大型承重构件整体预制及吊装技术

梁光雄，杨涛丞（广西电力工程建设有限公司，广西南宁市530000）

大型承重构件整体预制及吊装技术

梁光雄，杨涛丞（广西电力工程建设有限公司，广西南宁市530000）

本文针对广西某水利枢纽工程大型承重钢筋混凝土构件整体预制及吊装作业要求，采用预埋地脚螺栓和移动吊耳以及多点吊装技术，对方案进行优化和技术经济论证，有效解决了大型承重预制构件整体预制及吊装技术难题，极大地降低了施工风险，提高了作业效率，缩短了施工工期，降低了施工成本，其成功案例可供同类工程参考。

溢流坝；启闭平台；承重构件；整体预制；吊装技术

1 工程概况

广西某水利枢纽工程溢流坝工作门启闭机排架启闭平台为大型承重钢筋混凝土构件，共16件，其顶面标高为50500mm。原方案采用现浇钢筋混凝土工艺，已于当年12月中下旬完成前5跨施工，后续11跨启闭平台，如继续采用现浇混凝土施工方法，将无法保证在来年3月汛期来临前完成施工，存在安全度汛隐患，业主方非常担忧。经过多方论证和协商，施工单位最终同意采用现场预制启闭平台构件整体吊装施工方案，已确保汛期到来之前完成启闭平台施工。

经过现场考察，利用该工程溢流坝下游靠近坝体施工通道一侧场地，可以按两排分块预制启闭平台，如对原施工通道进行加宽加高处理，能满足大型履带式起重机布置要求。

2 吊装方案设计与论证

2.1 方案设计

根据溢流坝工作门启闭平台预制构件安装位置标高50.5m、最大预制构件自重163t，外形尺寸18m×6.2m×2.0mm，拟采用德国利勃海尔LR1400-2/400t液压履带起重机 （以下简称400t履带吊）单机多吊点吊装就位方案，以降低大型吊装设备运输成本和轮渡风险，降低作业难度和安全风险，提高进退场工作效率，有利于按计划组织施工。

图1 启闭机平台梁吊装受力图

2.2 方案论证

2.2.1 论证依据

该工程启闭平台为重型预制钢筋混凝土构件，第6跨启闭平台自重约163.0t，第7跨至第15跨启闭平台自重均为154.0t，第16跨启闭平台自重约157.0t；以第6跨启闭平台预制构件的吊装参数作为依据，有利于简化该方案的论证计算过程。根据该钢筋混凝土启闭平台结构对称分布的特点，可以认为其重心即为平台中心，在吊装启闭平台构件时，设定400t履带吊的吊钩中心与启闭平台上平面的垂直距离为8.0m。

2.2.2 确定履带吊组合工况

（1）根据启闭平台就位后其上平面标高55.5m、中心线与履带吊回转中心线的实测距离20.0m、平台梁宽6.2m、400t履带吊起重臂宽2.4mm以及起重臂与平台之间的安全距离 （为了避免在吊运就位过程中碰杆，取吊钩垂直中心线与臂杆中心线之间的距离为6.5m），计算该履带吊起重臂的长度约为70.3m（计算过程略）。

（2）根据该履带吊起重臂组合系列标准，选择起重臂长度77m，其组合工况为77m主臂+260t超起配重工况。

（3）负荷率计算：该履带吊（77m主臂+260t超起配重）在工作幅度20.0m时的额定起重量为182.0t，吊运第6跨启闭机平台构件（起吊重量约165t）的负荷率为（165÷182）×100%= 90.7%，满足吊装要求。

第7跨至第15跨启闭机平台起吊重量约156t，400t履带吊的负荷率为（156÷182）×100%=85.7%，满足吊装要求。

第16跨启闭机平台起吊重量约159t，400t履带吊的起吊负荷率为（159÷182）×100%=87.4%，满足吊装要求。

（4）400t履带吊组合工况及起重性能

根据以上计算，满足该工程启闭平台构件安全吊装要求的400t履带吊组合工况为：77m主臂+260t超起配重；起重性能为R=20.0m，Q=182.0t。

2.2.3 起吊钢丝绳计算

①根据吊点位置、起吊钢丝绳绑挂的方法以及起吊钢丝绳张紧受力后吊钩中心线与预制构件上平面的距离（8.0m），计算钢丝绳的长度约为18.8m，考虑卡环和移动吊耳的尺寸，起吊钢丝绳实际长度取L=18.2m。②按起吊最重预制构件（165t）计算钢丝绳的实际拉力约为24.2t，根据安全规程，起吊钢丝绳的安全系数为6～10；选择钢丝绳6×37+1-52-170为起吊钢丝绳，查《实用起重吊装手册》[1]，其破断拉力为170.5t，计算该起吊千斤绳安全系数K=170.5/24.2=7.0，满足安全要求。⑶根据上述计算，确定起吊钢丝绳规格为：6×37+1-52-170，长度18.2m×4。

2.2.4 起重卡环选择

根据起吊钢丝绳最大受力24.2t，为确保启闭平台吊装作业安全，决定选用35t起重卡环用于该吊装工程。

2.2.5 移动吊耳设计制作

因为该启闭平台预制构件的截面尺寸较大 （6.2m× 2.0mm），起吊钢丝绳太粗，自重大僵性更大，按通常做法采用搂捆法绑挂预制构件的难度和风险也很大；经过工艺比较和技术经济分析，认为采用移动吊耳能解决该项施工难题，根据每个吊点起吊钢丝绳最大受力24.2t，每个吊点采用35t移动吊耳通过启闭平台各吊点4个M46预埋螺栓固定连接，既提大大高了作业效率，又降低了施工成本。根据吊耳设计制作有关资料，采用Q345制作35t起重吊耳[2]，其焊缝必须严格按有关规范要求检验合格方可投入使用。

2.3 吊装方案综述

采用德国利勃海尔400t履带吊单机依次吊运各跨启闭平台构件就位安装，起吊钢丝绳（6×37+1-φ52-170）4根，每根长度18.2m；35t起重卡环8个；35t移动吊耳8个。

3 施工条件及环境要求

（1）启闭机工作闸门混凝土立柱应按要求施工完毕并经验收合格，维护保养条件满足启闭平台承重要求；力能布置合理、到位。

（2）启闭平台应在下游施工场地指定位置进行预制，并严格按方案要求在每个吊点为止布置固定移动吊耳的预埋螺栓，严格按有关过程要求进行维护保养，以满足吊装要求。

（3）400t履带吊布置位置及行走通道要求坚实平整，坡度在2°范围以内，满足履带吊行走要求。

（4）启闭平台预制及吊装场地必须需清理干净，坚实平整，并满足排水要求。

（5）在启闭平台立柱上部的适当位置搭设临时平台和走道，确保起重吊装作业人员和安装人员施工安全。

（6）广西某水利枢纽上游两岸码头及运输道路必须满足履带吊主机及拖车安全行驶及轮渡要求。

4 吊装技术及方法

4.1 吊装流程

（1）吊装作业流程：准备工作（含技术准备、启闭平台构件预制、活动吊耳制作等）→履带吊运输、组装与布置→依次吊装第六跨至第十六跨启闭平台构件→吊装作业结束。

（2）吊装工艺流程：准备工作→启闭平台构件绑挂→试吊→吊运构件至安装位置上方→调整启闭平台就位固定安装→履带吊脱钩撤离。

4.2 准备工作

①启闭平台吊装方案应通过设计、施工、监理和业主等有关各方的审核。②施工负责人应提前按要求办理《安全施工作业票》，及时组织全员进行安全技术交底。③闭平台安装作业人员应按方案要求提前做好各项施工准备工作。④严格按吊装平面布置、预制施工图及固定移动吊耳的预埋螺栓的设置要求，预制启闭平台构件并严格按要求进行保养。⑤严格按方案要求制作移动吊耳，准备起重卡环、起吊钢丝绳以及揽风麻绳。

4.3 履带吊运输、组装与布置

①按方案要求将400t履带吊（77m主臂+260t超起配重）通过载重拖车运至贡献梧州某水利枢纽溢流坝上游临时码头，再通过车载渡船运至施工现场进行组装。②根据启闭平台吊装方案要求现场组装400t履带吊。③根据启闭平台吊装方案及每跨启闭平台吊装工艺要求布置400t履带吊，其布置位置及超起配重的临时放置位置应坚实平整，吊运通道畅通无阻碍。④模拟启闭平台吊装过程，检查履带吊的起重性能及吊运通道是否满足要求。⑤按启闭平台起吊位置布置履带吊超起装置。

4.4 构件绑挂

根据吊点位置安装8个移动吊耳，然后用35t卡环和4根钢丝绳（选6×37+1-φ52-170，长18.5m）按方案要求绑挂启闭平台构件，确保每根钢丝绳受力均匀。

4.5 试吊

起吊启闭平台构件离地200mm后停止起升，全面检查履带吊、钢丝绳、卡环和吊耳等机具的工作状况，经检查无误后继续起升只2000mm然后下降制动2～3次，经检查如履带吊起升机构制动装置动作准确可靠，无异常情况即可开始正式开始吊装作业。

4.6 吊运就位

吊运启闭平台构件至其安装位置上方500m处停止，缓慢下降就位。

4.7 固定安装

调整启闭平台构件位置，经检查无误后焊接固定。

4.8 履带吊脱钩撤离

起重指挥人员在确认启闭平台已固定牢固后方可指挥履带吊司机及起重作业人员先让超期配重落地，然后脱钩卸载。按下一跨启闭平台构件吊运就位要求调整布置400t履带吊及超起装置。

4.9 用同样工艺依次吊装相邻其他10跨启闭平台构件就位安装。

5 质量控制措施

（1）启闭平台构件的预制和保养必须达到施工图纸及有关规程要求，固定移动吊耳的地脚螺栓保护措施到位。

（2）加强400t履带吊、活动起重吊耳，起吊钢丝绳、麻绳等索具的进场验收及维护保养工作，确保其使用安全可靠。

（3）起重机械布置、吊点位置必须严格按方案要求执行，加强过程监督，确保启闭平台预制构件在吊运过程中不碰撞溢流坝工作门立柱，有效保护有关成品质量不被破坏。

（4）严按启闭平台施工图要求进行安装和固定，确保其运行质量。

6 安全控制措施

（1）吊装方案必须按规定经过审批和专家论证，并在作业前组织全员培训和交底。

（2）特种作业人员必须持证上岗，起重指挥人员应具有丰富的现场施工经验。

（3）所有起重机具必须严按方案要求和国家有关标准验收合格方可投入使用。

（4）吊装作业区域应按要求设置安全警戒线，严谨无关人员进入或通过。

（5）当遇有大雾、雷雨和大风等恶劣天气应停止吊装作业，大型承重构件吊装不宜夜间进行。

（6）高空作业人员及现场监督人员必须正确使用“三宝”，安全带必须高挂低用。

（7）启闭平台应设置安全围栏，启闭卷扬机吊装孔应设置临时盖板并采取固定措施。

（8）严格执行国家和水电行业有关安全技术标准。

7 文明施工和环境保护措施

启闭平台按指定位置预制，构件、设备和材料应按规划定置堆放整齐有序，标识清楚；施工用电源线和电焊线要按照安全使用要求敷设整齐；施工中的垃圾、废料等要放到临时回收箱中，并按要求及时清理，施工现场应保持整洁，做到“工完、料尽、场地清”。

8 现场事故应急措施

针对可能发生的高处坠落、物体打击、触电等事故，编制现场应急处置方案；设立现场应急组织机构，明确职责、责任人及联系电话；加强应急培训和应急演练，做好应急储备工作，确保应急措施到位。

9 实施效果

该工程大型承重钢筋混凝土构件采用整体预制和多点吊装技术，大大减少了高空作业工作量，降低了施工人员的劳动强度和安全风险，施工质量得到有效保证；由于准备充分，仅用5d时间就安全高效地完成了整个吊装工程；在汛期到来之前，已将500t履带吊安全撤离施工现场，消除了安全度汛隐患。安全可靠地吊装技术和高效优质的工程服务得到了业界好评，非常值得在类似工程中推广和应用。

[1]杨文渊.《实用起重吊装手册》.上海科学技术出版社.

[2]化工设备吊耳及工程技术要求（HGT21574-2008）.

TU758.12

A

2095-2066（2016）35-0025-02

2016-11-15

梁光雄（1966-），男，高级工程师，本科，主要从事特种设备、起重技术、电力工程和建筑工程管理工作。

杨涛丞（1980-），男，高级工程师，本科，主要从事起重机械和起重技术管理工作。