.2.3 工具、材料准备

                (1)主吊钢丝绳

                采用6×37-FC-φ80-1670钢丝绳制作钢丝绳扣,钢丝绳扣水平夹角60°,4个吊点,每个单股吊点承受荷载为

                P=160/(4×sin60°)=46.2t

                查询GB/T20067-2006《粗直径钢丝绳》规范

                P破=3530×0.82/9.8=295.37t,

                安全系数K=P破/P=295.37/46.2=6.4>6,满足吊装要求。

                (2)支撑梁

                为避免损坏吊装构件,在构件顶面安装两根支撑梁。支撑梁采用φ219*6无缝钢管制作,长度为4.8m。支撑梁只受轴心受压,截面积A=40.15 cm2 ,受压强度为235MPa,取安全系数1.7,则许用受压荷载为:

                [σ]=235/1.7=138.24 MPa=1411kg/cm2。

                承受压力N=40/tg60°=23.1t,

                强度校核:

                σ=N/A=23100/40.15=575.34kg/cm2 <[σ] =1411kg/ cm2

                经校核,支撑梁强度满足吊装要求。

                (3)其他工具、材料

                包括护角器、枕木、穿带吊索的细钢丝绳等,均提前准备并有相当数量的备用品。

                 

                主吊索及支撑杆位置简图见图-2

                 

                5.2.4起重机就位、吊装索具安装

                (1)起重机中心移至吊装道路中心线和槽身与排架中心线的交点处,转动主臂使主吊钩位于起吊构件的中心点上方;

                (2)先将穿带吊索的细钢丝绳从预留在槽身底部吊点处的孔洞穿过,连接主吊索后用挖掘机将主吊索牵引过预留孔,量测两端主吊索的长度,保证起吊后槽身为基本水平状态;

                (3)将主吊索分别勾挂在主吊钩上,同一侧的吊索环必须挂在主钩的同一侧吊钩上,方便槽身就位后摘取主吊索;

                (4)慢慢升起主吊钩,检查两根吊索的长度位置,并进行适当调整。再安装支撑杆,在支撑杆两端的位置基本对称后将所有螺栓拧紧固定。

                (5)将护角器安放在槽身底部的吊点处,并用铁丝将护角器固定在主吊索上,防止摘取吊索时坠落;

                (6)将起重机吊钩起吊力逐渐增加至20t左右,再检查吊索、支撑杆及护角器,确认全部符合要求后上报起吊总指挥,做好起吊准备。

                 

                起重机就位简图见图-3

                 

                 

                5.2.5 槽身起吊 

                (1)起吊总指挥发出起吊的指令后,起重机逐渐匀速加大起吊力至160t的临界值,再缓慢加力至槽身预制件脱离地胎模,首次起吊时在稳定后将槽身上升至离地面约20cm处停留30min,检验主吊索、支撑杆等设备的可靠性。

                (2)若起吊过程中起吊力超过180t而构件仍未脱离地胎模,必须停止加力,检查主吊索、支撑杆等设备的工况后由吊装总指挥根据起重机性能、吊具容许承载力来确定加力的速度和最大起吊力。

                (3)确定一切正常后,将槽身调离地面1.5m左右,在槽身的底部四角堆砌枕木后,稍稍下降槽身使之落在枕木塔上,起吊力控制在120t并启动锁紧装置固定;

                (4)迅速采用人工将粘附在槽身底部的木芯板和支撑木枋拆除,之后在4个吊点处分别绑扎风缆。

                (5)加大起吊力至160t以上将槽身吊起,转动主臂等到整个槽身预制件完全离开预制位置后,再将槽身缓慢下降至距地面约30cm的高度,继续旋转主臂使槽身到达吊装路中心线位置。

                (6)4组人员分别掌控风缆使槽身平行于渡槽中心线,以不超过1.2m/min的匀速起吊升至排架以上约30cm的位置并利用风缆稳住槽身。在下压主臂过程中应随时观察,槽身中心线不得越过渡槽中心。

                5.2.6槽身就位

                (1)起吊前,在预制槽身两端底板位置用墨线弹出中心线,排架盖梁上弹出渡槽中心线和排架中点、伸缩缝位置线,作为槽身就位的控制线;

                (2)根据肉眼观察槽身中心线与盖梁上排线中心点墨线的偏差,横向偏差首先用主臂缓缓下压,同时旋转主臂,使槽身中心线与渡槽中心基本重合,端头与盖梁上的伸缩缝控制线也基本重合;

                (3)用4根风缆进行调整槽身使之与安装方向平行并拉紧,缓慢向下放槽身至底板面距离支座高度1-2cm,再采用木抄锲精确调整并固定;

                (4)吊车轻落槽身,起吊力控制在140-150t,保持吊索处于80%以上的受力状态。然后就位人员到两端的盖梁上分别量测误差值,若不符合规范要求就重新增加起吊力将槽身吊起后继续调整并固定,再重复上述步骤直至槽身就位误差满足规范要求;

                (5)吊车完全卸力使槽身重量全部落在支座上,再继续落勾至主吊索呈自然下垂状态,松开支撑杆螺栓,用30t履带吊配合将两根主吊索一端的吊环从吊钩取下,旋转主臂后移至下一跨起吊位置重复上述步骤至吊装作业完成。

                (6)第二跨以后的槽身就位时,靠近已就位槽身的一端定位采用槽身内加力定位法,用一根长约1m的[16槽钢固定在已安装就位槽身的内壁,另一端伸入待就位侧约50cm,利用槽钢的韧性并配合木抄锲初步固定一端,再采用上一条的方法固定另外一端完成就位作业。

                 

                6、材料与设备

                 

                 

                7、质量控制

                7.1执行规范、标准

                1、《特种设备安全监察条例》国务院549号令;

                2、《建设工程安全生产管理条例》国务院393号令;

                3、《起重机安全监察规定》质监局92号文;

                4、《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278-98。

                5、其它相关的的行业和国家标准、规范。

                7.2质量保证措施

                (1)在吊装过程中要采用钢板护角器保护渡槽槽身砼边角,防止破坏;

                (2)槽身就位完成后,进行全面的质量检查,现场质检员要做好详细施工技术记录。

                8、安全措施

                坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的安全生产方针,逐级落实安全生产责任制,制度明确,分级管理,责任到人,常抓不懈。所有施工人员特别是特种工必须按规定持证上岗。在施工中对以下关键工序和环节进行严格检查管理,确保不发生安全生产事故。

                (1)吊装前编制吊装方案,检查槽身外形尺寸、重量、吊耳位置等是否与吊装方案中参数一致。

                (2)对各种安全设施进行全面检查,消除各种隐患。吊装前,对参加吊装施工人员进行安全技术交底。高空作业、机械操作均应持证上岗,严禁无证操作。

                (3)严格要求执行安全生产规程,进入现场必须佩带安全防护用品。

                (4)吊装区域设立安全警戒线,无关人员不得进入。

                (5)高空作业人员必须使用双保险,移动中不得少于一种保险。施工人员必须做好自身的保护措施,高空作业人员不得向下乱扔器具、材料,传递或松落工器具、材料要用牵引绳或棕绳。避免上下同时作业,增强相互保护意识,严禁违章操作。

                (6)吊装前对所有施工机械及工索具作认真细致检查确保性能完好,发现损坏及时更换。

                (7)起重机械均须由专人操作,持证上岗,不得带病操作。

                (8)履带式吊车各种安全装置配备并在检验有效期内,履带式吊车组装后根据本次吊装最大吊装负荷进行试吊试验,试验合格后使用。

                (9)起吊时,速度要均匀,构件要平稳。工件放下时须慢速轻放,禁止忽快忽慢和突然制动。

                (10)钢丝绳与槽身接触处使用半圆钢板保护。

                (11)设置1名专职吊装指挥,统一指挥,指挥信号清晰、明确。

                (12)履带式吊车吊装区域、大件运输道路地基坚实,履带吊吊装时使用路基箱。

                (13)吊装过程中在履带吊、地基、捆绑钢丝绳等受力点处设置监测点,随时关注吊装过程中的各受力点的安全。

                (14)应注意查询当地天气预报,大雨、雷电、五级以上大风、浓雾天气不得进行吊装作业。

                9、环保措施

                (1)坚持管生产必须管环境保护的原则,建立环保规章制度,由项目经理分管环境保护工作,并指定班工长具体实施;

                (2)加强施工管理,实行文明施工,对环境有污染的废弃物必须经过处理运到指定地点掩埋或销毁;

                (3)对场内施工道路持续洒水养护,降低粉尘对污染;

                (4)工地现场和生活区设置足够的临时卫生设施,及时清理垃圾,定期进行消毒和喷洒药物,保证施工区和生活区环境卫生;

                (5)做好排水沟、废浆池、临时弃渣堆放场。在施工期间,保持良好的排水状态。施工中产生的各种废浆、废水必须按规范进行处理;

                (6)完工后及时拆除施工设施和临时生活设施,并按合同和规定要求做好水保环保工作,恢复并美化施工现场。

                10、效益分析

                预制槽身吊装相对现浇槽身施工比较

                (1)工期:类似项目按现浇施工的渡槽工期往往在一年以上,对于原址拆除重建的项目无法满足农田灌溉任务的要求,预制槽身吊装施工的社会效益明显;

                (2)投资:现浇施工的渡槽需要大量的脚手架或贝雷梁和定型钢模板,不仅耗时且人工、材料、机械投入较大,经对比相同规模的渡槽拆除重建项目预制槽身吊装施工比现浇槽身施工节约大量成本,经济效益明显;

                (3)安全:现浇施工的脚手架和高空作业安全风险大,钢筋、模板、混凝土浇筑均在高空进行,机械设备和安全生产投入多。大吨位单车吊装施工在地面完成大部分工作,安全风险小,安全投入相对现浇施工少。

                11、应用实例

                11.1 漳河灌区四干渠南桥渡槽拆除重建

                漳河灌区四干渠南桥渡槽全长460m,为钢筋混凝土矩形简支结构,下部结构为混凝土灌注桩+承台+排架,单跨槽身长14.97m(第31跨长10m),外围断面尺寸为4.15×3.10m,槽身内部断面尺寸为3.25×2.50m,设计流量12.97m3/s。预制吊装段排架最大高度17m。

                该渡槽为原址拆除重建,其中预制槽身26跨。自2012年4月20日开始第一跨预制槽身吊装,至5月10日最后一跨预制槽身吊装完成,21日历天即完成26跨预制槽身吊装施工。保证了整个渡槽施工按期完成,确保灌区灌溉工作按期进行。

                11.2 漳河灌区四干渠永圣渡槽拆除重建

                漳河灌区四干渠南桥渡槽全长570m,为钢筋混凝土矩形简支结构,下部结构为混凝土灌注桩+承台+排架,单个槽身长14.97m,外围断面为4.15×3.10m,槽身净空断面为3.25×2.50m,设计流量11.2m3/s。预制吊装段排架最大高度23m。

                 

                永圣渡槽为原址拆除重建,其中预制槽身吊装32跨。自2017年3月20日开始第一跨预制槽身吊装,至4月17日最后一跨预制槽身吊装完成,29日历天即完成32跨预制槽身吊装施工。保证了整个渡槽施工按期完成,确保灌区灌溉工作按期进行。

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