大型履带吊车行走路线楼板加固施工技术

大型履带吊车行走路线楼板加固技术[摘要]:XXXX民用机场航站楼工程主体结构为钢筋混凝土框架+钢结构屋面，由于钢结构屋面施工的特殊情况,考虑采用一台150T履带吊车在混凝土楼面上进行吊装作业。为此,需要对混凝土楼板进行加固,对以后的类似施工具有一定参考价值。[关键词]:履带吊车；行走路线；脚手架加固。1.工程概况XXXX民用机场航站楼工程，总建筑面积29874㎡，地上2层，局部3层（二夹层，结构形式为钢结构框架+混凝土楼面），地下1层，一层层高6.65m。地下建筑面积：2923㎡，地上建筑面积：26951㎡。航站楼屋面整体形态为双向曲面，钢屋盖最高处为23.470m，建筑檐口最高高度21.300m。地面以上部分最长为179.5m，最宽处为95.7m。该工程造型新颖、简洁大气，屋面整体呈现出优雅柔美的双螺旋曲面反映出以运河为代表的水文化特色，即体现机场设计的先进理念，又彰显扬州、泰州地区的特色和形象航站楼主体结构为钢筋混凝土框架结构+钢结构屋面。屋架梁共14榀，屋架大梁为弧形变截面箱型构件，断面高度300mm～近1600mm，最长一榀屋架梁长度达107.3m。支撑钢柱采用热轧无缝钢管，通过铸钢节点与屋面钢梁采用销轴连接，钢柱底端通过铸钢节点与混凝土柱顶预埋件采用焊接固定；屋面钢梁之间采用矩形梁口360×200mm，通过十字节点构造形成两向交叉的网壳结构，交叉斜梁网壳结构随屋面建筑造型的曲面弧度变化，网壳与钢梁采用焊接连接；屋盖钢结构四周边为挑檐雨蓬。2.混凝土楼板加固方法鉴于XXXX民用机场航站楼钢屋架工程钢结构跨度大，对屋面钢屋架较长构件进行分段吊装，对于屋面网壳结构进行吊装分块的划分，将整个屋面划分为若干个较大的吊装分块和一些较小的吊装单元，中间局部为散装区，最大分块重量为21.47吨。已布设的塔吊无法保证每个构件都在吊重范围内，而且构件重量超出塔吊吊装范围。因此，钢结构屋面吊装考虑采用2台150T履带吊车，一台上二层楼面进行配合吊装，一台在地面吊装作业。考虑到履带吊车直接在未加固的混凝土楼板上进行吊装可能会对原结构产生破坏，故须对履带吊车行走范围内的混凝土楼板进行加固。2.1大型履带吊车行走路线确定1)根据每个分块吊装区域钢结构的安装位置,明确在满足起重机吊装能力的前提下,履带吊车行走路线的范围（见下图1）。2)行走路线应尽量避开楼面预留洞口。3)必须充分利用土建结构,吊车的履带尽可能避免压在楼板或梁的跨中；吊车的行走路线尽可能减少转弯次数，因为，履带吊车外形尺寸较大,转弯时不仅需要较大的转弯半径,还会产生较大的摩擦力和对楼面的冲击力。图1履带吊车行走路线图2.2混凝土楼板脚手架加固根据上海华东建筑设计院对二层楼面上150T履带吊车作业行走区域施工荷载复核验算结果：A区梁截面不变，加强梁配筋；B区需要设置支撑加固（见下图2）。图2履带吊车行走路线分区图及华东院复核意见履带吊车行走区域楼板厚150mm，混凝土强度等级为C40。由于工期紧张，合同工期为150天，鉴于目前现场排架已支的情况，为了确保安全A区，当履带吊车在A区作业时，履带吊车行走路线下原有支模排架不拆除；B区采取等混凝土楼面达到拆模强度后，拆除原有支模排架，重新搭设满堂脚手架对吊车行走路线下楼板进行加固处理的方法。B区由于后浇带的存在，预应力梁无法张拉，因此通过与设计院商谈，采取一定技术措施将后浇带改为膨胀带，以实现预应力梁张拉，满足履带吊车行走要求。加固采用定做全新扣件式钢管脚手架(48×3.0㎜)顶紧混凝土楼板或梁；脚手架顶设置可调U拖，U拖内并行放置2块50×100㎜的木方，确保每根脚手架都能顶紧楼板。脚手架立杆按500mm×500mm的间距布置,横杆步距取0.8m，并设有大量的水平和竖向的剪刀撑保证其稳定性，严格按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的要求搭设。立杆须设置纵横双向扫地杆，扫地杆距楼地面200mm；立杆全高范围内设置纵横双向水平杆；立杆顶端必须设置纵横双向水平杆。梁底小横杆和立杆交接处立杆加设保险扣。竖直方向剪刀撑：纵横双向沿全高每隔三排立杆设置一道竖向剪刀撑。水平方向剪刀撑：沿全平面每隔2步设置一道水平剪刀撑。剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，纵向剪刀撑斜杆与地面的倾角宜在45～60度之间，水平剪刀撑与水平杆的夹角宜为45度。地基处理：对吊车行走路线下回填土进行压实，压实度达到设计要求，再在回填土上铺设厚150㎜强度等级为C25的混凝土垫层，并在脚手架管底部垫厚50㎜木脚手板，再在木脚手板与脚手管底部之间放置50×100㎜的木方，保证脚手架管底部接触面平整。楼面处理：为避免履带损坏表层混凝土，在履带吊车下面铺设具有很大刚度的专用路基箱，路基箱在B区垂直于吊车履带铺设（见下图4），路基箱平面尺寸为1.6m×8m，高为20㎝，同时在路基箱与楼板之间铺20cm的沙子，沙子宽度比路基箱两端多铺设50㎝，还可以起到扩散荷载的作用，使荷载较为均匀地传到混凝土楼板上。沙子两侧必须砌30cm高砖，防止夏季暴雨把沙子冲走。图3履带吊车行走路线楼板加固示意图3.工况分析3.1施工荷载履带吊车选用SC1500型150吨履带吊，由吊车参数知：吊车作业时总重量197.5T，履带接地长度为7米，宽度为1.118米，吊车外轮廓宽为6.738m。考虑到楼板上铺有刚度比较大的路基箱和具有一定流动性的砂子,计算时将传到楼板的荷载近似取为均布荷载。荷载沿45度扩散角往下传递，履带吊下受压面积为：（7+0.2×2+0.2×2+0.15×2）×(6.738+0.2×2+0.2×2+0.15×2)=63.487㎡取活载分项系数为1.4，动力系数1.2得：(197.5×10×1.4×1.2)/63.487=52.263kN/㎡。20cm厚的沙子约为：1.2×1.5×10×0.2=3.6kN/㎡。路基箱和其他一些杂物约为:1.2×3=3.6kN/㎡。总得单位面积荷载设计值为：52.263+3.6+3.6=59.463kN/㎡根据钢结构方案提供的数据，考虑最不利情况，单条履带承担70%的荷载，即59.463÷50%×70%=83.248kN/㎡。3.2立杆计算立杆纵横间距0.5m，每一平米的脚手架区域中有4根脚手管承受荷载，每根立杆承担荷载为：83.248/4=20.812kN。立杆的稳定性计算公式:钢管立杆受压应力计算值；σ=20812/(0.680×424)=72.184N/mm2；钢管立杆稳定性计算σ=72.184N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求。3.3.地基承载力计算立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求：p≤fg地基承载力设计值:fg=fgk×kc=85×1=85kpa；其中，地基承载力标准值：fgk=85kpa；脚手架地基承载力调整系数：kc=1；立杆基础底面的平均压力：p=N/A=15.166/0.25=60.664kpa<85kpa,满足要求；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力标准值：N=15.166kN；基础底面面积：A=0.25㎡。4.变形监测XXXX民用机场航站楼钢屋盖施工期间，根据钢结构吊装方案、履带吊车楼面行走加固方案的专家论证意见，我部聘请了专业的监测团队，在整个吊装过程中，对相关区域内的梁、板、柱等构件进行了变形监测。其中，在150T履带吊车行走路线两侧总共布置了99个临时观测点，采用苏光DS05型水准仪及铟钢尺实施监测，观测等级为二等水准。变形监测得到了设计院的大力支持，设计方确定了监测报警值为20mm，即某日某点累计沉降值超过20mm时须控制该处的施工荷载。在整个变形监测周期内，每日早中晚三次巡查未有出现有害裂缝，也未出现变形量异常的情况。150T履带吊车在施工作业时，楼面砼构件最大累计沉降（变形）出现在2011年6月7