浅谈有限空间的吊装与上部结构同步施工技术

李敏 马路 吴倩倩

1.中国建筑第八工程局有限公司 上海 200000

2.中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江杭州 310000

随着我国城市化进程的快速发展，利用闸坝蓄水不仅可以实现调洪发电效益，更是改善城市综合景观，营造人居环境的重要手段。一般闸坝主体工程在接近完工时，距离工程蓄水节点的工期十分紧张，启闭机平台的施工较为复杂，工期严重制约各项安装工程的施工，导致整个施工进度受影响[1]。

本文结合潼南航电枢纽二期工程启闭机平台利用贝雷梁作为支撑体系施工，在贝雷梁布置时，预留处供闸门吊装的上穿钢丝绳空间，在完成启闭机平台现浇后的第三天即可开始启闭机的安装、调试、闸门的吊装及拼接，节省了大跨度现浇结构的混凝土等强与支架拆除的时间。

1 工程概况

潼南航电枢纽泄水闸启闭机工作平台最大跨度为18.4m，主要由四根大梁与平台板构成，高1.8m。根据结构断面尺寸，最大跨度18.4m。平台在EL252.4m平面设两个吊装孔，单个尺寸2.2×1.2m，中心距9.6m。根据钢丝绳工作空间和汽车吊起吊参数，工作闸门吊装需要钢丝绳穿越贝雷梁支撑体系，最小宽度为1.2m，最小可利用高度为10.8m。因此，合理地进行贝雷梁组合布置，是保证启闭平台和闸门吊装施工同时进行的关键。

图1 启闭机平面布置图

2 平台支架方案设计

根据工程特征，本工程启闭机平台梁的支架无法利用钢管架从底部搭设至顶部（总高度超过30m），因此，结合工程实际情况，提出采用在排架柱中预埋工字钢“牛腿”的形式搭设支撑体系，主要方案设计如下：

图2 平台贝雷梁支架正面图

（1）在排架柱合适位置EL263.18m处预埋双排40b工字钢牛腿，型钢单根长度2.7m，柱体两侧各悬挑0.75m用于支撑上部横梁。同时在EL261.8m处预埋钢板，用于焊接工字钢斜撑，加固牛腿悬臂支承端；

图3 平台贝雷梁支点详图

（2）在预埋牛腿上部横跨双排63a工字钢横梁，横梁与预埋“牛腿”采用电焊连接，横梁中心线处在距离悬臂端头25cm处；

（3）在工字钢横梁上依次铺设贝雷架，贝雷架考虑作用在启闭机大梁底部，兼顾考虑闸门吊装，在启闭机吊装中心线两侧，将贝雷架位置进行优化调整，保证上下游方向不少于1.20m的上穿钢丝绳空间，实际布置做到了预留1.80m宽；

（4）在贝雷架上方进行主次楞安装，主楞采用10＊10cm方木布置间距30cm，次愣梁底布置间距30cm，板底布置间距60cm。

（5）在完成支架体系施工后，进行钢筋、模板、混凝土各工序施工，施工完成后，首先将启闭机吊装与EL268.008m平台上，通过支架预留的空间穿越钢丝绳进行闸门的吊装拼接；

图4 预留孔穿钢丝绳

（6）支架拆除：在63a横梁工字钢向上、下游悬挑130cm的位置安置一台电动葫芦，将贝类桁架按照2排或三排一个单元，利用手动葫芦牵引桁架，沿63a横梁工字钢缓慢向上、下游侧移动，然后采用25t汽车吊逐排吊出贝雷架[2]。

3 支架受力验算

3.1 贝雷架受力简算

（1）贝雷桁架荷载情况：①梁体钢筋混凝土自重取5.22×26=135.72KN/m；②模板自重取6KN/m；③支架自重取20KN/m；④施工人员及机具自重取3.3KN/m；⑤混凝土振捣竖向荷载取2KN/m；⑥泵送混凝土最大卸料荷载，取4KN/m；将以上荷载简化为均布荷载。则：q=（135.72+6+20）×1.2+（3.3+2+4）×1.4×0.9=205.2KN/m横断面面积5.2m2，梁高180cm，最大梁宽0.7m。

（2）根据贝雷桁架力学参数表：材料弹性模量E=2.1×105N/mm2，截面惯性矩I=5.766×109mm4，容许弯矩M=1687.5KN·m，容许剪力N=245.2KN

（3）弯矩验算：贝雷桁架布置按跨度18.4m的简支梁计算，验算荷载按205.2KN/m最大不利荷载计算。跨中最大弯矩值Mma x=1/8qL2=205.2×18.4×18.4/8=8684KN·m。加强贝雷桁架的排数n=Mmax/M=8684/1687.5=5.2排

（4）剪力验算：

最大剪力Rmax=qL/2=205.2×18.4/2=1887.8KN，贝雷桁架的排数n=Rmax/R=1887.8/245.2=7.7排＞5排

（5）挠度验算：

F=5qL4/384EI

=5×205.2×184004/（384×2.1×105×5.766×109）

=254mm/（L/400=46mm）=5.6排

考虑每根梁低部的荷载集中效应，考虑共布置13排贝雷桁架。

3.2 底部工字钢横梁设计

上部荷载通过贝雷梁全部传递至工字钢横梁，该横梁支座跨中距离6.3m，跨中最大挠度变形量较大，严重影响支架的整体稳定性。

（1）弯矩验算：

工字钢63a最大跨度不大于6m的简支梁计算，贝雷架上部最大均布荷载Q=205.2KN/m

63a型工字钢上部最大荷载为3775.8KN。单边受力1887.9KN，验算荷载按1887.9KN÷6.3m=299.7KN/m均布荷载计算。

跨中最大弯矩值：Mmax=qL2/8=299.7×6×6/8=1348.7KN·m。工字钢的排数n=Mmax/M=1348.7/1027=1.32＜2排

（2）剪力验算：最大剪力Rmax=qL/2=299.7×6/2=899.1KN工字钢的排数：n=Rmax/R=899.1/1848=0.5排

（3）挠度验算：F=5qL4/384EI/n=5×299.7×60004/（384×2.1×105×939000000）/2=12.9＜L/400=15mm经以上计算可知，63a工字钢弯矩、剪力、挠度均满足要求。主次楞布置间距较密，易满足要求，在此不列举具体计算工程。

4 施工控制要点及应用

贝雷支架体系对高程要求严格，对于预埋钢板和工字钢的高程应严格控制，要求预埋工字钢平整，上下游高程差不大于5mm，并固定牢靠，防止浇筑过程中混凝土对预埋工字钢冲击造成位移；对63a横梁工字钢采用双排并列方式，必要时在中部焊接连接，确保整体受力，并在工字钢顶部焊接1cm厚度的钢板；贝雷架不可电焊加固，施工中采用钢管扣件对贝雷架进行横向连接加固。

实际施工过程中启闭机平台浇筑完成后满足一定强度后，立即进行闸门启闭机吊装，贝雷架构造能够预留足够的空间供闸门吊装施工，整个12孔启闭机平台浇筑历时3个月，与传统搭设满堂支撑架施工相比较，大大缩短了施工时间，为实现潼南航电枢纽工程具备挡水能力的节点目标提供了可靠保证[3]。

图5 全部12孔启闭机完成

5 结语

通过施工过程中对架体变形监测与实践：架体变形满足规范要求，施工工序合理，有利于施工组织安排，在今后类似工程中，均可利用该支架法，结合建筑物结构特征，设计符合结构物特征的构造，根据上部荷载大小选择相应材料。同时，可利用新型材料如高强钢棒等代替工字钢，减少因工字钢预埋带来的施工不便之处。钢结构支架法在启闭机平台、梁体浇筑中均可广泛应用。