大型预制构件钢筋笼吊装及存放研究

1　工程概况

长春地铁2号线砼构件项目部主要施工任务是为长春地铁2号线5座预制装配车站制作构件，工程数量为374环，工期为1年。预制拼装车站标准环由A、B1、B2、C1、C2、D1（D2）、E1（E2）7块预制构件拼装，出入口环由A、B1、B2、C3、C4、F1、F2、D1（D2）、E1（E2）9块预制构件拼装，预制装配段车站主体宽度为20.5m，高度为17.45m，环宽2m。预制块拼装时榫头在前，榫槽在后；车站拼装采取左偏环与右偏环一替一环交错拼装，各预制块环缝均采用通缝拼装，纵缝除顶拱D、E块采用错缝拼装外，其余均采用通缝拼装；出入口环除侧墙C3、C4及出入口环框F拼装4环为一个循环外，其余各块均按标准环要求进行拼装。

2　研究背景

该地铁工程项目中，一座装配式车站需要60～100环预制构件拼装而成，考虑到拼装累积误差及地下车站防水要求，为了保证安装精度和防水可以达到规定要求，该车站地铁装配式车站对预制构件精度要求极高。

根据规范要求，单个预制块成品制作的允许误差如下：长度允许误差：-3.0～+1mm；高度允许误差：-2.0～+1mm；宽度允许误差：-1.5～+1mm；纵向、环向平整度允许误差：0～2mm；榫槽尺寸公差：±1.0mm；定位销孔尺寸公差：0～0.5mm；防水凹槽尺寸公差：-0.5mm～+1.0mm；预紧装置孔、螺栓套及定位销孔位中心距偏差：±1.0mm；保护层允许误差为：±5mm。

在预制构件生产过程中，安装精度控制是构件吊装施工质量控制的核心，由于预制构件钢筋笼体积较大（最大构件长度为13m），主筋以Φ12、Φ20、Φ22为主，空腔填充轻质混凝土预制块，整体结构的刚度较差。为此需要采取措施以防止成品钢筋笼在吊装和存放过程中不可逆的变形。在保证精度的同时还需要考虑施工效率、安全、成本。

3　吊装设备的选择

在进行吊装作业时，首先要合理地选择吊装设备，并对吊装设备的运行速度和控制方式进行控制。结合本工程的实际情况，经研究决定采用最大起重为75t的龙门吊进行吊装作业。为了保证吊装作业精度，还需要进一步限定龙门吊的性能。除了要保证龙门吊的速度可以达到要求，还需要保证吊装精度可以达到要求。因此，本工程选用龙门吊一共设定了5个档位，最快的吊装速度为5m/min，此档位主要用于进行预制构件的吊装作业，设定最慢的吊装速度为0.9m/min，吊装安装精度可以达到2.5mm，在进行吊装作业时，可以利用该档位实施钢筋笼的拼装和精度控制。调试好龙门吊架以后，在施工现场进行了吊装试验，经过试验，确定出来吊运时间为8min～10min，在进行安装时可以准确地控制安装精度，设计的龙门吊参数也达到了预期要求。

4　预制构件钢筋笼的吊装

在进行大型预制构件钢筋笼吊装时，选择一种适合的吊点型式是吊装作业的重点。一般来说，吊点的设计型式主要包括吊装锚栓和吊环螺钉两种。

4.1　吊装螺栓

吊装螺栓主要用于预埋混凝土预制构件，市场上以DEHA吊装锚栓系统的性能表现最为突出。

4.2　吊环螺钉

吊环螺钉主要应用于电力、港口、造船、钢铁、建筑、塑料机械、工业控制、管道铺设、海洋工程、航天工程、桥梁工程、场馆建设工程等基础设施建设行业。在选择吊点型式时，需要结合工程的实际情况来进行选择。

结合本工程的实际情况，吊装锚栓选用DEHA圆锥头吊装锚索，这一类型的的锚栓具有多种长度和多种荷载等级，可以提供更加可靠安全以及更加经济实用的解决方案。可以在凹槽中布置吊装锚索，不会在预制构件中凸起，具有更高的吊装精度。

在进行预制构件钢筋笼吊装施工时，为了减少构件钢筋笼倒运过程中的不可逆变形，决定设计制作钢吊梁，根据构件外形尺寸采用两种吊梁：A、B、C使用8m吊梁10点起吊（B使用6点起吊）；D、E钢筋笼使用10m吊梁10点起吊。通过麦达斯结构变形验算，在自重和节点荷载共同作用下8m通用吊梁最大变形2.966mm，10m通用吊梁最大变形11.261mm，满足使用要求，吊装示意图如图1和图2所示，需要的材料数量表如表1所示。

图1　B块钢筋笼吊装示意图

图2　C块钢筋笼吊装示意图

表1　材料数量表

5　预制构件钢筋笼存放

由于C、D、E型钢筋笼下表面为弧面，且钢筋笼整体刚度较小，如果钢筋笼两点着地存放，受自身重力影响在存放过程会产生不可逆的变形，为保证成品钢筋笼的质量及施工生产的连续性，设计并制作可存放4环钢筋笼的存放支架，见图3～图5。表2所示为存放支架材料数量表。

图3　C钢筋笼存放架

图4　D钢筋笼存放架

图5　E钢筋笼存放架

表2　存放支架材料数量表（单位：t）

结果证明，钢筋笼吊梁及存放支架的应用大大减小了大型预制构件钢筋笼在吊装及存放过程中产生不可逆变形，提高了钢筋笼吊装的效率。

6　结语

综上所述，钢筋笼吊梁及存放支架的引入可以有效降低大型预制构件钢筋笼在吊装、存放过程中对精度的影响，提高钢筋笼水平运输、垂直运输的作业效率，减少因吊装、存放变形引起的返工。在预制构件应用越来越广泛的当前，钢筋笼吊梁及存放支架可以广泛应用于装配式房屋预制构件、装配式桥梁预制构件、装配式地铁车站预制构件的异型结构钢筋笼成品的吊装及存放。

参考文献

[1]张乐乐．预制装配式地铁车站结构有限元分析[D]．长春：吉林建筑大学，2016.

[2]钟春玲，李雷．全预制装配式车站节点的连接方式研究[J]．吉林建筑大学学报，2015，32（6）.

[3]陈久恒．预制装配式地铁车站施工技术研究[J]．铁道建筑技术，2015，（11）.

（作者系中国铁建大桥工程局集团第六工程有限公司工程师）