预制混凝土牛腿柱吊装施工技术.docx

预制混凝土牛腿柱吊装施工技术 高 亚 鹏(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)摘 要: 排架结构工程施工中，牛腿柱吊装至关重要，结合新建哈尔滨和谐型大功率机车检修基地组合车库工程施工实例，对预制 混凝土牛腿柱吊装施工技术进行了详细论述，总结出一套科学合理的施工方法，为同类工程提供参考。关键词: 预制牛腿柱，吊装，施工技术中图分类号: TU756 41文献标识码: A大型单层工业厂房一般采用排架结构。排架结构传力明确，构造简单，施工也 较 方 便。排架结构由三个 主 要 部 分 组 成: 形 成 跨度的屋面结构、竖 向 支 撑 结 构、基 础 结 构。而竖向支撑结构中 最重要的构件就 是 牛 腿 柱，牛腿柱与屋架 铰 接，与 基 础 刚 接。排 架结构的柱材料种类有钢柱和混凝土柱两种; 柱截面可以采用多 种形式，目前常用的有实腹矩形柱、工字形柱、双肢柱等。混凝土 柱按施工方法又可分为现浇混凝土牛腿柱和预制混凝土牛腿柱。 在预制混凝土牛腿柱结构的施工过程中，牛腿柱的吊装影响到工 程的质量、安全以及工期等各方面，是整个工程施工的关键工序。 本文以新建哈尔滨和谐型大功率机车检修基地组合车库工程为 实例，对预制混凝土牛腿柱的吊装施工技术进行了研究。1 工程概况新建哈尔滨和谐型大功率机车检修基地工程 地 处 于 松 花 江 阶地。检修组合车库位于基地的中心位置，中 间 为 主 库，北 侧 依 次为柴油机检修间、柴油机配件以及电器检修间，主 库 南 侧 依 次 为转向架检修间、轮轴检修间、电机检修间，整个组合车库的规模为222 2 m 169 5 m。检修组合库为排架 结 构，钢 筋 混 凝 土 矩 形 柱，轻 型 屋 面 钢 屋架。建筑面积为 37 793 m2 ，建筑层数一层，建筑总高度 18 74 m。 组合车库共 6 跨，中间两跨跨距为 30 m，其余四跨跨距为 27 m，排 架柱间距为 6 m。预制混凝土牛腿柱及抗风柱共计 368 根。由此 可见预制柱的吊装 工 程 量 很 大，耗 时 较 长，是 整 个 工 程 的 关 键 工 作。如图 1 所示为组合车库预制牛腿柱吊装施工现场。图 1 预制牛腿柱吊装施工现场2 吊装机械及吊点位置确定2 1 吊装机械选用櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅c 在洞口外侧采用素土回填 5 0 m 长，宽 6 0 m，高以超出洞顶的土体，作为预防洞口墙体注浆过程中的可能变形。5) 注浆。a 在先期完成的钻孔内安放 PVC 注浆管，管径 60 mm， 用水泥砂浆封填管外空隙。封填深度不小于 1 0 m。b 粉煤灰水 泥注浆，注浆材料采用电厂湿排粉煤灰，水泥 为 P S V 矿 渣 硅 酸 盐水泥，水泥掺量 10% ，水灰比 1 1，采用搅拌机配制浆液，砂浆泵 注浆，单序孔为注浆孔，双序孔为排 气 孔。c 水泥浆注浆，水泥采 用 P A S 矿渣硅酸盐水泥，水灰比 0 6，注浆压力不小于 0 5 MPa。 注浆时间为第一次注浆后 3 d 在双序孔中注浆。5 施工质量控制关键点1) 松铺厚度控制在( 20 3) cm。2) 压路机碾压不少于 6 遍。3) 灰土含量在最佳含水量的 1% 。4) 袋装灰土码砌平整、压边，无明显空洞。5) 注浆压力不小于 0 5 MPa。6实施效果该场地废弃窑洞通过本次处理，所有检测措施均达到设计要求，洞体内通过 1 年的沉降观测，原洞体范围至今未发现异常，达到预测目标。7 结语通过采取该方案施 工，较 好 地 完 成 了 施 工 任 务，该 方 案 施 工 工艺成熟，成本费用较低，能够满足使用要求，同时对后续地基处 理影响较小。本文阐述的施工技术可作为相似工程的参考。 参考文献:1林宗元 岩土工程治理手册M 北 京: 中 国 建 筑 工 业 出 版社，2005龚晓 南 地 基 处 理 手册M 北 京: 中 国 建 筑 工 业 出 版 社，20092Discussion on the application of underground cave dwelling construction treatment technologyDU Ya-sheng ZHANG Yong-sheng( Shanxi Mechanized Construction Group Company，Taiyuan 030009，China)Abstract: Through the specific engineering example，this paper introduced the application of first backfill last grouting comprehensive treatmentmethod in cave dwelling construction process，elaborated the construction technology and construction quality control key points of first backfilllast grouting comprehensive treatment method，the practice proved that the method of construction technology mature，cost lower，obtained goodresultsKey words: cave dwelling，material，construction equipment，treatment收稿日期: 2013-01-15作者简介: 高亚鹏(1985- )，男，助理工程师第 39 卷 第 10 期2 0 1 3 年 4 月山西建筑106选择吊装机械要考虑吊车的起重能力，现场道路情况以及经 济效益等各方面因素; 并结合预制牛腿柱的重量、几何尺寸及安装 高度来进行。本工程预制牛腿柱的最大重量不超过 20 t，以 自 重20 t 进行计算如下: Q = Q1 + Q2 = 20 + 0 25 = 20 25 t ( Q1 为 柱 自 重; Q2 为钢丝绳等吊具的重量) 。查汽车起重机性能表，选择 100 t 汽车吊能满足使用要求。础杯口的上面、内壁及底面弹出房屋的设计轴线，杯 底 弹 线 要 在抹找平层之后进 行。在杯口内壁弹出供抹杯底找平 层 使 用 的 标 高控制线。4) 杯底找平层: 根据柱子牛腿面到柱脚的实际长度和 杯口内壁的标高控 制 线，用水泥砂浆或细石混凝土 粉 抹 杯 底，调 整其标高，使柱安装后各牛腿面的标高基本一致。5) 牛腿柱安装 后，将基础杯口侧壁及埋入杯口部分的柱表面凿毛，并 将 杯 底 垃 圾清除干净。3 2 2 绑扎1) 垂直吊法绑扎时，吊索从柱的两侧引出，上端通过卡环或滑轮挂在横吊梁上。起吊前需将柱翻身，如图 5，图 6 所示。2 2吊点位置选择柱的吊点位置和点数，应根据柱的形状、断面、长度和配筋部位等情况确定。自重 13 t 以下的柱绑扎一点; 重型或配筋少而细长的柱，则需绑扎 两 点，甚 至 三 点。本 工 程 牛腿柱的重量范围在 12 t 20 t，吊装时采用一点绑扎或两点绑扎。在开始吊装时，柱子处于受弯状态，因此需确定合理的吊点 位置。根据力学所知，柱子在最合理吊点 吊 装 时，由 自 重 力 产 生 的最大正弯矩与最大负弯矩相等，而这种情况下弯矩的绝对值最 小。对于等截面柱，经过推导得知，在一点起吊情况下，当吊点至 柱顶距离为 0 293L( L 为柱子长度) 时，柱身的最大正弯矩等于最 大负弯矩，即柱子的起吊弯矩最小，如图 2 所示。当两点起吊时， 此距离为 0 207L，如图 3 所示。-M1221133111注：1第一支吊索；2第二支吊索；3活络卡环图 5垂直吊法一点绑扎示意图344210.293L+ML注：1第一支吊索；2第二支吊索；3横吊梁；4滑轮图 6 垂直吊法两点绑扎示例2) 斜吊法绑扎时，吊索从柱的上面引出，不用横吊梁，柱不必 翻身，斜吊法只有在柱不翻身起吊不会产生裂缝时 才 可 使 用，如 图 7，图 8 所示。1图 2 一点起吊时由自重产生的柱身弯矩-M-M0.207L0.207L+ML12图 3 两点起吊时由自重产生的柱身弯矩牛腿柱是非等截面柱，因此需对上述结论进行修正。按照弯 矩相等原则用数学方法推导比较复杂，现采用换算长度方法进行 修正。该方法虽然有一定误差，但简便易行。换算方法如下:121注：1吊索；2活络卡环11图 7斜吊法一点绑扎示意图A2l2 = A l1 K。132其中，A1 为柱子标准 断 面 的 截 面 积，m ; A2 为柱子换算断面 122的截面积，m2 ; l 为柱子换算断面的长度，m; l 为柱子换算断面的12换算长度，m; K 为考虑换算后力臂变化的系数: 当 A2 / A1 1 时，K取 1 1 1 3; 当 A2 / A1 1 时，K 取 0 7 0 9; A2 / A1 比值大时取小值。综上所述，可以计算出每根柱子 的 合 理 吊 点，将 计 算 结 果 汇总成表，来指导牛腿柱的吊装施工。3 吊装施工技术注：1吊索；2活络卡环；3滑轮图 8 斜吊法两点绑扎示意图3 2 3 起吊牛腿柱的吊装可以采用单机吊 装 或 双 机 抬 吊。考 虑 了 工 程的现场实际情况及工期要求，本工程的牛腿柱起吊全部采用单机 吊装。单机吊装有旋转法和滑行法两种。1) 旋 转 法。旋 转 法 起 吊是起重机边起钩边回转，使柱子绕柱脚旋转而吊起柱子的方 法，如图 9 所示。旋转法吊柱时，尽量使柱的绑扎点、柱脚中心和 基础杯口中心三点 共 圆 弧，该圆弧的圆心为起重机 的 停 点，半 径 为起重机停点至绑扎点的距离，这样可以提高吊装效率。2) 滑行 法。滑行法起吊是起重机只起吊钩，使柱脚滑行而吊起柱子的方 法，如图 10 所示。滑 行 法 吊 柱 时，尽 量 使 绑 扎 点 ( 绑 扎 两 点 以 上 为绑扎中点) 和基础杯口中心两点共圆弧，以便起重机将柱吊离 地面后稍转动吊 杆 即 可 就 位。起吊前需在柱脚下设 置 托 板 和 滚 筒，并铺设滑行道以减少柱脚与地面的摩阻力。3 2 4 就位和临时固定起重机落钩将柱子放到杯底后，应使柱身中线对准杯底中 线，对准线后用坚硬石块将柱脚卡死。柱 子 就 位 后，在 基 础 杯 口3 1施工工艺流程预制牛腿柱的吊装施工工艺流程见图 4。图 4 牛腿柱吊装施工工艺流程图3 2 吊装施工关键技术3 2 1 施工准备1) 牛腿柱的预制采用就近原则，即尽量在基础杯口附近进行预制，使吊装时吊车能直接吊起插入杯口而不必走车。若因现场情况无法实现，需先用起重机将柱移到吊装的位置堆放。需要翻 身起吊的将柱身翻转 90，使小面朝上。2) 柱身弹线: 在柱表面弹 出纵向中心线，可弹三面，一个大面两个小面。3) 基础弹线: 在基施工准备绑扎起吊就位、临时固定最后固定垂直度校正平面位置校正第 39 卷 第 10 期2 0 1 3 年 4 月高亚鹏:预制混凝土牛腿柱吊装施工技术107用 8 个硬木楔或钢楔( 每面两个) 做临时固定。楔子应逐步打紧，防止对好线的柱脚移动。校正柱子垂直度时要注意以下几点:1) 柱垂直度校正后应复查其平面位置，如果平面位置偏差超 过 5 mm，应重新校正，直至平面位置和垂直度均满足要求为止。2) 垂直度 校 正 时，需用两台经纬仪观测，上 测 点 设 在 柱 顶。 经纬仪的架设位置应使其望远镜视线与观测面尽量垂直以减小 误差。3) 在柱子一面敲打楔子或顶动柱时，可以同时配合松动对面 楔子，但是绝对不可将楔子拔出，以防柱倾倒。4) 在阳光 照射下进行柱的垂直度校正时要考虑温差影响。 温差影响使柱向 阴 面 弯 曲，柱 顶 产 生 水 平 位 移。可 利 用 早 晨、阴 天进行垂直度校正，或者采用当日初校，次 日 晨 复 校 的 方 法 来 避 免温差影响。3 2 7 最后固定预制混凝土牛腿柱的最后固定方法，是在柱与杯口的空隙内浇灌细石混凝土。柱的平面位置和垂直度校正完成 后 应 立 即 进 行灌缝。灌缝前，将杯口空隙内的垃圾清 除 干 净，并 用 水 将 插 入 杯口的柱面和杯口壁充分湿润。如果遇到因柱底面 不 平 或 倾 斜 而造成柱脚与杯底间有较大空隙的情况，应先用水泥砂浆将空隙 填满，然后再用细石混凝土灌缝。灌 缝 时，第一次先灌至楔子底 面，待混凝土强度 达 到 设 计 强 度 的 25% 后，拔 出 楔 子，再 全 部 灌 满。浇灌混凝土时，应边灌边捣以使混凝土密实。浇灌过程中必 须避免碰动楔子; 倘若发现碰动了楔子，必 须 立 即 对 柱 的 垂 直 度 进行复查，及时校正。321注：1柱平放时；2起吊中途；3直立图 9 旋转法吊柱321注：1柱平放时；2起吊中途；3直立图 10 滑行法吊柱3 2 5 平面位置校正柱的平面位置校正方法有反推法和钢钎校正法两种。1) 用反推法校正柱时，先在杯口与柱间空隙小的一边中部放 一个大锤; 然后在另一边杯口上放丝杠千斤顶推动柱，使 之 绕 大 锤旋转以移动柱 脚。如果柱脚卡了石子，应将石子拨走或打碎。 反推法如图 11 所示。3 3吊装技术控制标准每一根预制牛腿柱吊装完成后，都必须符合以下质量要求:1) 牛腿柱垂直度最终允许误差为 H /1 000 以 内，且 不 大 于125 mm。2) 牛腿柱轴线位移最终允许误差为 8 mm。3) 牛腿柱标高最终允许误差为 0 8 mm。3124结语在新建哈尔滨和谐型大功率机车检修基地组合 车 库 工 程 施注：1大锤；2丝杠千斤顶；3木楔图 11 反推法校正柱平面位置2) 钢钎校正法是将钢钎插入基础杯口下部，两边垫以旗形钢 板，然后敲打钢钎移动柱脚。3 2 6 垂直度校正柱子的垂直度是采用敲打杯口楔子或敲打钢钎来进行校正，如图 12 所示。工中，结合实际情 况，充分考虑各方面影响因素，加 强 了 对 预 制混凝土牛腿柱吊装施工的质量控 制; 做到了技术先进合理、组 织 科学有效、安全质 量 受 控; 取得了良好效果，保证了工程质量和 工期。为类似工程 提 供 了 经 验，使得今后同类型工程施工有所 借鉴。参考文献:541李书全 土木工 程 施工M 上 海: 同 济 大 学 出 版 社，2004:325-332关 柯，刘长滨，罗兆烈，等 建筑施工手册M 第 4 版 北京: 中国建筑工业出版社，2003: 837-839贾大多，刘 毅，张凯建 大型混凝土柱吊装施工J 建 筑技术开发，2008( 10) : 86-87赵长虹 单层工业厂房结构的吊装J 辽宁建材，2007( 7) :49-5032311223注：1钢楔；2钢钎；3旗形钢板；4柱中线；5垂直线图