周榆翔 李兵 王仁旺
（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 611730）
[摘要]：目前综合管廊施工主要采用吊装的设备主要有汽车吊、履带吊、龙门吊，装配式构件逐渐有分片式结构代替整体式结构的发展趋势。本文对“装配式预制综合管廊吊装技术研究”进行了深入、系统的研究，形成的相关技术为装配式预制综合管廊吊装技术提供理论与实践参考依据。
[关键词]：预制构件 装配式 起吊技术
1 前言
近年来，中国经济发展开始转型，发展更加注重绿色、环保、可持续，建筑业面临人工成本剧增，环境污染严重，发展方式急需转型的难题，装配式建筑被提上日程。
2016年9月，《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》提出了发展装配式建筑的重点任务。2017年2月，《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》提到，要进一步推广智能和装配式建筑。2017年3月，住房和城乡建设部出台《“十三五”装配式建筑行动方案》，指出具体工作目标，住房城乡建设部2017年8月17日《住房城乡建设科技创新“十三五”专项规划》（建科[2017]166号）装配式建筑成下阶段工作重点。到2020年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上，积极推进地区达到15%以上，鼓励推进地区达到10%以上。近两年以来，随着国家政策的落地，装配建筑的比例成为城市考核的重要指标，各城市装配式项目建设节奏加快，装配式建筑数量迅速上升。
2 工程概况
本项目为绵阳科技城集中发展区核心区综合管廊及市政道路建设工程（PPP）项目，其中地下综合管廊项目建设总规模33.654km（其中包含城市给水、热力、燃气、电力、电信、雨水、污水等七大类管线），包含两舱室、三舱室、四舱室、五舱室；
管廊预制标准段设计每30m、36m设为一个标准段，标准段每6m为一个标准模块，标准段间设置变形缝，管廊每6m标准模块中进行构件拆分，拆分后分别为外墙板、内墙板、顶板，外墙板尺寸：4×5.7m，最大总量23.8t，内墙板尺寸：3.26×5.98m，最大总量12.3 t，顶板尺寸：3×11.3m，最大总量27.79t。
3 吊装设备选择
3.1 履带吊起重机选择
管廊预制件吊装施工机械选择履带吊；现场沿线预制构件到场卸车选择100t汽车吊等其他型号辅助吊装设备。
预制构件段构件起重安装须确保施工进度及后续工序的有效实施，每个预制作业段累计长度达到300m，确保起重机械设备的有效利用；现场采用2台履带起重机械，形成流水作业，预制外墙板重量大，中隔板及顶板重量较小，现场采用不同型号的起重设备，一台起重设备负责外墙板安装施工，混凝土底板施工完成并达到设计要求强度后，后续进场一台起重设备负责中隔板及顶板安装施工，确保满足现场安装构件需求。
3.2 龙门吊起重机选择
绵安二快、龙界路路段沿线地势较平坦，根据现场情况、构件的起吊重量，在绵安二快桩号段K13+300~K14+337，龙界路桩号段K1+750~K2+800 ，采用龙门吊进行预制构件安装施工；
3.2.1 轮胎式龙门吊
龙门吊设计按三舱管廊基坑设计宽度，基坑底宽度10.8m，基坑上口宽度17.7m，龙门吊行走部位于基坑上口边缘不小于3.5m，龙门吊主跨宽度32m；行走部位于基坑两侧，行走部采用双排轮胎式；龙门吊行走区域采用挖掘机设备进行基础平整并压实，宽度2.3m，位于预制段施工区域采用C20混凝土浇筑宽1.6m、厚20cm混凝土板，绵安二快K11+300~K14+337施工段，预制装配段长度1.626km。
1）龙门吊参数
龙门吊采用两台32t起升机构，龙门吊有效起升高度9m，满足起重高度要求，行走部采用轮胎16个，轮胎型号1000×200mm。
2）预制构件安装方法
外墙板构件运输车辆进场后采用龙门吊两台32t起升机构，采用专用吊环连接墙板顶4个吊点与墙板侧面4个吊点，吊钩同时起吊距离车箱板200mm后，移动起升机构将墙板吊装至地面200mm后进行构件控制翻转，主钩提升、副钩辅助直至墙板垂直，墙板就位安装，完成墙板支撑固定与垂直度调整符合要求后卸除起吊装置。
3.2.2 轨道式龙门吊
龙门吊设计按四舱管廊基坑设计，龙门吊采用高低腿形式，主跨宽度26.6m，悬挑8m，行走部一侧位于管廊基坑1m施工工作面，按照图纸要求地基承载力不小于160Kpa，并采用C15混凝土进行硬化，行走部采用型号43钢轨与220×160mm枕木，宽0.8m；另一侧龙门吊行走区域采用挖掘机设备进行基础平整并压实，位于预制段施工区域采用C20混凝土浇筑宽度1.5m、厚20cm混凝土板，绵安二快K1+750~K2+280施工段，预制装配段长度444m。
1）龙门吊参数
龙门吊采用两台32t起升机构，龙门吊有效起升高度9m，满足起重高度要求，行走部采用轮胎16个，轮胎型号1000×200mm。
2）预制构件安装方法
外墙板构件运输车辆进场后采用龙门吊两台32t起升机构，采用专用吊环连接墙板顶4个吊点与墙板侧面4个吊点，吊钩同时起吊距离车箱板200mm后，移动起升机构将墙板吊装至地面200mm后进行构件控制翻转，主钩提升、副钩辅助直至墙板垂直，墙板就位安装，完成墙板支撑固定与垂直度调整符合要求后卸除起吊装置。
4 起重钢丝绳及卡环选择
4.1起重钢丝绳计算
1）顶板起重吊钩连接横梁部分钢丝绳选择
起重机与横梁吊钩采用4个吊点、起重量按预制构件重量最大进行验算，顶板最大重量：27.79t，横梁重量2.6t计算：
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Pg：钢丝绳破断拉力总和；
Sb：钢丝绳破断拉力；
S：钢丝绳允许拉力；
a：考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61、钢丝绳，a分别取0.85、0.82、0.80；
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K1：钢丝绳使用安全系数，作吊装（无绕曲时）取5~7；
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d：钢丝绳直径；
吊索拉力计算
G：16.83+1.95=187.8t
吊索拉力F=53.94kN小于φ31（6×19）钢丝绳的允许拉力68.07kN选取规格为φ31（6×19）公称抗拉强度＞1400N/mm2的钢丝绳的钢丝绳吊装满足要求！
2）顶板与横梁连接构件钢丝绳选择
顶板最大重量：27.79t；每块板8个吊点；
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吊索拉力计算
吊索拉力F=34.74kN小于φ23（6×19）钢丝绳的允许拉力37.47kN选取规格为φ23（6×19）公称抗拉强度＞1400N/mm2的钢丝绳的钢丝绳吊装满足要求！
4.2卡环安全荷载计算
4.2.1顶板吊装卡环
1）两、三舱吊钩与吊装横梁连接卡环选型，按4个吊点计算(按最大顶板重量16.83t+1.95t=18.78t)；
2）顶板与吊装横梁连接卡环选型，按8个吊点计算(按最大顶板重量16.83t)；
3）四、五舱吊钩与吊装横梁连接卡环选型，按4个吊点计算(按最大顶板重量27.79t+2.6t=30.39)；
4）顶板与吊装横梁连接卡环选型，按8个吊点计算(按最大顶板重量27.79t)；
4.2.2墙板吊装卡环
1）吊钩与吊装横梁卡环选型，按2个吊点计算（按最大墙板重量23.8t+0.53t=24.33t）
2）侧墙与吊装横梁卡环选型，按4个吊点计算（按最大墙板重量23.8t）
Qb：卡环的安全荷重，N；
d1：卡环横销直径，mm；
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5 吊装横梁选择
5.1 吊架一
主梁工字钢采用40b#，材质Q235B；副梁工字钢20b#，材质Q235B；最大荷载500KN平均作用于8个吊点位置荷载62.5KN。
5.1.1 建模（荷载+自重）
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5.1.2 分析
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吊架最大弯曲应力：47.1MPa<容许弯曲应力215 MPa，最大变形0.5mm<845/400=2.1mm，反力128.7KN，即吊点位置吊环等满足128.7KN的荷载。
5.2 吊架二
主梁工字钢采用40b#，材质Q235B；最大荷载500KN平均作用于4个吊点位置荷载125KN。
5.2.1 建模（荷载+自重）
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5.2.2 分析
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吊架最大弯曲应力：89.7MPa<容许弯曲应力215 MPa，最大变形1.4mm<3700/400=9.25mm，反力251.9KN，即吊点位置吊环等满足251.9KN的荷载。
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6 支撑选择
6.1 内墙斜支撑选择
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内墙尺寸6m*3.26m*0.25m，倾斜角度3度，撑杆无缝钢管Φ48*2.5，斜撑杆支撑角度与地面夹角约为60度；斜支撑长度两种尺寸：2.9m/1m，许容长细比取值为150，即斜支撑主要构件的回转半径大于2900mm/150=19.33mm或1000mm/150=6.67mm；墙与地面接触取一条边作为支撑点计算。
建模如下：
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最大等效应力为69.3MPa < 容许应力215 MPa
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最大无缝管位移0.5mm<容许变形1000/400=2.5mm
支撑反力：
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最大反力为墙支点处114.64KN；斜支撑支点最大反力为5.315KNKN
屈曲分析：
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6.2 外墙支撑选择
外墙尺寸6m*3.94m*0.35m，倾斜角度3度，撑杆无缝钢管Φ89*8，，斜撑杆支撑角度与地面夹角约为60度；斜支撑取最长约4m，许容长细比取值为150，即斜支撑主要构件的回转半径大于4000mm/150=26.67mm；墙与地面接触取一条边作为支撑点计算
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建模如下：
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计算结果：最大等效应力
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最大等效应力为107.66MPa < 容许应力215 MPa
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最大无缝管位移：4.02mm<容许变形4000/400=10mm
支撑反力：
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最大反力为墙支点处179.65KN；斜支撑支点最大反力为17.605KNKN
屈曲分析：
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屈曲分析：临界荷载系数10.5，即最接近失稳特征值
7 起重设备地基承载力及构件计算书
7.1 地基承载力计算
按最大五舱顶板起重量及使用吊车计算，吊车履带长度8.888m，履带宽度为1.1m，两履带中心距离为7.2m，起重机自重200t，地基承载力计算按最大起重量34.62t时计算，如起吊34.62t顶板地基承载力满足要求，则其余均满足要求。
考虑起吊墙板在起吊过程中的动载力，取动载系数为1.2，按侧面吊装最不利工况考虑，支点2受力，支点1不受力（如下图），则由力距平衡原理可以得出靠近基坑侧处履带压力为：M2=M1+M3，求得支点2最大支反力Rmax。
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Rmax×7.2m=200t×3.6m+1.2×34.62t×19.0m
可得：Rmax=209.63t。
履带吊履带采用路基板分散承载力，单个路基板长度为12m，宽度为2.4m，承压面积S即为路基板面积：
起重机械路基板面积：S=12×9.2=110.4m2；
基底平均压力计算：209.63/110.4×10=18.98Kpa
根据工程地质勘察报告，现场符合粉质黏土⑦，承载力基本容许值150kpa，大于18.98Kpa；地基承载力满足要求！
总结
本文对“装配式预制综合管廊吊装技术”进行了深入、系统的研究，形成的相关技术不仅在绵阳科技城集中发展区核心区综合管廊及市政道路建设工程（PPP）项目得以成功应用。该技术的成功实施，多家单位到其项目调研学习，在国内装配式管廊行业产生了较大影响；本技术为同类工程的施工提供了成功的借鉴，积累了宝贵的经验，对推动我国地预制装配式综合管廊的建设将产生重要作用和较大影响，具有极大地推广价值。