淺談有限空間的吊裝與上部結構同步施工技術

李敏 馬路 吳倩倩

1.中國建筑第八工程局有限公司 上海 200000

2.中國水利水電第十二工程局有限公司 浙江杭州 310000

隨著我國城市化進程的快速發展，利用閘壩蓄水不僅可以實現調洪發電效益，更是改善城市綜合景觀，營造人居環境的重要手段。一般閘壩主體工程在接近完工時，距離工程蓄水節點的工期十分緊張，啟閉機平臺的施工較為復雜，工期嚴重制約各項安裝工程的施工，導致整個施工進度受影響[1]。

本文結合潼南航電樞紐二期工程啟閉機平臺利用貝雷梁作為支撐體系施工，在貝雷梁布置時，預留處供閘門吊裝的上穿鋼絲繩空間，在完成啟閉機平臺現澆后的第三天即可開始啟閉機的安裝、調試、閘門的吊裝及拼接，節省了大跨度現澆結構的混凝土等強與支架拆除的時間。

1 工程概況

潼南航電樞紐泄水閘啟閉機工作平臺最大跨度為18.4m，主要由四根大梁與平臺板構成，高1.8m。根據結構斷面尺寸，最大跨度18.4m。平臺在EL252.4m平面設兩個吊裝孔，單個尺寸2.2×1.2m，中心距9.6m。根據鋼絲繩工作空間和汽車吊起吊參數，工作閘門吊裝需要鋼絲繩穿越貝雷梁支撐體系，最小寬度為1.2m，最小可利用高度為10.8m。因此，合理地進行貝雷梁組合布置，是保證啟閉平臺和閘門吊裝施工同時進行的關鍵。

圖1 啟閉機平面布置圖

2 平臺支架方案設計

根據工程特征，本工程啟閉機平臺梁的支架無法利用鋼管架從底部搭設至頂部（總高度超過30m），因此，結合工程實際情況，提出采用在排架柱中預埋工字鋼“牛腿”的形式搭設支撐體系，主要方案設計如下：

圖2 平臺貝雷梁支架正面圖

（1）在排架柱合適位置EL263.18m處預埋雙排40b工字鋼牛腿，型鋼單根長度2.7m，柱體兩側各懸挑0.75m用于支撐上部橫梁。同時在EL261.8m處預埋鋼板，用于焊接工字鋼斜撐，加固牛腿懸臂支承端；

圖3 平臺貝雷梁支點詳圖

（2）在預埋牛腿上部橫跨雙排63a工字鋼橫梁，橫梁與預埋“牛腿”采用電焊連接，橫梁中心線處在距離懸臂端頭25cm處；

（3）在工字鋼橫梁上依次鋪設貝雷架，貝雷架考慮作用在啟閉機大梁底部，兼顧考慮閘門吊裝，在啟閉機吊裝中心線兩側，將貝雷架位置進行優化調整，保證上下游方向不少于1.20m的上穿鋼絲繩空間，實際布置做到了預留1.80m寬；

（4）在貝雷架上方進行主次楞安裝，主楞采用10＊10cm方木布置間距30cm，次愣梁底布置間距30cm，板底布置間距60cm。

（5）在完成支架體系施工后，進行鋼筋、模板、混凝土各工序施工，施工完成后，首先將啟閉機吊裝與EL268.008m平臺上，通過支架預留的空間穿越鋼絲繩進行閘門的吊裝拼接；

圖4 預留孔穿鋼絲繩

（6）支架拆除：在63a橫梁工字鋼向上、下游懸挑130cm的位置安置一臺電動葫蘆，將貝類桁架按照2排或三排一個單元，利用手動葫蘆牽引桁架，沿63a橫梁工字鋼緩慢向上、下游側移動，然后采用25t汽車吊逐排吊出貝雷架[2]。

3 支架受力驗算

3.1 貝雷架受力簡算

（1）貝雷桁架荷載情況：①梁體鋼筋混凝土自重取5.22×26=135.72KN/m；②模板自重取6KN/m；③支架自重取20KN/m；④施工人員及機具自重取3.3KN/m；⑤混凝土振搗豎向荷載取2KN/m；⑥泵送混凝土最大卸料荷載，取4KN/m；將以上荷載簡化為均布荷載。則：q=（135.72+6+20）×1.2+（3.3+2+4）×1.4×0.9=205.2KN/m橫斷面面積5.2m2，梁高180cm，最大梁寬0.7m。

（2）根據貝雷桁架力學參數表：材料彈性模量E=2.1×105N/mm2，截面慣性矩I=5.766×109mm4，容許彎矩M=1687.5KN·m，容許剪力N=245.2KN

（3）彎矩驗算：貝雷桁架布置按跨度18.4m的簡支梁計算，驗算荷載按205.2KN/m最大不利荷載計算。跨中最大彎矩值Mma x=1/8qL2=205.2×18.4×18.4/8=8684KN·m。加強貝雷桁架的排數n=Mmax/M=8684/1687.5=5.2排

（4）剪力驗算：

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

（5）撓度驗算：

F=5qL4/384EI

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

=254mm/（L/400=46mm）=5.6排

考慮每根梁低部的荷載集中效應，考慮共布置13排貝雷桁架。

3.2 底部工字鋼橫梁設計

上部荷載通過貝雷梁全部傳遞至工字鋼橫梁，該橫梁支座跨中距離6.3m，跨中最大撓度變形量較大，嚴重影響支架的整體穩定性。

（1）彎矩驗算：

工字鋼63a最大跨度不大于6m的簡支梁計算，貝雷架上部最大均布荷載Q=205.2KN/m

63a型工字鋼上部最大荷載為3775.8KN。單邊受力1887.9KN，驗算荷載按1887.9KN÷6.3m=299.7KN/m均布荷載計算。

跨中最大彎矩值：Mmax=qL2/8=299.7×6×6/8=1348.7KN·m。工字鋼的排數n=Mmax/M=1348.7/1027=1.32＜2排

（2）剪力驗算：最大剪力Rmax=qL/2=299.7×6/2=899.1KN工字鋼的排數：n=Rmax/R=899.1/1848=0.5排

（3）撓度驗算：F=5qL4/384EI/n=5×299.7×60004/（384×2.1×105×939000000）/2=12.9＜L/400=15mm經以上計算可知，63a工字鋼彎矩、剪力、撓度均滿足要求。主次楞布置間距較密，易滿足要求，在此不列舉具體計算工程。

4 施工控制要點及應用

貝雷支架體系對高程要求嚴格，對于預埋鋼板和工字鋼的高程應嚴格控制，要求預埋工字鋼平整，上下游高程差不大于5mm，并固定牢靠，防止澆筑過程中混凝土對預埋工字鋼沖擊造成位移；對63a橫梁工字鋼采用雙排并列方式，必要時在中部焊接連接，確保整體受力，并在工字鋼頂部焊接1cm厚度的鋼板；貝雷架不可電焊加固，施工中采用鋼管扣件對貝雷架進行橫向連接加固。

實際施工過程中啟閉機平臺澆筑完成后滿足一定強度后，立即進行閘門啟閉機吊裝，貝雷架構造能夠預留足夠的空間供閘門吊裝施工，整個12孔啟閉機平臺澆筑歷時3個月，與傳統搭設滿堂支撐架施工相比較，大大縮短了施工時間，為實現潼南航電樞紐工程具備擋水能力的節點目標提供了可靠保證[3]。

圖5 全部12孔啟閉機完成

5 結語

通過施工過程中對架體變形監測與實踐：架體變形滿足規范要求，施工工序合理，有利于施工組織安排，在今后類似工程中，均可利用該支架法，結合建筑物結構特征，設計符合結構物特征的構造，根據上部荷載大小選擇相應材料。同時，可利用新型材料如高強鋼棒等代替工字鋼，減少因工字鋼預埋帶來的施工不便之處。鋼結構支架法在啟閉機平臺、梁體澆筑中均可廣泛應用。