有限地下空间大型桥机吊装技术应用研究

姜方洋，陈永红，金志国，陈罗宇

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 问题的提出

近年来，由于地下工程的迅猛发展，在地下结构中大型机电设备安装工程屡见不鲜。大型设备吊装，对工作空间要求较高，不仅要求地面空间能够展开大型起重吊装设备，净空高度也需满足吊臂伸展，往往为施工带来较多困难，因此必须针对此类情况，研究可行的吊装技术。

千岛湖配水工程地下阀室开挖尺寸为20.00 m×12.20 m×19.55 m（长×宽×高），顶部为圆拱形，由于阀室两侧需要浇筑厚1.20 m混凝土边墙，入口侧端墙厚0.80 m，另一侧端墙厚1.00 m，底部需要浇筑厚0.80 m的底板，阀室内实际净空尺寸为18.20 m×9.80 m×18.75 m（长×宽×高），其中两侧20.00 m长边墙上均有压力钢管穿出，穿出长度均为2.00 m。边墙高11.50 m，长边墙顶部设置牛腿，牛腿上需安装125.00 t大型桥式起重机，起重机配套设备由行走轨道、端梁、主梁、小车等组成，总重37.74 t。阀室结构布置见图1～2。

图1 地下阀室纵剖面图 单位：cm

图2 地下阀室平面图 单位：cm

由于地下空间有限，难以配置大型吊装机械，为此对地下有限空间内大型桥式启重机吊装施工工艺进行研究与优化，得出一种在有限地下空间内统筹土建结构施工的组合吊装技术。

2 方案论证和确定

2.1 常规施工流程论证

按照常规施工流程，先将阀室底板、四周边墙牛腿、穿墙压力钢管等结构施工完成，随后在牛腿上安装行车轨道，采用50 t汽车吊先吊装起重机桥架，再吊装小车。50 t汽车吊主要技术参数见表1。

表1 50 t汽车吊主要技术参数表

对该方案进行论证，由于吊装时，穿墙压力钢管已安装完成，图3为常规施工流程布置示意图，根据图3可以看出，阀室内可供作业空间的宽度仅为5.80 m，而50 t汽车吊横向支腿距离达到6.60 m，所以该方案不能满足50 t汽车吊工作的作业空间要求，需要对传统方案作进一步优化。

图3 常规施工流程布置示意图 单位：cm

2.2 土建施工方案调整

常规施工方案中，穿墙压力钢管的存在大大制约了吊装时设备选择的余地，由于穿墙钢管安装和边墙浇筑同时施工，为配合桥机吊装，需要对土建施工方案进行优化。

调整后的施工方案将长20.00 m的边墙及牛腿分为9.00 m和11.00 m两段进行施工，穿墙钢管位于长11.00 m的边墙上。首先施工长9.00 m的边墙和牛腿，随后在长9.00 m的牛腿上安装部分行车轨道，再使用50 t汽车吊分别将起重机桥架、小车等吊装至长9.00 m的牛腿上，最后施工长11.00 m的边墙及穿墙钢管，安装剩余行车轨道。图4为土建方案调整示意图。

图4 土建方案调整示意图 单位：cm

对土建施工优化后的方案进行论证，由于吊装时边墙和穿墙钢管尚未安装，根据图4，施工空间满足50 t汽车吊工作要求。汽车吊就位后，进行桥架端梁和主梁的吊装，桥式起重机桥架各部件参数见表2。

表2 起重机桥架各部件质量表

根据现场测量、试验和数值计算，各部件吊装时50 t汽车吊的工作参数见表3。

表3 50 t汽车吊实际工作参数表 m

将表3中各参数和50 t汽车吊起重性能进行对比，50 t汽车吊起重性能见表4。

表4 50 t汽车吊起重性能表

根据对比结果，端梁和主梁吊装均能满足设备要求，可以完成桥架吊装。大车吊装示意见图5。

图5 土建方案调整后大车吊装示意图 单位：cm

桥架吊装完成后需进行小车吊装，小车应安装于桥架上方中心位置，吊装时需将汽车吊的吊臂倾斜至一定角度，保证小车能正好放置于桥架中心的安装工位上，由于主梁宽度较大，可能阻挡吊臂，经过现场试验和数值计算吊臂倾斜至极限角度时，理论工作参数见表5。

表5 小车吊装工作参数表 m

根据表5数据显示，吊装小车时垂直净空不能满足小车安装要求，因此需要对此方案进行再次优化。

2.3 最终方案[1-2]

调整方案为在阀室顶部设置天锚吊点，配合卷扬机进行小车的吊装，并同时兼顾穿墙压力钢管安装（见图6）。

图6 小车吊装最终方案示意图 单位：cm

调整后整体施工流程：施工9.00 m段边墙和牛腿→在9.00 m段牛腿上安装部分行车轨道→50 t汽车吊将起重机桥架吊装至9.00 m段牛腿上→天锚配合卷扬机安装穿墙钢管→11.00 m段边墙和牛腿浇筑→安装剩余行车轨道→天锚配合卷扬机安装小车。

由于顶部天锚设计荷载仅为10 t，小于小车质量，吊装时还需要将小车拆解，小车主要部件质量见表6。

表6 起重机小车主要部件质量表

经过专家论证，该方案安全可行，确定为最终方案。

3 施工工艺要点

（1）安装第一段边墙上轨道前，先设置好轨道接头位置，两平行轨道的接头位置错开，根据规范要求其错开距离不小于600 mm，且不应等于起重机前后车轮的基距[3]。

（2）桥架吊装前首先选好端梁固定部位，轨道两侧端梁对称，采用50 t吊车先将主动侧端梁1#和主动侧端梁2#吊装至预定部位，分别采用千斤顶进行固定，再将主动侧主梁吊装至端梁上连接牢固，按同样的办法将从动侧端梁吊装至预定部位，吊装从动侧主梁至端梁上连接牢固。

（3）桥架组装完成后，需先将阀室穿墙钢管和第二段阀室墙体施工完成，随后进行小车吊装，小车吊装前需要拆解为6部分，其中以小车架、30 t吊钩组等小型部件组成的第一部分质量最大，共计8.472 t。起重机小车吊装各分部见表8。

表8 起重机小车分步吊装表

（4）顶部天锚设置前抗拉强度及安全系数验算：经验算每组锚杆的抗拉强度为2.12×106kN，锚杆的安全吊装载荷系数为24.90。即锚杆在吊装8.500 t重物时，安全系数为24.90，满足吊装要求[1]。

锚杆吊点投入使用前，再利用现场条件进行满载1.5倍的荷载试验，保证荷载满足要求[3]。

（5）小车吊装前，先用卷扬机配合天锚吊点将小车架起吊至超过桥架的高程，随后将桥架从第一段边墙处移动至小车架正下方，然后操作卷扬机将小车架缓缓放置于安装工位上固定。

4 结 语

以千岛湖配水工程地下阀室桥机吊装应用为背景，进行理论数值计算并结合多次方案优化论证，最终得出统筹土建施工与吊装方案，使用天锚和汽车吊相配合的组合吊装方式，解决起重吊装设备平面工作空间不足、顶部工作空间受限的问题，且不降低作业效率和安全性，对于有限空间内桥式起重机吊装工程具有借鉴意义。