吊架法安装大吨位水中桩基钢筋笼施工技术

何翔

摘要：顺德水道特大桥水中墩位于既有两座桥之间，采用深水大直径群桩基础，施工场地狭小。结合水中桩基施工，介绍吊架设计、加工和钢筋笼安装施工过程和方法等。

关键词：水中桩大吨位钢筋笼 吊架法施工技术

1 工程概况

广（州）珠（海）城际轨道交通工程顺德水道特大桥起讫里程为DK10+976.53～DK15+004.06，全长4027.53m，跨顺德水道59#～70#墩孔跨布置形式为（3×30+45+2×75+45+4×30）m，12个墩设计为低桩承台，承台底均位于河床面以下2～4m。其中63#、64#、65#主墩基础为12根φ2.0m钻孔桩，（18.95×16.2×6.5）m低桩承台，其余墩采用9根φ2.0m钻孔桩，（13.7×13.7×6.0）m低桩承台，桩基础均为3排布置。桥梁位于既有上游西海大桥与太澳高速公路桥之间，三桥均对孔布置，承台与上下游桥梁承台之间净距仅3～5m。

顺德水道是北江干流，水深在13.5～18.5m之间，为国家Ⅲ级航道，航运密集，施工区域原为双孔双向通航，因搭设栈桥改为在63#、64#墩之间单孔双向通航，施工条件恶劣。桩基础采取搭设水上施工平台施工，承台采取钢板桩法施工。桩基钢筋笼重量大，在14～18t之间。

2 施工方案比选

2.1 方案选择

2.1.1工程特点

⑴场地狭窄，施工平台与相邻上下游桥墩基础紧靠，主墩平台之间净距54m，主墩与过渡墩平台之间净距25m，其余桥墩平台之间仅11.5m，受施工栈桥和上游桥梁影响，桥梁横向宽度仅20m。

⑵单孔双向通航，水深、航运密集、航道水文复杂，安全风险大，施工船只不允许占用航道，63#、64#墩航道侧桩基钢筋笼安装施工困难。

⑶桩基钢筋笼吨位大，承台纵向宽，浮吊起重半径大，63#、64#主墩最大起重半径达17m，其余墩最大起重半径约10m，对应相应钢筋笼需要120t和60t以上浮吊，但受施工场地影响，大尺寸的120t浮吊不能使用。

2.1.2方案选择

根据现场实际情况，为确保桩基钢筋笼顺利施工，提出三种施工方案。

方案一：每个钻孔桩平台设龙门吊，用浮吊吊装钢筋笼，龙门吊安装、下放；

方案二：主墩采用龙门吊，其余墩采用60t浮吊；

方案三：使用吊架，利用卷扬机系统进行钢筋笼安装、下放。

2.2 方案比较

⑴施工平台上设龙门吊，需对施工平台进行加强、加固，在狭小的施工区域内进行龙门吊的安装、拆除施工较困难，同时需大吨位浮吊吊装主梁，龙门吊安拆施工费时，增加了桩基的施工时间。

⑵60t以上浮吊在狭小的施工空间内操作较困难，机动性较差。

⑶龙门吊和大吨位浮吊使用费用高，不经济。

⑷龙门吊高度较高（高约15m），施工平台受水流和钻机振动影响稳定性较差，安全风险较大，龙门吊属于特种设备，安装、拆除属特种作业，报批、检验、取证手续繁琐、费时。

⑸吊架加工简单、费用低，安拆快捷、便利，施工只需一艘能起吊1节标准节钢筋笼的45t浮吊即可，在吊架吊住钢筋笼后，浮吊可离开，吊架自行完成下放作业，单位时间浮吊使用时间短，大大降低浮吊使用费。

从施工安全、质量、施工工期和施工成本等多方面对比，利用吊架法优于龙门吊和浮吊方法。

三种方案施工成本对比表如表1所示。

注：20t龙门吊价格约15万元/台。

3 吊架设计加工

3.1 吊架结构

吊架由底座、竖向主杆件、中横框、顶横框和卷扬机系统组成，用槽钢[24焊接而成。吊架高8m，平面为一正方形，内径比桩基钢护筒大10cm。吊架分两层，每层高4m，顶横框一边留缺口，下部为全封闭框架。预留缺口可降低钢筋笼提升高度便于浮吊将钢筋笼放入吊架内。当钢筋笼较重时，为防止顶横框变形，缺口处放入支撑杆，形成临时封闭环框。吊架整体重量约4t，浮吊可方便安拆。吊架构造如图1所示。

3.2 卷扬机系统

卷扬机系统由卷扬机、定滑轮、动滑轮组组成。在吊架底端两侧平台上放置2台JM2t卷扬机，吊架顶端相应位置各放1台10t三轮定滑轮，下端各连接1台10t三轮动滑轮。通过三轮滑轮组，1台2t卷扬机最大提升重量可达12t，2台可达24t，满足本桥水中最重钢筋笼施工要求。为便于两台卷扬机提升、下放速度一致，将两台卷扬机的控制系统连接，既可联动，也可单独操作。卷扬机系统安装时，两侧卷扬机和动滑轮的位置必须定位准确，对应一致，卷扬机钢丝绳的缠绕方式保持一致。

3.3 吊钩及吊具

⑴吊钩

每个动滑轮挂两条等长钢丝绳，钢丝绳下端用卡环与吊钩相连，形成4个吊点。吊钩采用2cm厚钢板加工，吊钩加工时使吊钩重心略为向后，以便于在钢筋笼最后下放到位后吊钩自行脱钩。

⑵吊具

吊具呈正方形，边长1.5m，用工字钢I20制作，吊具四个角下连接钢丝绳和吊钩。在钢筋笼最后下放就位时，将原吊住钢筋笼外部的吊装方式换成吊具吊装。吊具放在钢筋笼内侧，上端由动滑轮吊钩吊住，下端4个吊钩均匀吊住钢筋笼，吊具起扁担梁作用。吊具的作用：

①吊钩钢丝绳基本垂直，对钢筋笼产生水平作用力很小，能保证钢筋笼的整体形状；

②钢筋笼在水平方向上可适当挪动，便于钢筋笼的定位；

③吊钩可自动脱钩，方便吊具回收。

4 钢筋笼安装施工步骤与施工方法

⑴钢筋笼加工

钢筋笼分节在加工场按标准节12m加工，每2m加强箍筋与主筋连接处加强焊接质量，以防止钢筋笼过重时吊钩或横担将焊接点拉脱。

⑵吊架安装

钢筋笼下放前，利用钻机提锤、后移钻机，腾出施工位置，利用45t浮吊安装吊架。吊架安装时，使吊架留缺口的一侧正对浮吊方向。吊架放置到位后，调整吊架的垂直度和中心位置，使吊架中心与桩基中心一致，然后将吊架与施工平台临时连接固定。

⑶钢筋笼安装、下放

①用45t浮吊将钢筋笼从吊架上部缺口处放入吊架，然后慢慢向下放。当钢筋笼底部第二道加强箍筋接近钢护筒顶（即钢筋笼放入护筒2m）时，在加强箍筋下插入两根型钢扁梁担，扁担梁两端支撑在吊架底平台或钢护筒上，钢筋笼由扁担梁支撑。然后松掉浮吊吊钩，浮吊离开，进行其他吊装作业。

②将吊架的4个吊钩沿钢筋笼外侧均匀吊在加强箍筋上（钢筋笼6m位置处），吊架试吊，向上提升少许，取出扁担梁。

③缓慢下放钢筋笼，当吊钩接近钢护筒时，插入扁担梁，取下吊钩，收紧钢丝绳，将吊钩往上挪，吊住上部加强箍筋。再向上提升少许取出扁担梁，继续向下放钢筋笼。依照此方法，利用吊钩和扁担梁相互置换，钢筋笼每次可下放4m，实现钢筋笼的逐节安装、下放。钢筋笼的对接安装采用常规方法进行。

④当下放至最上端加强箍筋接近钢护筒顶时，再次插入扁担梁，将动滑轮吊钩换成工字钢吊具，调整好钢筋笼的中心位置，设置好中心和标高定位筋，慢慢将钢筋笼下放到位。

钢筋笼下放工况如图2所示。

⑷吊架拆除

利用浮吊拆除吊架，钻机复位，安装导管进行第二次清孔及桩基灌注。

五、结束语

用吊架法进行钢筋笼施工在顺德水道特大桥的实践中取得了成功。吊架构造简单，加工方便，既保证了施工安全、质量，又节省了时间，并且大大节省了施工成本。通过对吊架结构和卷扬机系统优化改进，吊架可进行更大吨位钢筋笼的安装施工，避免大型浮吊的使用，对类似工程具有很好的借鉴作用。

参考文献：

1、铁建设[2010]241号 高速铁路桥涵工程施工技术指南[S]

2、GB 50017-2003 钢结构设计规范[S]