400t 履帶吊地下室外吊裝行走道路處理技術

佘遠健

（江蘇南通六建建設集團有限公司，江蘇南通226500）

1 鋼結構工程概況

無錫會展中心一期工程位于無錫太湖新城尚賢河濕地貢湖大道以東、震澤路以北、和風路以南；框架剪力墻結構，地下1 層，地上2 層，建筑面積91 610m2，結構形式為鋼筋（型鋼、鋼管）混凝土框架及屋面大跨度鋼桁架。屋蓋鋼結構平面尺寸為288m×114m。鋼結構主要用于屋面桁架體系，總用鋼量11 800t，屋蓋由25 榀鋼桁架組成，鋼桁架跨度114m，鋼桁架兩端分別懸挑10.5m 和9m；50 根箱型截面支撐鋼柱支撐起整個鋼屋蓋（見圖1），矮跨鋼柱長9m，高跨鋼柱長27m，鋼柱與桁架上弦下翼板剛接。屋蓋鋼桁架主要由HJ-1、HJ-2 和HJ-3 組成，3 種規格鋼桁架外形尺寸相同，但其上弦板厚有所差異，單榀桁架最重210t。根據軸線尺寸，每3 榀鋼桁架組成一個標準尺寸的安裝單元，單元平面尺寸為21m×114m。

2 安裝方案

圖1 安裝完成的最北端鋼屋架

因本工程工期特別緊，近10 000t 鋼結構，總工期只有3.5 個月，其中，現場安裝工期僅60d，且結構圖紙較投標階段有較大變動，特別是桁架上弦交接處節點板增大，下弦厚板插入上弦箱體3m，相應位置上弦箱體鋼板加厚至45mm，導致桁架質量增加，最短分段桁架重46.7t，原定高空滑移方案采用的塔吊及滑移系統已無法滿足目前桁架施工和安裝工期需要，只有調整原施工方案，改為采用大型履帶吊跨外吊裝（見圖2），支撐胎架分單元多段高空原位安裝。

圖2 西側400T 履帶吊跨外吊裝

選用4 臺履帶吊做主吊設備，其中，2 臺大型履帶吊（400t和320t）做主吊設備分別占位于J 軸以西和A 軸以東道路上，負責桁架、幕墻柱、檁條等構件吊裝，另外1 臺80t 和50t 履帶吊分別占位于A 軸以東和J 軸以西硬化道路上，主要負責卸車、送料及桁架支撐鋼柱及部分檁條安裝。

3 履帶吊行走道路處理及驗算

3.1 400t 履帶吊技術參數

400t 履帶吊各技術參數如表1 所示。

表1 400t 履帶吊技術參數

3.2 行走路線及路基處理方法

履帶吊沿地下室外東西兩側南北方向行走，距地下室外墻距離不小于6m，因400t 履帶吊自重非常大，帶基本臂自重已達到350t，吊裝時加上吊件荷載超過400t，同時，地下室外部分為回填土，為保證地下室外墻結構和大型履帶吊施工安全，需對履帶吊的行走道路進行處理，保證其滿足施工需要。

第一步：在現場已回填土土體上用20t 壓路機進行碾壓作業，如在第一遍碾壓作業后，土體有明顯的壓縮且不回彈則進行第二遍碾壓，經過3～4 遍碾壓至土體無明顯壓縮后，用環刀法測試土體密度；其次，根據密實度及土體類別推算出土體碾壓后的承載力，原土建施工塔吊拆除后的基礎坑需用毛石填平。

第二步：在土體上加1 層35㎝厚道渣加強，再行碾壓；

第三步：鋪1 層20㎝厚碎石做找平層；

第四步：用路基箱水平對拼擴大單塊觸土面積鋪設在碎石之上（見圖3）。

圖3 400t 履帶吊路基箱基礎

3.3 行走路面寬度

由于400t 履帶吊軌距為7 800㎜，履帶外邊緣之間的距離為9 000㎜。考慮到路面材料的堆放等影響因素，履帶吊每側邊緣放寬3m。即整個吊裝過程中行走路面的寬度需≥15m。

4 履帶吊行走道路承載力驗算

4.1 吊裝過程中的接地比壓驗算

根據鋼桁架吊裝過程中的最大分段重量約50t 以及履帶吊自身重量為400t，吊裝過程中的平均接地比壓為：

式中，G為吊裝過程中履帶吊對地面總壓力；b為履帶吊的履帶接地寬度；L為履帶吊的履帶接地長度。

根據這一計算結果，在鋼桁架構件吊裝過程中，要求400t履帶吊行走路線上的地基承載能力≥200kN/m2，對路基的要求太高，因此，針對本工程的特點并結合現場安裝方案，采取在路面鋪設路基箱的方法對履帶吊的壓力荷載進行擴散，為保證吊裝過程中的安全；路基箱尺寸為1m×5m×0.2m，計算面積取為9m×8m，則可得增設路基箱后吊裝過程中的路基所承受壓力為：

式中，A為路基箱接地面積。根據這一計算結果，在鋼桁架構件吊裝過程中，要求400t 履帶吊行走路線上的路基承載能力≥65kN/m2；經環刀試驗，東西兩側地下室外回填土經壓實處理后完全符合這一要求。

4.2 路基平整度要求

路基平整度要求：在10m 長度范圍內，路基的縱橫向水平高差均不大于10㎜。

5 履帶吊吊裝時地下室外墻側壓力驗算

由于400t 履帶吊行走路線位于地下室外，因此，吊裝、行走過程中將對地下室外墻造成很大影響，必須驗算地下室外墻的承載能力（見圖4），以保證吊裝過程中地下室結構安全。

外墻回填土的容重取為18kN/m3，土體的內摩擦角取為φ=30°，考慮到輕型井點的降水作用不考慮水壓力。

圖4 地下室外墻側壓力分布圖

設計室外地面局部荷載為10kN/m2，則可得地下室外墻承受的壓力為：

本工程鋼桁架采用履帶吊跨外吊裝，履帶吊施工過程中產生的地面均布活荷載為52.6kN/m2，其中，吊裝過程中履帶吊離開地下室外墻6m。

考慮到履帶吊產生的均布荷載不是全面分布的，而是從墻背后一定距離（6m）開始，其對地下室外墻的土壓力計算可以按以下步驟進行：

1）自均布荷載的起點。作2 條輔助線oa 和ob，oa 與水平面夾角為φ，ob 與填土破壞面平行，與水平面的夾角為θ（θ=450+φ/2）（見圖5）；

2）可以認為a 點以上的土壓力不受表面均布荷載的影響，按照無荷載情況計算：

3）b 點以下的土壓力則按連續均布荷載情況計算；

4）a 點與b 點之間的土壓力以直線連接。

圖5 履帶吊局部均布荷載作用下地下室外墻壓力示意圖

考慮到回填土的內摩擦角取為30°則ob（破壞面）與水平面的夾角為60°，地下室外墻高為8m，則考慮局部均布荷載距離地下室外墻的最大距離為4.6m。

本工程實際施工時，履帶吊離開地下室外墻為6m＞4.6m，因此，履帶吊吊裝過程中產生的局部均布荷載對地下室外墻的作用較小，履帶吊跨外吊裝方案中履帶吊的選擇是可行的。

6 結語

無錫會展中心一期工程25 榀114m 跨度鋼屋架采用履帶吊跨外吊裝、分單元高空原位安裝取得了圓滿成功，從2009年9 月1 日上午舉行開吊儀式開始，至2009 年10 月30 日，25 榀鋼桁架全部吊裝結束，合理的吊裝道路處理方案為大型履帶吊的安全、快速吊裝提供了保障。