城市轨道交通工程地连墙施工大型钢筋笼制作及下设工艺

城市轨道交通工程地连墙施工大型钢筋笼制作及下设工艺

摘要：纵观我国大中型城市，城市轨道建设对推动城市化的进程起着关键作用。做好城市轨道地基处理工作至关重要。其中城市轨道交通地连墙施工大型钢筋笼制作及下设工艺是城市轨道施工中非常重要的一环。本文就深圳市城市轨道交通7号线皇岗村站工程地下连续墙大型钢筋笼制作及下设工艺进行分析和论述，并提出一些施工中的合理建议。

关键词：城市轨道交通；大型钢筋笼加工制作；八点起吊；整体下设；施工工艺

一、工程概况

深圳市城市轨道交通7号线皇岗村站位于益田路与金田路之间的福民路段，车站主体沿呈东西走向,西接石厦站，东接福民站。本站为地下三层岛式车站，本车站采用地下连续墙和钢管支撑作为围护结构，采用明挖顺筑法施工。主体围护结构地下连续墙设计墙厚1000mm，成槽深度约为23.69m～30.27m。连续墙分幅采用4m和6m标准槽段长度，分别有“—”、“L”、“Z”多种形式，总共104幅，其中，“L”型槽段4幅，“Z”型槽段7幅，“一”字型槽段93幅。

二、钢筋笼型式

钢筋笼型式依据地连墙型式进行加工制作，钢筋笼型式分为“—”、“L”、“Z”三种型式。根据地连墙槽段的施工顺序，钢筋笼分双雌、雌雄、双雄三种钢筋笼样式。双雌段钢筋笼为两侧均布置工字钢；雌雄段钢筋笼为一侧布置工字钢，根据工字钢布置方向又分为左雌右雄、左雄右雌两种样式；双雄段钢筋笼为两侧均未布置工字钢。

三、施工流程

深圳地铁7号线皇岗村站地连墙钢筋加工按照设计图纸和施工规范要求制作，钢筋笼加工制作按以下顺序：先铺设分布筋，再铺设纵向主筋，并焊接牢固，焊接底层保护垫块，然后焊接中间桁架，再焊接上层纵向主筋、中间联结筋和面层分布筋，然后焊接锁边筋（封口筋）、吊筋，最后焊接预埋件（同时焊接中间预埋件定位水平筋）及保护垫块。钢筋笼制作施工流程详见图3-1.

图3-1大型钢筋笼加工制作流程图

四、钢筋笼加工制作

1、钢筋笼加工制作平台

为确保钢筋笼加工制作精度，现场需要设计钢筋笼加工制作平台，保证足够的刚度和强度，并采取防雨、排水措施。钢筋笼加工平台的大小根据钢筋笼尺寸大小而定，皇岗村站钢筋笼加工平台具体搭设方法如下：先建平台底座，采用C20混凝土现浇，顶面抹平。其上固定160型号工字钢，工字钢之间采用ø32螺纹钢拉结稳固，在角钢竖直边缘上按钢筋笼主筋间距焊上小“V”字钢筋或在角钢边上割出豁口，用作下层的钢筋支架，保证钢筋笼主筋间距符合设计要求，上层筋支架则利用纵向桁架筋，辅以提前预制增设辅助卡具确保主筋间距。钢筋笼加工平台示意图如图4-1所示。

图4-1 钢筋笼加工平台示意图

2、钢筋笼加工制作

钢筋笼加工前，应根据设计配筋图，编制钢筋下料表，按表下料。钢筋下料应遵循材料节约和满足设计要求并重的原则。钢筋笼桁架筋和拉筋应在专用模具上加工，保证每片桁架平直，高度一致，拉筋长度一致，钢筋笼定位块采用5mm厚扁钢弯制而成；钢筋笼工字钢提前预制。接头工字钢与水平筋双面焊接，焊接长度≧5d。焊接点数与工字钢和水平筋交叉点数一致。工字钢与钢筋笼外侧连接0.5～1mm厚铁皮，铁皮宽度50cm，长度与钢筋笼一致。

钢筋笼加工制作：先放置下层水平筋，并依次与下层主筋焊接，放置下层定位块。完毕后焊接桁架筋和上层主筋。最后放置上层定位块、预埋件；加工制作过程中应注意钢筋笼靠基坑内侧和靠基坑外侧，一般靠基坑外侧作为下层筋，以方便内侧预埋件安装；钢筋笼的竖向主筋采用直螺纹套筒连接、挤压套筒连接，不采用搭接连接；竖向主筋与水平筋之间间隔点焊，间隔点焊数为总交叉点数的50%，钢筋桁架与钢筋笼交点全部点焊；纵向钢筋的底端距槽底面距离按照设计要求50cm，钢筋笼下端50cm内按1:10收拢，以防吊放钢筋笼时擦伤槽壁，造成坍塌。

钢筋笼加工时，预留导管下设位置，在未预留导管的笼内，为了保证钢筋笼下设稳定性，可增设“X”型拉筋。对“L”型、“Z”型异形钢筋笼，在其内侧纵向每隔2米加2道水平斜拉筋，入槽时割除。

3、钢筋笼加固

考虑到钢筋笼起吊时的刚度和强度，对钢筋笼进行加固。

3.1骨架筋加固

钢筋笼内的纵向桁架根据钢筋笼尺寸一般设置4榀，其余不规则槽段按

1.2～1.5m间距视具体形式布置（“L”、“Z”型），横向桁架根据需要按1榀/5m布置。如图4-3所示。

图4-3 纵向桁架示意图

3.2 剪刀撑加固

剪刀撑设置采用φ28钢筋，与水平面60°角设置，布置在迎土面、背土面两侧，通长布置，如图4-4所示。

图4-4 剪刀撑加固示意图

3.3、吊点加固

在吊点位置处，在幅宽方向上下各增加一根φ28的钢筋与纵向钢筋焊接，作为吊点加固。

图4-5 吊点加固示意图

4、异型钢筋笼

深圳市城市轨道交通7号线皇岗村站地连墙异型槽段11幅，根据异型槽段的施工顺序、槽段的具体尺寸按照施工图纸进行异型槽段钢筋笼加工制作。“L”型槽段4幅， “L”型槽段钢筋笼采取整体焊接，整体安装、整体起吊下设。“Z”型槽段7幅，其中N4、S4钢筋笼骨架高度较大（3.6m），分成整体两个“L”型钢筋笼焊接安装； N26、N32、N48、S27、S33钢筋笼骨架高度较小（2.3～2.5m），采用整体焊接、整体安装。

异型槽段可根据施工现场情况合理安排施工顺序，在确保钢筋笼加工制作方便、起吊下设安全的情况下加工制作为双雄、雌雄及双雌段钢筋笼。

五、钢筋笼吊装

1、吊装验算

（1）设备选用

皇岗村站地下连续墙钢筋笼标准槽段外型尺寸最大为6.1*0.92*32.1m（宽度*厚度*长度），最重为33.94t（S4）。当钢筋笼完全由主吊吊起时，起重垂直高度H=起吊后钢筋笼垂直离地距离（考虑0.5m）+钢筋笼长度（32.1）+扁担梁下钢丝绳到钢筋笼顶距离（3.0m）+扁担梁高度（3.0m）+扁担梁上钢丝绳垂直高度（2.0m）+吊钩底到扒杆顶距离（考虑4.0m）=44.6m。

皇岗村站钢筋笼起吊采用八点法起吊，两台履带吊车一次性整体起吊入槽。主吊采用150T履带吊车、副吊采用80T履带吊车，首先需对所选起吊设备进行验算。

由150吨履带起重机主要技术参数表（如图5-1）查得主臂变幅仰角为-3°～82°，现考虑仰角取α=78°。首先确定主吊机垂直高度，钢筋笼起吊后至少离地0.5m，考虑钢筋笼吊起后防止钢筋笼旋转碰撞主吊臂架，AB距离大于钢筋笼一半宽度3m，取AB=3.5m，详见起吊示意图5-2。根据履带起重机起吊示意图，则：

AC=AB·tan78°=16.5m

CF=16.5+32.1+0.5=49.1m

图5-1 150T履带吊车主要技术参数表

图5-2钢筋笼起吊示意图图 图5-3 150t履带吊车外形尺寸图

由150T履带吊车外形尺寸图（图5-3所示）查得主臂轴离地2.942m，即：

OE=GF=2.942m

CG=CF-GF=46.158m

最后得出： OC=CG/sin78°=47.2m

工作半径OG=CG/tan78°=9.8m

由履带吊性能参数表（如图5-4）查得，起重机主臂L可接49m，工作半径10m。由履带吊性能参数表可知，150t履带起重机接49m主臂，工作半径10m时，最大起重量为59t×0.8=47.2>（34+2.5）=36.5t，满足吊装要求。（钢筋笼重34t，索具重2.5t，起吊荷载按额定起重量的80%考虑）

图5-4150t履带吊车起重性能参数

副吊最大受力出现在钢筋笼起吊到60°角时，最大受力为钢筋笼重量及工索具重量的60%，即Q=（34+2.5）*60%=21.9T根据80t履带吊车起重性能表可查

80t履带吊车接30m主臂可满足吊装要求。

（2）吊点验算

准确计算钢筋笼吊点是大型钢筋笼起吊的关健步骤。以皇岗村站大型钢筋笼N8为例，N8钢筋笼长度30.35m，宽度6.0m。首先计算平幅纵向吊点，如图5-5平幅纵向吊点示意图：

图5-5平幅纵向吊点示意图

+M=-M

其中：+M=(1/2)qL1²;-M=(1/8) qL2²-(1/2)qL1²（q为均布荷载，M为弯矩）

故：L2=2L1,2L1+3L2=H（H为钢筋笼高）

计算得：L1=0.095H，L2=0.269H

以N8钢筋笼计算，可知L1=2.88m，L2=8.16m。可知，选择B、C、D、E点时钢筋笼起吊弯矩最小。实际吊装过程中B、C中心是主吊位置，AB距离影响吊装钢筋笼。根据技术数据和实际吊装经验，在主吊段，B点可向A点移动，移动距离为B点至工字钢顶间距h，确保重心位置不变，起吊安全，同时C点向D点移动相同距离h，则BC=L1+ 2h=8.16+2*1.88=11.92m，再结合实际施工便利，BC段长11m（AC段12m），CD段取5m，在副吊段DE=10m,其他各点位置也做适度的调整，EF段取3.35m。在起吊过程中，B、C为主吊位置，D、E为副吊位置。钢筋笼纵向吊点布置如图5-6所示。

其次计算横向吊点，根据弯矩平衡定律（如图5-7 平幅横向副吊吊点示意图），正负弯矩相等时所受弯矩变形最小的原理，计算如下

+M=-M

+M=(1/2)qL1²;-M=(1/8) qL2²-(1/2)qL1²（q为均布荷载，M为弯矩）

故：L2=2L1，2L1+L2=L（L为钢筋笼宽），可得L1=0.207L，L2=0.586L，可知横向吊点按左右0.207L位置为宜，N8钢筋笼横向吊点L1=1.2m，根据N8钢筋笼布置4片桁架，为起吊安全，吊点布置在桁架上，桁架间距为1.2m。

图5-6钢筋笼纵向吊点布置图

图5-7平幅横副附吊吊点示意图

异型幅槽段钢筋笼除设置纵向起吊桁架、水平桁架和吊点之外，另要增设斜撑杆进行加固，以防钢筋笼在空中翻转角度时以生变形。以双雄段“L”型钢筋笼为例（图5-8 “L”钢筋笼加固筋布置示意图），以水平笼边作为X轴, 转角顶点作为原点，建立X—Y坐标系，假设两翼钢筋笼的厚度分别为D和H，对异型幅横截面求形心：

在形心分别对两条直角边做垂线则为吊点位置。根据实际吊装情况对吊点位置做适当调整。若为雌雄段或双雌段钢筋笼则应同时考虑钢筋笼的重心。合理设置钢筋笼吊点，保证起吊平稳安全。

图5-8 “L”钢筋笼加固筋布置示意图

2、吊装工艺

皇岗村站地下连续墙大型钢筋笼吊装施工工艺见图5-9：

图5-9地下连续大型墙筋笼吊装施工工艺图

钢筋笼吊装方法

钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直。起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡。如图5-10“一”字型钢筋笼吊装示意图：

图5-10 “一”字型钢筋笼吊装示意图

对于异型钢筋笼（“L”型、“Z”型）除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设斜拉钢筋进行加固，以防钢筋笼在空中翻转角度时发生变形。斜撑筋的间隔距离为3000mm一档，在下设过程中进行割除。如图5-11 L型钢筋笼吊装剖面图：

5-11L型钢筋笼吊装剖面图

Z字型钢筋笼可划分为两个L型钢筋笼吊装，如图5-12“Z”型钢筋笼吊装布置图：

图5-12“Z”型钢筋笼吊装布置图

4、吊装安全

为确保起吊安全，在钢筋笼加工制作完成后，先对钢筋笼吊装安全的部位进行质量检查：钢筋笼指定的导管位置处不得布梅花筋、支撑筋等，应确保导管位置的空间，临时布设的加强筋应在钢筋笼下设时预以切除；主吊环位置处两根主筋与分布筋交叉处应双面焊接；由吊环位置起，前九道分布筋与主筋应双面焊接，分布筋封口处应满焊；吊点位置上下三根分布筋与主筋交叉位置应双面焊接，封口筋应满焊；非吊点位置处的分布筋封口处应确保焊缝长度不低于搭接长度50%；确保焊点已按要求焊接，防止在起吊过程中发生因缺焊、漏焊而导致钢筋脱落。

钢筋笼吊装前，由安全员与吊装组人员对吊具进行安全可靠性检查，检查吊具的钢丝绳磨损度是否有断丝现象，卸扣是否变形与滑牙，起吊设备的运转调试是否正常以及设备的吊钩与钢丝绳是否完好，如检查不合格应作报废处理并立即更换相应吊具，检查笼子内有无杂物，避免起吊高空坠落造成人身伤害以确保起吊安全。

六、钢筋笼下设

正式下设钢筋笼前，应先下设试笼，试笼能够正常下设，才能正式下放钢筋笼。钢筋笼的起吊采用2台履带吊（一台50T、一台150T）一次性整体起吊入槽。起吊方法为双吊八点起吊法。

起吊下设步骤分为六步：

第一步：指挥主、副两吊机转移到起吊位置，主吊置于第一根水平筋位置，吊机中心与钢筋笼中心相距10m。副吊置于笼底以上3m处,吊机中心与钢筋笼中心相距8m，起重工分别安装吊点的卸扣后。检查两吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始同时平吊，缓缓将钢筋笼抬离钢筋笼平台。

第二步：钢筋笼抬离钢筋平台后，主吊起钩，根据钢筋笼尾部距地面距离，随时指挥辅机配合起钩。主吊和副吊继续提升，提升过程中根据现场司索工人员信号，保证副吊钢筋笼一端不会碰地，当钢筋笼提成到一定高度后，副吊停止提

升动作。

第三步：钢筋笼立起过程中副吊机顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面，见图6-1。

第四步：钢筋笼直立后，指挥起重工卸除钢筋笼上副吊起吊点的卸扣，然后远离起吊作业范围。主吊缓慢平稳行走至地连墙槽段位置，慢慢将钢筋笼放入槽段，当钢筋笼下放至A吊点，用双拼14#槽钢临时搁置钢筋笼于导墙上，卸掉A吊点卸扣，同时将预留钢丝绳与B吊点钢丝绳用卸扣连接，见图6-2。

第五步：去掉槽钢，钢筋笼继续由主吊下放至B吊点，再用双拼14#槽钢临时搁置钢筋笼于导墙上，然后打开B吊点卸扣，将钢丝绳与吊筋用卸扣连接，见图6-3。

第六步：缓缓起吊抽出槽钢，钢筋笼完全由吊筋4个吊点共同承担受力，再由主吊缓慢将钢筋笼送放到位，见图6-4。

图6-1图6-2图6-3 图6-4

钢筋笼下设过程中平稳入槽，如遇障碍物应重新吊起，查明原因清除障碍物后重新下设。不得强行入槽，不得用重物压沉入槽，不得利用重力冲放。钢筋笼下设完毕，应测量主筋标高，并据此确保预埋件位置符合设计要求。放置扁担，并用水准仪校准槽扁段担顶面高程，确保在同一个水平面上。

七、结束语

深圳市城市轨道交通7号线皇岗村站地连墙大型钢筋笼的加工制作工艺、八点起吊一次性下设的成功经验，为以后大型钢筋笼的制作提供了成熟经验，为后续地连墙施工大型钢筋笼的起吊下设打下了坚实基础。本文所介绍的大型钢筋笼的加工制作工艺流程、八点起吊下设的施工方法具有一定的代表性和实用性。值得在类似城市轨道交通工程项目中借鉴和应用。但是，值得重视的是钢筋笼制作应确保焊接质量，保证起吊安全，方可为施工者带来更好的经济效益和社会影响力。

参考文献：

【1】《工程建设标准强制性条文》（城市建设部分）

【2】《履带起重机安全操作规程》（DL/T 5248-2010）

【3】《建筑机械使用安全技术规程》JGJ 33-2012

【4】《建筑施工起重吊装安全技术规范》（JGJ276－2012）

【5】《起重吊装常用数据手册》 杨文渊编人民交通出版社