大型履带吊在京沪高铁上海虹桥站钢结构工程施工中的运用.pdf

第 3 3卷第 1 期 Vo 1 ．3 3 No ． 1 建筑施工 B UI L D I N G C O N S T R U C T 1 0 N 大 型 履 带 吊在 京 沪 高铁 上 海 虹桥 站 钢 结 构 工 程 施 工 中 的运 用 La r g e Cr a wl e r Cr a ne App l i e d t o Co ns t r uc t i o n o f S t e e l S t r u c t ur e o f S ha n g ha i Ho ng qi a o S t a t i o n o f Be i j i n g S h a n g h a i Hi g h - S p e e d Ra i l wa y 口 吴 昊 上海 市机械施工有 限公 司 2 0 0 0 7 2 【 摘 要】 京沪高铁上海虹桥站工程地下结构施工中 存在构件超大、超重、吊装半径超大、工期紧张等一系列的难题。由此， 根据本工程的特 点和难 点，采取 了大型履带 吊行走在深基坑边 上的底 板上进行 吊装 的施 工技 术，并针 对性地制定 了相 关技 术措 施。圆满地解 决了难题并顺利地完成 了任务。 【 关键词】 大型履带吊 过栈桥深基坑边施工 计算分析 【 中图分类号】 T U 6 1 ／ 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 O l 一 0 0 2 1 0 3 1 工程概况 京沪高速铁路上海虹桥站地下部分的地铁西站 ， 钢结 构 总量 3万余 t 其中地铁西站工程总量约 6 0 0 0 t ， 高铁工程 总量约 2 ． 7万 t o 整个结构为框架结构 ， 柱 网布置 呈长方形 ， 东西方 向为 4 0 9 ． 7 m 2 3 根 轴线 ， 南北方 向为 1 9 8 Il l 1 0 根 轴线 。 2 结构概况 1 本 工程地 下部分钢结构 主要 由钢柱和钢梁 形成框 架结构 ， 其中钢柱有 4 1 7 根 ， 钢梁有 7 0 0余根。 钢柱分成 日字 形柱和矩形钢管柱， 内灌混凝土， 其中， 日字形柱主要分布在 B 、 D 、 G 和 J轴。其截 面形式为 1 4 0 0 m m x 2 6 0 0 m m ， 矩形钢 管柱截 面形 式 1 4 0 0 m m x 1 4 0 0 m m 图 1 。钢梁全部分 布 在 B 1 层 ，截 面 形 式 多 为 2 2 0 0 m m x 8 0 0 m m x 5 5 m m x 7 5 m m 。单件钢柱最重约 1 0 6 t ， 单件钢梁最重约 4 8 t 。 3 难点和特点 图 1 钢 柱截 面形式 【 作者简介】 昊昊 1 9 7 6 一 ， 男， 本科， 工程师。 联系地址 上海 市洛 川中路 7 0 1号技 术中 2 0 0 0 7 2 。 【 收稿日期】 2 0 1 0 1 2 2 1 2 0 年1 月 出版 1 构件超大超重 本 工程 钢柱的截面形式 主要是 1 4 0 0 m m 1 4 0 0 m m 与 1 4 0 0 m m x 2 6 0 0 m m这 两种 ，其 壁 厚 最厚 的达 到 了 8 5 m m和 9 0 m m ， 最重钢柱约 1 0 6 t ， 最大长度 1 2 m 。 2 吊装半径超大 因受现场施工条件的限制，吊机只能在 一l 1 ． 7 m标高 基坑内的大底板上开行，中间 7 2 m的深基坑内由于水平支 撑密布， 不能够开行履带吊， 致使大多数构件只能在南北两 侧进行吊装， 所以吊装半径超大。又由于在施工中要考虑到 构件超大超重的情况， 因此在对吊机的选择和布置上提出了 很高 的要求。 4技术路线确定 1 施工方案确定 本工程地下部分钢结构形式 简单 ， 由钢柱和钢梁组成框 架结构 ， 覆盖范围 自 一 2 9 ． 1 1 m 一 2 ． 5 5 m 一 0 ． 1 m 标高 ， 根据 现场实际情况 ， 简单的采用履带吊跨外吊装无法满足吊装需 要。为此 ， 我们通过分析后 ， 针对性地制定 了如下方案 首先 ， 本 工程施工范 围广 ， 东西 方向约 4 0 9 ． 7 m ， 南北方 向约 1 9 8 m，履带 吊停在基坑 两侧 O ． O 0 m标 高 的重 力坝 上， 将面临吊装半径大， 吊装构件重的问题 ； 且为了现场深基 坑施 工 ， 土建 在 一 2 9 ． 1 l m 一 2 0 ． 6 7 m 深基坑 内布置 “ 三纵一 横” 栈桥作为运输、 施工道路 ， 栈桥标高 一 1 4 ． 3 m ， 故履带吊 只能开行在深基坑两侧 一 1 1 ． 7 m标高的大底板上。 其次， 本工程施工工期紧， 要在 6个月内完成地下部分 3万 t钢结构 吊装 2 0 0 8年 l 1 月 - 2 0 0 9年 4月 ， 施 工难度 21 第 1 期 吴 吴 大型履带吊在京沪高铁上海虹桥站钢结构工程施工中的运用 1 ， 2 0 1 1 是相当大的； 而且地下部分施工的时候存在大量与土建施工 搭接的问题。 为了保证施工进度， 我们确立了“ 钢柱分层分段 吊装 ， 钢 梁整 根 吊装 ， 多台大 型履 带 吊下基坑 - 1 1 ． 7 m标 高 施工” 的技术路线。 2 施工机械选择 机械设备选用很大程度上确定了施工方案是否成功、 合 理 ， 它对钢结构后续吊装有着重要影响。 为此 ， 在技术方案确 定 的前提下 ， 我们通过对高铁地下部分起重设备选 用限制性 条件进行分析， 最终确立了采用多台 4 0 0 t 履带吊下基坑行 走结合 7 5 0 t履 带 吊跨外定 点 吊装并 配合 以 1 5 0 t履带 吊 施工的组合 图 2 。 4 0 0 t 履带吊下基坑行走 7 5 0 t 履 带吊跨外定点 吊装 图 2 现场 吊装机械 选择 5 施 工总平面研究 1 道路布置 因为根据施工方案， 构件运输车辆分别从高铁南路和北 路通过栈桥运输至现场 ， 所 以我们将整个基坑分 布成纵 向栈 桥 三道 ，其位 置分别在 7 ～8轴 宽 9 ． 5 m ， 1 3～1 4轴 宽 l 1 ． 2 5 m ， 1 9 ～2 O轴 宽 1 O ． 8 5 m 。横向E ～F 轴之间有通长 栈桥一道 宽 l 1 m ， 在 B ～C轴与 H ～J轴之间有两道 1 至 6 轴的栈桥 宽 8 m ， 作为地下部分施工时的构件运输通道 ， 详见图 3 。 图 3 施 工总平面布置 2 施工流程 第一个流水方向 2台 4 0 0 t 履带吊行走于 一 l 1 ． 7 m标 高大底板，先进行深基坑内 1 7轴 2 3轴钢柱吊装施工， 再 进行 1 6轴 ～ 1 O 轴钢柱吊装施工。 第二个流 水方 向 2台 7 5 0 t 履带 吊停 机于 6轴附近 自 东向西 9轴向 1 轴 进行深基坑内钢构件定点吊装施工。 第三个流 水方向 1 台 7 5 0 t履带 吊停机 于西交广场北 侧地铁疏散口底板上， 定点吊装 1 - 3 轴钢柱钢结构。 2 2 第四个流水方向 4台 1 5 0 t履带吊行走于 一l 1 ． 7 m标 高大底板 ， 自西 向东 吊装深基坑两侧大底板上的钢结构。 由于 4 0 0 t履带 吊沿着深基坑边 沿行走 ， 因此 ， 为 了保 证深坑边坡的结构稳定， 我们将履带吊履带距离深坑的距离 保 持在 l 2 m～1 4 m，并 对 4 0 0 t 履 带吊路 基采用铺设路基 箱的处理方法， 使开行线路的荷载承载力为 1 6 t ／ m z ， 从而保 证 了对深坑 的稳定保护 ， 详见 图 4 。 图 4 现场履带 吊停机及行 走区域 6 履带吊基坑边行走验算 对大型履带 吊沿深基坑边 沿行走 的施工 ， 我们先确定 了 使 用工况 ， 然后 整理边界条件后建模计 算， 得出以下结论 1 履 带吊在底板上走行 时 ， 混凝土底板 的应 力、 变形 均较小 ， 可 以视 为满足要求 ； 2 均 布于 1 0 0 0 m m宽条 带上压 应 力 0 ． 3 M P a 在厚 度 为 2 0 0 0 ll l n l的 底板 上 经 4 5 。 扩 散 后 ， 其压 应 力为 0 ． 0 6 M P a 。因而经底板扩散后作用于土体 上的压应力很小 ； 3 基坑 的横 向支撑对地墙有很好的支撑作用 ， 对底板 以及地墙起稳定作用。 7 履带吊过栈桥验算 本 工程在 一l 1 ． 7 m大底板上 南北分布着 3条栈桥 ， 栈桥 同大底板分开， 桥面为 8 m宽， 由多根混凝土立柱支承。为 了履带吊能在大底板上转移吊装， 需要多次反复跨越栈桥施 工。 但因为桥面过 宽， 履带 吊不能一下子通过 ， 因此在过栈桥 施工时， 履带吊大部分重量将直接承受在栈桥上， 而栈桥设 计荷载是 2 t ／ m 。 我们为7a n t E程进度及减少履带吊装拆 工序 ， 制定 了履带 吊直接过栈桥 的方 案 ， 并进行计算得 出以 下结论 1 栈桥 4 6轴 在通 过 7 0 0 t履带 吊时 ， 所计 算的配 筋长度超出现有栈桥长度， 在通过时， 应予以降低通过时的 荷载， 以确保栈桥 4的安全。在确定荷载后， 应予以验算； 2 栈桥 2 、 3 1 3 、 1 9轴 在通过 4 0 0 t履带 吊时 ， 能直 接行走在梁上过去 ； 3 为保证整个栈桥结构的安全性，建议在吊装过程 中， 应禁止吊装区域内其它荷载的堆积和移动荷载。 由于 4 0 0 t 履带吊和 7 5 0 t履带吊属于大型机械设备， 下转第 2 4页 稻 塞 鲡 施 l工 第如鲁 第 1 期 冯 琰 大型行走式塔吊的大轨距架空附墙式轨道粱结构施工技术 1 ， 2 0 1 1 对本工程采 用的是 6 0 9 m m钢管 支撑作为竖 向支撑 ， 为保证塔吊底座各支腿的标高不能因为竖向支撑的压缩变 形而产生相对高差 ， 所以还要在原有底座 采用千斤项调节处 加设双拼槽钢进行固定 图 4 。 图 3 轨道钢 梁截 面 图 4 竖向支撑底部加 固 2 ． 4 平面体系构造加强 由于轨道钢梁与 6 0 9 m m钢管之间在受力过程中形 成的是平行四边形体系， 为满足支撑系统受力体系为有效的 三角体 系， 故采 用花 兰螺丝与浪风钢丝绳的构件加 固。其做 法如下 图 5 顶部与底部需烧吊耳， 用以连接浪风钢丝绳。 浪风钢丝绳采用 2 4 ． 5 m m的钢丝绳， 需用 5 t 花兰螺丝连 接 可调节 ， 同时拉紧两面钢丝绳。钢丝绳固定点需要用 3 个绳夹来固定， 与吊耳连接点则需要用 5 t 的卸甲来进行连 接 图 5 平面体系构造加强做法 2 ． 5侧向附着支撑 我们考虑到塔吊传递给临时支撑系统的水平力可能存 在多个方向， 必须与相邻楼层结构连接。 因此， 在轨道钢梁与 混凝土结构采用了八字形双拼槽钢作为侧向附着支撑进行 附墙式连接 固定 图 6 。 图6 侧向附着支撑实景图 2 ． 6 架空附墙式轨道梁结构验算 我们利用 M I D A S建模计算，将塔吊最不利施工载荷与 结构本身自重载荷加以组合进行验算 图 7 ，得出如下结 2 4 论 最大 应 力值为 1 3 2 M P a [ 2 6 0 M P a ] ； Z 一最大 位移 为 2 5 ． 5 m m L ／ 6 O 0 r 鹫 羹 l 量 誊 }一譬 }一 l L- 一 l 粹一 ； 和 l 图 7 架空附墙 式轨道 粱结构验算 3 结语 本工程采用的～种大轨距架空附墙式轨道梁结构是针 对建筑楼层高差较大的结构特点， 为保证塔吊行走能“ 如履 平地” 的临时结构。该结构的优点是能避免大轨距之间的连 接 ， 不仅施工操作 方便 ， 而且可节约一定施工成本。 上 接 第 2 2页 施工中为保证栈桥结构的稳定， 要求履带吊在穿越栈桥的时 候， 履带吊要空载 4 0 0 t履带吊不带超起压铁 ， 并且禁止 相应栈桥区域内其它荷载的堆积和移动荷载。同时， 应安排 专人检查栈桥结构 ，若发现问题要及时解决。 为便于履带吊穿越栈桥 ， 根据实际情况 4 0 0 t履带吊 的履带外包宽度为 8 ． 7 m ，我们在栈桥平坡段铺设了双排 5 块／ 排 6 r ll 2 ． 4 m的路基箱。路基箱的两端须搁置在栈 桥梁上， 由栈桥梁直接承受上部荷载。路基箱远离栈桥的 头 可在大底板原有路基箱上， 紧靠 6 mx1 ． 8 m路基箱铺设 斜坡道 ， 斜坡道与栈桥上路基箱之间用沙袋填实， 高差用脚 手板借平， 便于履带吊顺利穿越栈桥。 在实际施工中， 对第～辆过栈桥的 4 0 0 t 履带吊， 我们 将整机 3大件保留， 并将巴杆压铁等拆除后过栈桥， 同时测 量了过栈桥前后栈桥标高的变形情况，发现其基本保持在 2 m m ～ 3 m m以内【 含测量误差 。我们有了第一辆过桥经验 后 ， 对后面几次过桥均采取直 接过 桥的方法 ， 同时在过桥过 程中 ， 采取 了回转机 身、 起趴 巴杆等 小技巧将履带 吊顺利过 桥 图 5 o _ 旌板 l i T _I 栈 _i I f f J 击 6 2 L ＼ } l ； F 嗣 1 r r 牛 LJ 一 日 i j 大 底 板 路 脚 - 4 l_ H ] i 疆 一 ≮ r I 一 J 上 图 5 履带 吊过栈桥 示意图 8 实施效 果 大型履带吊的成功运用， 为加快工程进度提供了条件， 其相应技术措施 ， 可为类似履带吊工程提供参考。 键筇 消] [ 第 曲尝