大盾构过江隧道项目接收井混凝土环框梁切割吊装施工安全技术

王鹏

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摘要：江阴靖江长江隧道工程是《长江经济带立体综合交通走廊规划（2014-2020）》中批复的江苏省14条过江通道之一，项目江南工区盾构接收井第三、四道环框梁需要在盾构机接收前完成切割吊装作业，施工工期紧，场内重型运输车辆载重有限，且由于被切割的第三、四道混凝土环框梁位于盾构洞门环内，受上部混凝土环框梁和地面吊车站位环境限制大，砼块在切割吊装过程中不可避免存在歪拉斜吊等违规情况，吊装危险性强，且底部临时作业架承载力有限，混凝土块在卸力的一瞬间会对钢丝绳和临时作业架造成惯性冲击安全隐患，项目部为保障吊装作业安全，通过组织策划确认单块混凝土块最佳切割运输尺寸，迅速便捷搭设临时作业架平台，选择满足吊装要求的钢丝绳与棱角保护措施，提前使用水钻钻孔穿钢丝绳兜吊砼块，并砼块底部搭支架放型钢分散荷载，以钢管滚动为媒介使砼块平向位移避免歪拉斜吊和惯性冲击，在上下双信号工协同指挥，最终实现吊装作业顺利完成。本文结合工程实践，通过阐述在接收井混凝土环框梁切割吊装作业过程中所采取的一系列施工工艺流程和吊装作业安全管控措施，为其他类似工程提供参考借鉴。

关键词：接收井环框梁切块吊装、环境限制、施工方法、安全管控要点

第一章 编制依据

1.1编制依据

本论文编制依据为《公路工程标准施工招标文件》（2009 年版）、江阴靖江长江隧道主体施工项目工作井及明挖段施工项目 A2 标段施工图纸及国家及江苏省、江阴市相关行业法规、规定及技术规范。本人通过亲身参与工程施工、过程中安全管理，了解工程施工特点、充分了解施工环境、准确把握业主要求的，最终顺利完成施工，本论文切合本工程实际，具有很强的借鉴意义。规程、规范如下所示。

1.2相关规范清单

1.《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2015）

2.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）

3.《建筑工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-2014）

4.《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80）

5.《施工现场安全生产保证体系》（DBJ08-903）

6. 《建筑变形测量规程》（JGJ/T8）

7.《建筑施工安全检查标准》（JGJ59）

8.《建筑拆除工程安全技术规范》（JGJ147-2016）

9.《建筑施工起重吊装安全技术规范》（JGJ 276-2012）

第二章 工程概况

2.1 项目概况

江阴靖江长江隧道工程主线隧道起自靖江市S356北侧约300m处，向南下穿S356及滨江一路后进入长江，至江阴市后，下穿江锋路、滨江路及通富路，在通富路南侧约270m处接地，主线隧道按左右线计，右线隧道桩号YK2+720～YK9+170，长6450m；左线隧道桩号ZK2+720～ZK9+159.238，长6439.2m，隧道共计约6445m。过江段隧道采用铁路、公路以三管隧道方式穿越长江，分期实施公铁，公路双管隧道近期实施，预留远期铁路单管隧道实施条件。采用盾构法施工隧道过江段，衬砌内径14.2m，外径15.5m的盾构隧道管片，右线盾构段长4952m（桩号YK3+433～YK8+385），左线盾构段长4937.19m（桩号ZK3+432.396～ZK8+369.590）。江阴西互通A匝道（桩号AK0+126.482～AK0+643）、B匝道（桩号BK0+145～BK0+779.162），均在主线隧道暗埋段与之分离后分别接入西外环路、滨江路。

图2.1-1 工程平面、断面位置及周边路网情况

2.2 工作井混凝土环框梁概况

本工程混凝土环框梁主要范围为工作井，环框梁使用C40 P10混凝土浇筑，钢筋混凝土每立方米密度2吨，工作井环框梁数值统计表如下，

表 2-1 环框梁统计表

范围	阶段号	里程	尺寸（mm）	开挖深度（m）
工作井	HKL-1	ZK8+369.590-ZK8+394.597	2500*1500	0.5
	HKL-2		2500*2100	12
	HKL-3		2500*2100	18.163～18.831
	HKL-4		2500*2100	24.466～25.133
	HKL-5		2500*1500	28.941

第三章 工作井混凝土环框梁切割施工方法及要求

3.1混凝土环框梁切割施工方法及工艺流程

根据基坑内部监测情况显示现基坑变形较小，基坑处于稳定和安全状态，且主体结构强度达到设计要求可以进行支撑梁拆除。采用无损绳锯静力切割方法拆除内支撑，对结构扰动小，噪音低，污染粉尘少。因此，项目部对基坑内支撑拆除选用无损静力切割的绳锯及人工打风镐结合的方法进行拆除，混凝土混凝土环框梁切割施工工艺流程如下图所示：

图3.1-1 江南混凝土环框梁切割施工工艺流程

3.2环框梁分块切割划分原则

项目部根据工作井环框梁图纸、数值统计表、场内重型自卸货车最佳载荷及施工现场实际情况，计算得出第三道、第四道环框梁单块砼拆除尺寸最大为长1000mm、宽2500mm、厚2100mm，每块两侧使用墨斗弹线、红色油漆标记，确保重量限制在约13吨左右，保证切割下来的砼块可以用场内重型自卸货车运输。

图3.2-1 左线环框梁凿除平面图	图3.2-2 施工现场重型自卸货车

3.3施工临时作业平台搭设

（1）盘扣架的施工技术参数

本工程的高大模板支撑体系主要采用盘扣式钢管，其立杆为Ф60×3.2mm，水平杆选用Ф48×2.5mm钢管，竖向斜杆选用Ф33×2.0mm。选用长度0.5m、1.0m、1.5m的立杆作标准杆件，立杆相邻接头位置错开500mm及以上；横杆选用0.3m、0.6m、0.9m、1.2m长的杆件；长度为0.65m的可调底座螺杆，长度为0.5m的可调托撑螺杆。工作井模板支架搭设时，考虑模板支架稳定性，采取通长钢管与已完成侧墙顶紧，形成对撑体系措施；钢管自下而上按照立杆步距数量布设，按照里程方向每3跨，垂直基坑方向3m每道进行设置，每个钢管采用60转48十字扣与支架体系锁死。工作井环框梁切割作业平台在工作井车道板盘扣式满堂脚手架的基础上加高搭设而成，盘扣式脚手架底托水平放在工作井混凝土底板上，模板支架构造设计计算表说明如下：

表 3-1 模板支架构造设计计算表

序号	部位	次楞间距mm根	主楞间距mm	立杆横距mm	立杆纵距mm	水平杆距m
1	工作井	200	900	900	1200	1.5

（2）工作井作业架的搭设要求

①作业架的高宽比宜控制在3以内;当高宽比大于3时，抛撑或揽风绳等抗倾覆措施应设置。

②在搭设高度24m以上的工作井中隔墙外作业架时，根据实际使用情况选择架体几何尺寸，相邻水平杆步距不宜大于2m。

③宜采用不同长度的立杆交错布置外作业架首层立杆，宜配置可调底座或垫板在立杆底部。

④当架体搭设高度在24m以上时，应每隔不大于3跨设置一道竖向斜杆，竖向或斜向连续斜杆应每隔不大于4跨设置一道;

⑤竖向斜杆应在双排作业架外侧相邻立杆间由底至顶连续设置。

⑥应采用可承受拉、压荷载的刚性杆件做连墙件，并应与建筑主体结构和架体连接牢固;靠近水平杆的盘扣节点设连墙件;

⑦宜在同一水平面设置同一层连墙件，不应大于3跨的水平间距;连墙点件之上架体的悬臂高度不得超过2步;

⑧从底层第一道水平杆处益开始设置连墙件;布置连墙件宜采用菱形，矩形布置也可以;连墙点应均匀分布。

（3）模板支架上下安全通道

为便于工人上下施工及管理人员检查需要，明挖段第四结构段设置有上下梯笼，人员可以从明挖段梯笼上下，沿后续段中板安全通道至工作井第四道环框梁，环框梁与临时作业架间设置有临时上下通道，通道设置采用临时脚手架，中隔墙人行通道处满铺脚手板，外侧设置不低于1.2m 护栏。

（4）模板支撑架的检查验收重点

①按工作井模板支撑架施工方案及本规程相应的基本构造要求设置斜杆；

②设置符合设计限定要求的可调托座，可调底座伸出水平杆的悬臂长度符合要求；

③检查是否销紧水平杆扣接头；

④模板支撑应由由技术负责人组织模板设计及管理人员进行检查验收。

（5）砼块底部支架卸载

被切割的砼块底部采用盘扣架支撑，盘扣架间距为600×600×1500mm，并使用钢管扣件与工作井盘扣架搭接，使临时盘扣架与工作井盘扣架形成整体，共同受力，洞门钢环环内盘扣架搭设至围护结构边缘，环外搭设至侧墙边缘，主楞为12#工字钢，因工作井环框梁切割特殊性，吊装砼块时需向外侧平移一段距离，在北侧工作井盘扣架顶托上横向架设1～2道型钢，环框梁下方型钢架设在工作井型钢上并放置钢管，以钢管滚动为媒介使砼块平向位移，砼块平移时时刻注意下方盘扣架及型钢是否平稳，确保支架支撑体系稳固、牢靠。

图3.3-1支架搭设平面图	图3.3-2型钢布设及砼块平移示意图

3.4工作井环框梁切割拆除施工工艺要点

（1）定位放线

由项目部测量班对需切割的工作井环框梁进行定位放线，放出切割尺寸，墨斗弹线、红漆标注，弹线偏差不得超过 20mm。

（2）水钻切割

因工作井第三道、第四道环框梁承受工作井基坑变形预应力压力，需使用水钻打孔，确保在切割时应力释放不会造成夹绳，且由于混凝土环框梁厚度大、混凝土标号高、配筋率强等导致单块砼重量普遍在13T左右，在切断瞬间由于惯性会对临时作业架、吊索具和地面吊装设备造成惯性冲击，为此，在每一块被切割的砼块分块切割线两侧以内5cm处用水钻对称打4个贯穿孔，2个孔间互相咬合以此扩大孔径，确保带有棱角保护措施的大直径钢丝绳可以在不被绳锯损伤的前提下穿过对砼块，对被切割的整块砼施加兜吊力分散惯性冲击风险。

图3.4-1环框梁上吊装孔和切割孔示意图

（3）绳锯割槽

在定位放线位置先采用风镐剔凿绳锯割槽，方便切割。

（4）固定绳锯机及导向轮

用 M16 锚栓固定绳锯的辅助脚架及主脚架，并将设备导向轮安装稳定，且一定要确保轮的边缘和穿绳孔的中心线对准，来确保切割面的有效切割速度达到安装精度要求。

（5）安装绳锯索

根据已确定的金刚石绳长度和切割形式将绳锯索按一定的顺序穿入绳锯切割孔内﹐然后缠绕在主动轮及辅助轮上，注意绳子的方向应和主动轮驱动方向一致。

（6）环框梁砼块切割设备安装连接及安全防护技术措施

根据现场情况，将相关管路按规范分类连接、架空绝缘设置，严格执行安全操作规程走线摆放，机多、人多、辅助设备、材料乱摆、乱放等情况要杜绝，避免发生事故隐患。绳索切割过程中，绳子运动的方向的前后方一定加设安全防护拦防护，并设安全标志在一定区域内，确保行人不进入危险性区域，注意信号工和班组作业人员的安全站位。

第四章 工作井混凝土环框梁切块吊装过程中安全管控

4.1吊装设备的选择

计划选用 260t 汽车吊进行工作井第三、四道混凝土环框梁（2500*2100）切块吊装施工，单块砼支撑拆除长度不得大于1m（1米约14吨），钢丝绳及卸扣重量 0.9t，合计总重：14+0.9=14.9t，工作井第五道环框梁切块吊装最大作业半径为26m，通过性能表查得，当汽车吊臂长30m 时，吊装半径按26m 考虑，最大吊重为35.6t，满足吊重要求，砼块吊装时需在砼块棱角处加以保护措施并缓慢、平行将砼块吊装移至环框梁外边缘后再将砼块吊离基坑。

4.2吊索具的选择及保护措施

工作井混凝土环框梁切块吊装采用双股φ26mm 钢丝绳配合15t 卸扣进行兜吊。Φ26 的钢丝绳吊装安全系数K=8，允许拉力P≈50D²/1000K ≈4.2t ，当采用双股φ26mm 钢丝绳配合15t 卸扣进行兜吊时，单股钢丝绳受到的力为 1/4（吊物+钢丝绳+吊钩+卸扣重量）≈3.5t，3.5t＜4.2t，采用双股φ26mm 钢丝绳满足吊装安全。同时，为保障吊装钢丝绳不被砼块棱角割断，分包单位提前向钢丝绳厂家定制了包裹有钢丝编织液压胶管的双股φ26mm 钢丝绳。

4.3吊装作业过程中安全管控要点

（1）在拆除第一块砼块时需对两边相邻进行支撑，支撑安装时必须保证工字钢平稳，工字钢安装时保证混凝土支撑底部与工字钢紧贴密实，防止混凝土支撑卸力后对支架附有惯性造成安全隐患，因环框梁盘扣架间距过小，若过早放置型钢会导致型钢被绳锯切除，因此在绳锯切割过吊装口时穿插钢丝绳，在切割宽度达到1.8m时再放置型钢。

（2）项目部各部室联合对260T汽车吊进行进场联合验收，完成设备报审，工程开工安全条件报监理和业主组审核完毕。

（3）每次对绳锯进行作业前检查，如有损坏，应立即更换。

（4）砼块吊装前，应根据砼块实际情况，向相关作业人员进行交底，明确吊装步骤及注意事项。

（5）工作井环框梁的受力情况需要时刻关注，与施工监测单位的配合与联系需加强，并由监测小组进行未拆除支撑的轴力监测，沉降监测、基坑的变形，若超出设计值时或出现异常情况时，立即停止施工，并将异常情况通知设计及相关部门进行分析，制定解决方案，待方案确定后及时组织实施，确保工作井安全。

（6）钢丝绳、卸扣在每次使用前均需进行检查，确保其满足吊装要求投入使用，吊装作业时，吊点位置应合理、严禁超重或超距离起吊。

（7）钢丝绳穿孔、挂钩完成后，检查吊点孔处钢丝绳安全防护是否到位。

（8）吊装前，疏散吊装区域人员，并对吊装区域进行排查，防止人员逗留。

（9）砼块在起吊初，应缓慢试吊，对砼块与母体构件间的分离情况进行检查。

（10）砼块吊装完成后，对拆卸下的钢丝绳及卸扣进行检查，并妥善保管，以供下一次使用。

4.4基坑上下双信号工指挥

项目部为克服深基坑吊装砼块间距小、作业存在视野盲区等不利因素，上下双指挥避免作业盲区，为260t吊车配备“井上井下上下双指挥”避免吊装作业盲区，同时，工作井施工区域技术员、安全员、班组长起重工、信号工等关键岗位指定专人负责，每班作业前反馈现场起重吊装吊索具和现场安全防护措施落实等情况，项目部值班带班领导每日复查吊装令落实情况，不合格吊索具现场直接切断报废处理，确保起重吊装作业安全可控。

第五章 结论

根据江阴靖江长江隧道项目盾构接收井第三、四道混凝土环框梁切块吊装施工经验分析，得到如下结论：

（1）深基坑内大型构件吊装作业受视野盲区、上层混凝土支撑梁、下层临时作业支架、地面上吊装作业空间及场内重型运输车辆载重等限制因素影响大，在保障工期进度和吊装作业安全的前提下，通过实施以上一系列施工方法来减少不可避免的歪拉斜吊和混凝土块在卸力瞬间的惯性冲击安全隐患是非常有必要。

（2）为保障吊装作业安全，选择满足吊装要求的钢丝绳与棱角保护措施，提前钻孔穿钢丝绳兜吊，砼块底部搭支架放型钢分散荷载，以钢管滚动为媒介使砼块平向位移避免歪拉斜吊和惯性冲击，上下双信号工协同指挥等相关安全管控措施，是保障吊装作业安全的必要措施。

参考文献

[1] 李琰、顾汇峰、陈韵兴. 300t汽车吊临近深基坑坑边吊装作业施工技术. 建筑施工. 2008(11).

[2]许金峰.地铁深基坑钢筋混凝土支撑切割拆除施工方法. 建筑施工. 2014(12).

[3]《江阴靖江长江隧道主体施工项目 A2 标段招标文件》

[4]江阴靖江长江隧道主体施工项目明挖段及工作井施工项目 A2 标段施工图纸.