李 林（上海申誠隧道軌道交通工程建設(shè)監(jiān)理有限公司， 上海 200070）

0 引 言

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，用地不足問題日益突出，地下空間的開發(fā)成為解決用地矛盾的有效手段，地下三四層已經(jīng)屢見不鮮。隨著地下空間往深處延伸，圍護結(jié)構(gòu)的施工難度也逐漸增大。地下連續(xù)墻作為一種常見的圍護形式，其施工深度已經(jīng)拓展到 100 m 以上。超深地下連續(xù)墻鋼筋籠具有超長、超重等特點，施工中需要使用大型起重設(shè)備進行吊裝，施工安全風險較大。國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)生多起鋼筋籠吊裝事故，造成了較大的社會和經(jīng)濟損失。

本文以某國家重點工程中超深地下連續(xù)墻鋼筋籠吊裝為例，對超長超重鋼筋籠吊裝所涉及的各項主要的安全數(shù)值進行驗算，對吊裝過程中的風險點進行識別，并從事前、事中對鋼筋籠吊裝進行控制，針對性地提出了應(yīng)對方法，確保超長超重鋼筋籠吊裝過程中安全可靠，避免事故的發(fā)生。

1 工程概況

本工程地下連續(xù)墻深 86 m，鋼筋籠長 85.45 m。地下連續(xù)墻垂直度設(shè)計要求控制在 1/1 000 以內(nèi)。鋼筋籠分 3 節(jié)制作，分別吊裝，單節(jié)最重 83 t、整幅最重 126 t。

本工程地下連續(xù)墻的鋼筋籠有一字幅和轉(zhuǎn)角幅兩種類型。表1、表2 和表3 分別列出了各類型地下連續(xù)墻鋼筋籠參數(shù)、主要吊裝機械選型和吊索具選型。

表1 地下連續(xù)墻鋼筋籠參數(shù)表

表2 地下連續(xù)墻主要吊裝機械匯總表

表3 地下連續(xù)墻主要吊索具匯總表

鋼筋籠在起吊過程中不可避免會產(chǎn)生變形。為防止變形過大影響吊裝安全，對各種形狀的鋼筋籠設(shè)置縱、橫向桁架，以提高鋼筋籠的整體剛度。一期槽鋼筋籠設(shè) 4 道縱向桁架，二期槽鋼筋籠設(shè) 2 道縱向桁架（桁架數(shù)量根據(jù)鋼筋籠現(xiàn)場實際寬度和鋼筋籠重量而定）。鋼筋籠縱向桁架由 φ32“X”型鋼筋構(gòu)成，橫向桁架由 φ32@3 000“X”型鋼筋構(gòu)成。

2 吊裝方案設(shè)計

安全、可靠的方案是超長超重鋼筋籠吊裝安全的前提。編制方案時，應(yīng)對影響鋼筋籠吊裝的安全的重要施工參數(shù)進行驗算，包括地基承載力、起吊設(shè)備的性能、吊點數(shù)量、吊點形式、吊索具等。

2.1 吊車起重量驗算

（1）吊車配置如表4 所示。

表4 鋼筋籠吊裝設(shè)備一覽表

（2）500 t 主吊起重能力驗算。作為起吊上、中、下 3 節(jié)鋼筋籠的 500 t 主吊，存在以下不利情況。吊起上節(jié)鋼筋籠在槽段上完成對接，拎起整幅鋼筋籠時：500 t 吊車臂桿 60 m，回轉(zhuǎn)半徑 14 m；最大起重量（P）＝162.7 t（設(shè)備工況荷載表查得）；鋼筋籠重量（WT）＝126 t（含索具 6 t）。P＞W(wǎng)T，故滿足要求（主吊單機起吊整幅鋼筋籠）。吊起中節(jié)鋼筋籠帶載行走時：中節(jié)鋼筋籠重量（WT）＝84 t（含索具 6 t）；最大起重量（P）＝162.7×70%＝113.89 t，大于中節(jié)鋼筋籠重量，故滿足要求（吊車帶載行走安全系數(shù)為 0.7）。

（3）260 t 副吊起重能力驗算。在起吊上、中、下節(jié)鋼筋籠的 260 t 副吊中，最不利的工況是作為起吊中節(jié)鋼筋籠的副吊。260 t 吊車臂桿 50 m，回轉(zhuǎn)半徑 12 m，最大起重量（P）＝97.8 t（設(shè)備工況荷載表查得）；鋼筋籠重量（WT）＝84 t（含索具 6 t）；260 t 吊車允許起重量（P）＝97.8×80%＝78.24 t（雙機抬吊時，抬吊折減系數(shù)為 0.8）；260 t 吊車承擔的最大重量（WT）＝84×70%＝58.8 t。P＞W(wǎng)T，故滿足要求（260 t 吊車作為副吊，在抬吊鋼筋籠過程中所承擔最大的重量不大于鋼筋籠重量的70%）。根據(jù)上述驗算，主吊和副吊均能滿足本工程所有鋼筋籠雙機起吊且能夠負載行走的要求。

2.2 地基承載力驗算

地基承載力不足會帶來鋼筋籠吊裝和吊車負載行走過程中發(fā)生吊車傾覆風險，因而在編制吊裝方案時應(yīng)同時驗算地基的承載力。

根據(jù)重型機械承載道路的結(jié)構(gòu)，本工程的施工道路基層采用 50 cm 厚道渣。換填的道渣基層級配壓實指標按道路工程技術(shù)規(guī)程中有關(guān)基層施工的要求執(zhí)行。

面層采用 C30 混凝土，澆筑厚度為 30 cm，配筋為 16@200 mm 雙層雙向的鋼筋混凝土路面，混凝土的最大集中反力

式中，F(xiàn)cd——混凝土最大集中反力；βh——對于厚度＜300 mm 時，取 1；厚度 ≥ 300 mm 且≤ 400 mm 時，取 1.1；Ftd——軸心抗拉應(yīng)力（查閱 GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，取 2.2 N/mm2）；H——厚度。

每平方米能承受 61 t。500 t 履帶吊兩條履帶面積為 25.428 m2，考慮吊車在帶載時接地的不充分性，履帶觸地面積一般按 2/3 計算，故接地面積＝25.428×2/3＝16.952 m2。最大起吊工況為 500 t 吊車滿載后（鋼筋籠 126 t、自重 394 t）總重量為 520 t，520/16.952＝30.67 t，小于允許負荷 61 t。因此，路面滿足吊車行走安全的要求。

2.3 吊點驗算

鋼筋籠上的吊點承擔吊裝時鋼筋籠的全部重量，吊裝過程中吊點部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，吊點強度不足，存在吊點斷開、鋼筋籠變形、散架、墜落等安全風險。在吊點設(shè)計上，除了考慮滿足吊裝安全要求以外，還應(yīng)盡可能地減少吊裝過程中鋼筋籠產(chǎn)生的變形。吊點驗算時必須驗算吊點自身的強度和鋼筋籠連接節(jié)點的強度。

2.3.1 鋼筋籠吊點的布置

地下連續(xù)墻的鋼筋籠分為 3 節(jié)制作（見圖1 和圖2）。

圖1 一期槽鋼筋籠吊點布置圖

圖2 二期槽鋼筋籠吊點布置圖

2.3.2 吊點形式

（1）吊點鋼板。上、中節(jié)鋼籠主吊吊點采用 60 mm 鋼板，下節(jié)鋼籠第一道吊點采用 30 mm 鋼板，鋼板和上下排桁架主筋焊接牢固。

（2）吊點鋼筋。上、中節(jié)鋼籠副吊吊點與下節(jié)鋼籠第二至第五道吊點均采用 Φ40 圓鋼，圓鋼吊點和桁架上、下排主筋焊接牢固。

2.3.3 吊點鋼板驗算

60 mm 吊點鋼板受力最大的情況是：一期槽上節(jié) 4 塊吊點鋼板 8 個吊孔承擔整幅鋼筋籠重量，即每個孔承受126/8＝15.75 t；二期槽上節(jié) 2 塊吊點鋼板 4 個吊孔承擔整幅鋼筋籠重量，即每個孔承受 68/4＝17 t。因此，按照二期槽情況進行驗算。

（1）設(shè)計參數(shù)。鋼筋籠重（WT）＝68 t；吊點鋼板承受最大鋼筋籠重量時的吊點數(shù)量（Nh）為 2；主吊第一道吊點鋼板荷載（P）＝WT/2/Nh＝68/2/2×1 000＝17 000 kg，即 166 600 N。

（2）吊點鋼板計算。①孔壁處剪應(yīng)力的相關(guān)參數(shù)：吊耳板寬度（B）為 400 mm；吊板半徑（R）＝B/2＝200 mm；吊孔半徑（r）為 75 mm；安全系數(shù)（Fox）為 4；吊點鋼板抗剪面積（S4）＝（R-r）×δ ＝（200－75）×60＝7 500 mm2；孔壁處剪切力設(shè)計應(yīng)力（τds）＝τ×Fox；抗剪強度設(shè)計值（ft）＝ 120 MPa（鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范）。②孔壁處剪應(yīng)力（τ）的計算：τ＝P/S4＝166 600/ 7 500＝22.2 MPa；τds＝τ×Fox＝22.2×4＝88.8 MPa。τds＜ft（88.8 MPa＜120 MPa），因此，滿足吊裝要求。

2.3.4 吊點鋼筋驗算

吊點鋼筋受力最大的情況是：一期槽中節(jié)鋼籠副吊 12 個吊點承受中節(jié)鋼籠 70% 的重量，即 78×70%/8＝6.825 t；二期槽中節(jié)鋼籠副吊 6 個吊點承受中節(jié)鋼籠 70% 的重量，即 39×70%/4＝6.825 t。

（1）相關(guān)參數(shù)：吊點鋼筋最不利情況下受力（P）＝6.825 t；每個吊點鋼筋抗剪面積（S2）＝20×20×3.14＝1 256 mm2；鋼筋抗剪（fs）＝120 N/mm2。

（2）吊點鋼筋抗剪（fv）計算：fv＝S2×fs＝1 256× 120/9.8/1 000＝15.38 t；fv/P＝15.38/6.825＝2.25。因此，滿足 2 倍安全系數(shù)的吊裝要求。

2.4 擱置鋼板形式及計算

在下放鋼筋籠過程中，換鋼絲繩時需要將鋼筋籠臨時擱置在導墻上而必須在鋼筋籠上安放臨時擱置鋼板。鋼筋籠最終下放到設(shè)計標高后，需要最終擱置鋼板將鋼筋籠固定在設(shè)計標高（見圖3）。擱置鋼板的強度不滿足要求會產(chǎn)生擱置點部位鋼筋籠變形、散架、鋼筋籠突沉等安全風險。

圖3 擱置鋼板示意圖

2.4.1 擱置鋼板的布置

本工程臨時擱置鋼板厚 20 mm、高 100 mm、寬 200 mm。最終擱置鋼板厚 60 mm、高 400 mm、寬 400 mm，開孔直徑 150 mm。

2.4.2 擱置鋼板計算

擱置鋼板受力最大情況是：一期槽上節(jié)鋼筋籠第一道最終擱置時承受整幅鋼筋籠重量即 126 t。

（1）參數(shù)：單塊擱置鋼板承受最大（P）＝WT/8＝126/8＝15.9 t；單塊擱置鋼板抗剪截面積（S3）＝100× 20＝2 000 mm2；鋼板抗剪（Fs）＝120 N/mm2。

（2）臨時擱置鋼板計算：每塊擱置鋼板允許抗剪（Fs）＝S3×fs/9.8/1 000＝24.5 t；Fs＞P（24.5 t＞15.9 t）。滿足要求。

最終擱置鋼板受力最大情況是：承受上節(jié)、中節(jié)和下節(jié)整幅鋼筋籠重量即 126 t。受力情況同臨時擱置鋼板，但厚度尺寸均大于臨時擱置鋼板，所以不再重復計算。

2.5 主鋼絲繩強度驗算

扁擔上方主鋼絲繩選用規(guī)格，使用 6 股×37＋1 的鋼芯鋼絲繩，公稱抗拉強度 1 700 MPa，單根長 5 m，對折使用，鋼絲繩直徑 65 mm，工作角度為 75°。

鋼絲繩破斷拉力總合（Fg）＝2 900 kN（起重吊裝常用計算手冊查得）；換算系數(shù)（a）＝0.82（建筑施工手冊，第四版）；鋼絲繩的安全系數(shù)（K）＝6（建筑施工手冊，第四版）；單根鋼絲繩最大受力（F1）＝126/4＝31.5 t；鋼絲繩允許拉力（[Fg]）＝ a×Fg/K ＝0.82×2 900/6＝39.6 kN。

因為[Fg]×Sin75°＞F1（39.6×Sin75°＝38.25 t＞31.5 t），所以選用的吊點鋼絲繩滿足要求。

2.6 吊索具驗算

吊索具的驗算應(yīng)包含主吊、副吊配置的全部鋼絲繩、卸扣、鋼扁擔、滑輪等內(nèi)容，因吊索具強度不足、型號不匹配而造成吊裝事故屢有發(fā)生。以一期槽卸扣強度驗算為例，分析如下。

（1）一期槽鋼筋籠含索具重量 126 t，主吊扁擔上方卸扣最終是 2 個卸扣吊起整幅鋼筋籠的重量，角度 75°；副吊扁擔上方卸扣是 2 個卸扣承擔中節(jié)鋼筋籠 78 t 的 70%。

（2）主吊扁擔上方卸扣選擇 100 t 卸扣，100×2× Sin75°＝193 t＞126 t，因此滿足要求；副吊扁擔上方卸扣選擇 55 t 卸扣，55×2×Sin75°＝106 t＞78×70%＝54.6 t，因此滿足要求。

（3）一期槽上、中節(jié)第一道卸扣選擇 50 t 卸扣，50×8＝400 t＞126 t，因此滿足要求。

（4）其余卸扣均選擇 25 t 卸扣，受力最大情況是中節(jié)第二道承擔中、下兩節(jié)鋼籠重量的一半，25×4＝100 t ＞108×50%＝54 t，因而滿足要求。

3 超長超重鋼筋籠吊裝安全保證措施

3.1 起重吊裝前的安全保證措施

（1）根據(jù)專家評審意見修改和完善專項方案，并經(jīng)施工單位技術(shù)負責人、項目總監(jiān)和建設(shè)單位項目負責人簽字后，方可組織實施。起吊前必須填寫吊裝令，由項目經(jīng)理簽發(fā)后方可起吊。

（2）根據(jù)現(xiàn)場人員安排建立現(xiàn)場安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，明確安全責任并簽署安全生產(chǎn)崗位責任書，對起重吊裝作業(yè)進行過程管理。

（3）起重吊裝前做好施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)宣傳教育和管理工作，對分包人員做好吊裝施工安全技術(shù)交底工作，明確施工內(nèi)容及國家地方規(guī)定的條例、上級公司的有關(guān)規(guī)定及企業(yè)的規(guī)章制度。

（4）起重機的指揮人員須經(jīng)培訓取得操作證后方可擔任指揮。

（5）每日由當班施工班長根據(jù)當時施工條件及作業(yè)環(huán)境進行班前講話，明確當日工作事項及安全事宜。

（6）鋼筋籠起吊前，對鋼筋籠制作必須實行三檢制，即班組自檢、現(xiàn)場技術(shù)員復查和專職人員專檢。檢查內(nèi)容如下：

①吊點和擱置板的焊接情況是否滿足質(zhì)量要求；

②檢查吊具、索具、卸克是否完好；

③檢查鋼籠內(nèi)散落的鋼筋頭及其他物品并及時清除，以防起吊時墜落傷人；

④檢查設(shè)備的卷揚筒的安全情況是否可靠；

⑤檢查鋼絲繩有無損傷，若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時更換；

⑥檢查主筋的脛是否有損傷、裂紋，吊鉤保險是否完好；

⑦檢查吊鉤的上限位是否靈敏有勁、設(shè)備有無異常；

⑧起重機械就位的位置是否準確，地面是否堅硬；

⑨起重司機、指揮、現(xiàn)場安全員是否到位，司機、指揮、安全員是否持證上崗；

⑩起重機的變幅指示器、力矩限制器以及各種行程限位開關(guān)等安全保護裝置是否齊全完整、可靠，不得隨意調(diào)整和拆除，嚴禁用限位裝置代替操縱機構(gòu)；

?對周圍環(huán)境進行檢查，應(yīng)按規(guī)定設(shè)置吊裝警戒區(qū)域。

（7）檢查完畢后報監(jiān)理工程師驗收，然后由項目經(jīng)理簽發(fā)吊裝令，之后方可起吊。

（8）對已成槽還沒有吊籠入槽的置放時間較長的槽段應(yīng)增加安全防護欄桿或者鐵板，確保人員的安全，同時采取清孔換漿措施，以提高泥漿質(zhì)量，降低槽壁坍塌風險。

（9）鋼筋籠吊裝時期應(yīng)做好氣象資料調(diào)查，避免產(chǎn)生短期的大風影響，以防產(chǎn)生不必要的風險。

3.2 起重吊裝過程中安全管理措施

（1）每次吊裝前應(yīng)對鋼絲繩等吊索具進行檢查，檢查斷絲情況、磨損程度、腐蝕情況、潤滑狀態(tài)、變形及其他異常現(xiàn)象、重型套環(huán)連接部位的緊股狀況，同時做好警戒和監(jiān)護工作。

（2）鋼筋籠在吊裝前必須進行試吊，檢查是否符合安全要求，確認安全后方可正式進行吊裝作業(yè)。

（3）鋼筋籠起吊作業(yè)尤其是雙機抬吊過程，必須在專人指揮下進行，現(xiàn)場做到定機、定人、定指揮；嚴格控制吊車回轉(zhuǎn)半徑，嚴禁高空拋物，以免傷人。

（4）起重機作業(yè)時，重物下方不得有人；嚴禁用非載人起重機載運人員。

（5）在鋼筋籠吊放過程中，若需要在高空拆換吊點鋼絲繩，則人員必須系好安全帶。

（6）吊車穿越導墻時應(yīng)鋪好鋼板，制作導墻時應(yīng)加強該區(qū)域配筋；布置雙層雙向鋼筋網(wǎng)片，加密混凝土支撐。確保吊車經(jīng)過導墻時的安全。

（7）吊車在高壓走廊邊作業(yè)時必須保持平穩(wěn)，工作半徑必須控制在允許范圍內(nèi)，避免對高壓線造成破壞；安排專人進行監(jiān)督，以防傾覆。

（8）在吊車上安裝近電報警裝置，當?shù)踯嚤蹢U進入危險區(qū)域時，立即報警提醒操作人員及指揮、管理人員。

（9）起重吊裝作業(yè)必須嚴格遵守起重“十不吊”的規(guī)定。

4 超長超重鋼筋籠吊裝故障原因分析及應(yīng)對措施

4.1 吊車傾覆失穩(wěn)

（1）發(fā)生的原因：方案編制不合理，起重機械設(shè)備不能完全滿足起吊要求；起重吊車行走地面未采取硬化措施；現(xiàn)場在未采取任何輔助措施的前提下超負荷吊裝。

（2）應(yīng)對的措施：合理編制方案，考慮一定安全系數(shù)富裕，并且經(jīng)過專家評審后方可予以實施；認真執(zhí)行每一步操作規(guī)程；起吊前精確掌握吊車的起吊位置，檢查吊車處于起吊準備狀態(tài)；現(xiàn)場硬化，起重機械運行處于水平地面，負重行走線路路面要堅實平整；整幅起吊前進行試吊，檢查是否符合安全安全要求，確認安全后方可正式進行吊裝作業(yè)。

4.2 設(shè)備故障

（1）發(fā)生的原因：起重機械進場未進行驗收，導致設(shè)備帶病工作；沒有及時對設(shè)備進行檢修；為滿足工期需求，起重機械長期超負荷運作；現(xiàn)場備品備件考慮不足。

（2）應(yīng)對的措施：機械進場經(jīng)檢查驗收合格且各方確認后方可允許使用；定期對起重設(shè)備設(shè)施進行維修保養(yǎng)，現(xiàn)場備足備品備件；合理編制方案，考慮一定安全系數(shù)富裕，并且經(jīng)過專家評審后方可予以實施；整幅起吊前進行試吊，檢查是否符合安全安全要求，確認安全后方可正式進行吊裝作業(yè)。

4.3 第一道吊點范圍鋼籠頭部向上彎曲

（1）發(fā)生的原因：未嚴格按照施工組織設(shè)計的要求，進行吊點布置和對鋼筋籠進行加強；鋼籠吊到空中發(fā)現(xiàn)有變形現(xiàn)象仍強行吊起；縱橫向桁架軟弱，桁架和分布筋電焊不牢固，吊點鋼筋焊接不牢固。

（2）應(yīng)對的措施：合理編制方案和設(shè)置吊點；現(xiàn)場嚴格按照要求布置吊點和加強鋼筋籠；加強第一道吊點的橫向桁架；主吊前兩道吊點范圍的桁架鋼筋、主筋和分布筋全部電焊加固，桁架鋼筋和分布筋相交的兩個點全部焊接；起吊鋼籠時，先將鋼籠整體拎高 30 cm，觀察有無變形或電焊崩開現(xiàn)象，若有，則下放鋼籠加固后繼續(xù)起吊；用神仙葫蘆和千斤頂將已彎曲的鋼籠調(diào)直加固。

4.4 主吊和副吊之間的鋼筋籠部分發(fā)生彎曲、斷裂

（1）發(fā)生的原因：未嚴格按照施工組織設(shè)計的要求布置吊點和加強鋼筋籠；鋼籠吊到空中發(fā)現(xiàn)變形仍強行吊起；鋼籠較寬且縱向桁架薄弱；主吊和副吊之間的距離過長；起吊過程中兩部吊車配合不當；桁架鋼筋、分布筋與鋼筋籠焊接不牢固。

（2）應(yīng)對的措施：立即疏散附近施工人員；將鋼筋籠放到地上，對變形鋼筋籠進行整形、加固后再重新起吊；增加縱向桁架數(shù)量；調(diào)整吊點位置，將主吊和副吊之間的距離調(diào)整到合理位置。

4.5 轉(zhuǎn) L 幅鋼筋籠“包餃子”

（1）發(fā)生的原因：未嚴格按照施工組織設(shè)計的要求，進行吊點布置和對鋼筋籠進行加強；鋼籠吊到空中發(fā)現(xiàn)有變形現(xiàn)象仍強行吊起，鋼筋籠發(fā)生傾翻；斜撐拉桿強度不夠或焊接不牢固；轉(zhuǎn) L 幅內(nèi)邊的分布筋未與所經(jīng)過的鋼筋焊接牢固。

（2）應(yīng)對的措施：立即疏散附近施工人員，下放鋼筋籠然后進行調(diào)整；合理設(shè)置斜撐拉桿，當發(fā)生扭曲后，可先用神仙葫蘆或千斤頂校直，然后著重加強每一道吊點之間的斜撐；如果轉(zhuǎn) L 幅一邊豎起較高，為避免在開始起吊過程中豎起來的邊向一邊側(cè)翻，可用副吊的副鉤吊一根鋼絲繩拉住鋼籠。

5 結(jié) 語

隨著深基坑施工技術(shù)的日益發(fā)展，地下連續(xù)墻也朝著長度更長、質(zhì)量更優(yōu)的趨勢發(fā)展，而鋼筋籠吊裝的風險也日益增大。只有制定合理安全的鋼筋籠吊裝方案并加強現(xiàn)場安全風險管控，才能大大減少事故的發(fā)生，確保整個工程的安全。