探讨桥梁项目深大基坑门吊垂直取土施工技术

周 航

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

深大基坑的传统取土方式是采用履带起重机+抓斗，但因其承载能力有限，通常设置5 m3以下的卸料斗，工程效率低下。因设备本身性能，不能整体一次性装车，土石方必须先在工地上进行临时堆料，造成二次运输，既浪费了大量的机械，又不利于环保[1-3]。该文结合某高速公路桥梁施工的实际情况，对深大基坑门吊垂直取土施工技术进行了总结。

1 工程概况

某高速公路桥梁工程，全长2 390.18 m，设计桥面宽度33.5 m。主桥设计为（1 480+453.6）m 双塔双跨钢桁梁悬索桥。该桥梁锚碇基坑开挖土石方设计总量为117 823 m3，根据开挖规模，共布置4 套门式起重系统，5 台反铲挖掘机。该项目采用深大基坑门吊垂直取土施工技术方案，取得了良好的经济效益。

2 工艺原理

该施工技术的基本原理是：利用门式起重机和门架钢结构构成的固定式门式起重机，进行土石方的垂直吊装，并配有可自由开闭的大型吊斗，通过安装在门架上的钢索，自动开启和关闭斗门，将土石方一次性整体装卸，施工过程简单高效[4-5]。

3 施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程，见图1。

图1 施工工艺流程图

4 施工技术要点

4.1 施工准备

（1）材料准备：该施工技术所使用的主要材料见表1。

表1 主要材料表（1 套门式起重系统）

（2）机具准备：该施工技术所使用的主要机具见表2。

表2 主要机具（1 套门式起重系统）

（3）场地准备：基坑周边均匀对称布置4 套门式起重系统，用以基坑渣土垂直吊运。场地布置见图2～4。

图2 基坑开挖施工场地布置图

（4）门架预埋件准备：门架预埋件在加工班制作，由30 mm 钢板、10×10 角钢、Φ25 钢筋组成，角钢上部在30 mm 钢板开槽穿筛焊接，下部开孔设置6 层Φ25 抗拔钢筋。门架支腿预埋件分别设置在帽梁以及环道上。

图3 基坑开挖门架布置图

图4 门架预埋件构造图

4.2 卸渣斗设计加工

基坑开挖中，常规的卸渣斗容量不超过5 m3，装满一辆20 m3自卸汽车需垂直升降4 次，严重影响施工效率，现设计并制造了容量为20 m3的卸渣斗，与装载量为20 m3自卸式汽车配套使用，仅需1 次升降即可完成装车，极大地提升了出渣效率。卸渣斗三维构造见图5。

图5 卸渣斗三维构造图

4.3 门架拼装

锚碇出土门架长19.64 m，宽6 m，高11.3 m，门架拼装的主要步骤如下：

（1）在环道旁边的平地上，将运至施工现场的门架杆件拼接成桁架片[6]。

（2）先利用1 台汽车吊将带斜撑的桁架片吊装定位，测量合格后进行柱脚焊接固定。

（3）再利用2 台汽车吊，分别吊装另一侧桁架片与横向端梁，定位测量合格后与之前的桁架片连接成整体框架结构。

（4）最后进行门架顶部施工平台以及防护栏杆安装。

4.4 起重系统安装

（1）门架起重系统采用QD50 t 桥式起重机，QD50 t桥式起重机轨距6 m，起重量为50 t，起升高度40 m，起升速度2.8 m/min，主要由行走系统和提升系统两部分组成。

（2）行走系统是卸渣斗在基坑内外之间水平移动的主要装置，采用轨道式行走方式[7]。

（3）提升系统是卸渣斗在基坑内垂直移动的主要装置，主要通过电力启动门机小车，带动卸渣斗垂直取土，达到施工目的。

4.5 门式起重系统试运行

门式起重系统正式投入使用前，应先进行试运行，试运行主要分为空载试验、静载试验和动载试验三个部分。

（1）空载试验：在空载条件下按照设计要求进行小车运行、吊具起升等动作的操作，并且进行起升高度、下降深度、小车运行机构等限位试验，至少重复进行3个循环[8]。

（2）静载试验：根据现行规范要求，起升机构在跨中和有效悬臂处按照1.25 倍的额定起重量加载，加载后起升离地20 cm，悬空时间不少于10 min，重复3 次。试验后，检查是否符合以下要求：

1）门架结构未产生永久变形；

2）焊缝未产生裂纹、主要零部件无损坏；

3）主梁悬臂端变形符合要求等。

（3）动载试验：根据规范要求，起升机构按照1.1倍的额定起重量加载，各机构分别进行试验。按其工作循环，对每种动作在整个运动范围内做反复起动和制动。检查是否符合以下要求：

1）各机构工作平稳，无异常声响；

2）空中起动时，未出现反向动作与下滑现象；

3）试验后，提升系统、制动系统、电气系统等各机构及门架各构件无损坏。

4.6 垂直取土出渣

门式起重系统试运行完成后，即开始进行正式垂直取土出渣。主要施工步骤如下：

（1）将空卸渣斗下放至基坑开挖地面上，通过挖掘机将基坑开挖土石方转运至卸渣斗内。

（2）卸渣斗装满后，起动桥式起重机提升系统，匀速提升卸渣斗。

（3）起动桥式起重机行走台车，匀速行走至自卸式汽车尾箱正上方时停止。

（4）下放卸渣斗至自卸汽车尾厢，打开卸渣斗底板门，再缓慢提升卸渣斗，使土石方在自重下落入车厢内。

（5）土石方卸载完成后，开走自卸汽车，卸渣斗。

（6）整个施工过程简单、高效、全封闭进行，保持了良好的施工环境[9]。

5 质量控制要点

5.1 门架组拼质量控制

（1）门架厂内制造焊接均采用CO2气体保护焊，构件出厂前进行焊缝质量检查，均达到Ⅰ级焊缝质量要求。

（2）该工程杆件采用M20 和M24 的螺栓连接，施拧时分初拧、终拧两个步骤，初拧扭矩为终拧扭矩的50%，初拧后的高强螺栓用记号笔在螺母上标记，然后再进行终拧。

（3）单个连接处的高栓由螺栓群中央向外拧紧，且在构件连接两端对称施拧，高强螺栓的初拧、终拧应在同一天完成。

（4）当天拧好的螺栓应在4 小时之后24 小时之前进行检查，检查扭矩误差不得大于使用扭矩值的±3%。

5.2 门式起重系统安装质量控制

（1）采用100 t 吊车，完成一次整体吊装和下落。门架钢结构安装就位后，用斜拉式钢索牵引吊索，调节门脚，使垂直度、直线度满足要求，并将门脚拉索系紧，以防倾覆。

（2）在门架钢构支架、预制件焊接完毕后，由具备专业检验资质的机构对其进行检验。

（3）桥式起重机轨道安装，要求相同断面上两轨的高度差不超过4 mm，轨距不超过3 mm。

6 结论

该高速公路大桥，桥头锚碇基础施工阶段，采用了深大基坑门吊垂直取土施工技术。在施工工期紧、任务繁重的背景下，施工安全高效，圆满完成了建设任务，该施工工艺具有以下优点：

（1）工效高：在基坑开挖过程中，利用门式起重机和卸渣斗，将土石方直接整体一次性装车，不需要临时堆料和二次运输，极大提高了基坑开挖的效率。

（2）自动化程度高：只需对吊车进行操作，工人在工作时的体力消耗较少，工作强度较低。

（3）施工质量高，安全性高：门式起重机在竖向取土时安全性高、稳定性好、起吊性能好，可大幅度减少吊装次数，降低施工风险。

（4）低环境污染：使用了门式提升系统和卸渣斗吊排渣，全工序在相对密闭的环境下进行，避免了土壤对周围环境的污染，同时降低了粉尘对周围居民的影响。

（5）经济性好：悬索桥施工过程，出土门架也可用于后续的主、散索鞍的吊装，一次投入，多次利用，经济效益显著。