摘要：本文介绍了无锡会展中心一期工程大型履带吊吊装道路的处理及地基承载力验算、地下室外墙强度验算方法。
关键词：大型履带吊；路基箱；地基承载力验算；地下室外墙承载力验算
一、钢结构工程概况
图1 安装完成的最北端钢屋架
无锡会展中心一期工程位于无锡太湖新城尚贤河湿地贡湖大道以东、震泽路以北、和风路以南；框架剪力墙结构，地下一层地上二层，建筑面积91610m2，结构形式为钢筋（型钢、钢管）砼框架及屋面大跨度钢桁架。屋盖钢结构平面尺寸为288m×114m。钢结构主要用于屋面桁架体系，总用钢量11800吨，屋盖由25榀钢桁架组成，钢桁架跨度114米，钢桁架两端分别悬挑10.5米和9米；50根箱型截面支撑钢柱支撑起整个钢屋盖，矮跨钢柱长9米，高跨钢柱长27米，钢柱与桁架上弦下翼板刚接。屋盖钢桁架主要由HJ-1、HJ-2和HJ-3组成，三种规格钢桁架外形尺寸相同，但其上弦板厚有所差异，单榀桁架最重210吨。根据轴线尺寸，每三榀钢桁架组成一个标准尺寸的安装单元，单元平面尺寸为21m×114m。
二、安装方案
因本工程工期特别紧，近一万吨钢结构，总工期只有三个半月，其中现场安装工期仅60天，且结构图纸较投标阶段有较大变动，特别是桁架上弦交接处节点板增大，下弦厚板插入上弦箱体3米，相应位置上弦箱体钢板加厚至45㎜，导致桁架重量增加，最短分段桁架重46.7吨，原定高空滑移方案采用的塔吊及滑移系统已无法满足目前桁架施工和安装工期需要，只有调整原施工方案，决定改为采用大型履带吊跨外吊装，支撑胎架分单元多段高空原位安装。
选用四台履带吊做主吊设备，其中2台大型履带吊（400吨和320吨）做主吊设备分别占位于J轴以西和A轴以东道路上，负责桁架、幕墙柱、檩条等构件吊装，另外一台80吨和50吨履带吊，分别占位于A轴以东和J轴以西硬化道路上，主要负责卸车、送料及桁架支撑钢柱及部分檩条安装。
图2 西侧400T履带吊跨外吊装
三、履带吊行走道路处理及验算
3.1 400T履带吊技术参数
项目 单位 数值 最大起重量/幅度 标准 t×m 400×6 超起 t×m 400×8 主臂长度 m 24～84 主臂轻型臂 标准 m 48～102 超起 m 78～126 带基本臂自重 t 350 固定副臂长度 m 12～36 固定副臂最大起重量 t 80 固定副臂安装角度 0 10～30 主臂+固定副臂 标准 m 72+36 超起 m 84+36 塔式副臂长度 M 24～84 塔式副臂最大起重量 标准 t 140 超起 t 180 塔式工况主臂工作角度 0 65、756、85 主臂+塔式副臂 标准 m 54+66 超起 m 84+84 卷筒单绳速度 主起升 m/min 140 副起升 m/min 140 变幅 m/min 2×60 塔式变幅 m/min 125 超起变幅 m/min 146 鹅头起升 m/min 110 回转速度 rpm 0～1.0 行走速度 Km/h 0～1.4 爬坡能力 % 30 接地比压 MPa 0.149 主机运输尺寸长×宽×高 13910×3100×3210 发动机 功率/转速 Kw/rpm 343/1800 扭矩/转速 Nm/rpm 2150/1100～1500 排放标准 EU stageⅡ 履带轨距×接地长度×履带板宽 78900×9500×1200
3.2 行走路线及路基处理方法
图3 400T履带吊路基箱基础
履带吊沿地下室外东西两侧南北方向行走，距地下室外墙距离不小于6米，因400吨履带吊自重非常大，带基本臂自重已达到350吨，吊装时加上吊件荷载超过400吨，同时地下室外部分为回填土，为保证地下室外墙结构和大型履带吊施工安全，需对履带吊的行走道路进行处理，保证其满足施工需要；
第一步：在现场已回填土土体上用20吨压路机进行碾压作业，如土体在第一遍碾压作业后，土体有明显的压缩且不回弹则进行第二遍碾压，经过三至四遍碾压至土体无明显压缩后，用环刀法测试土体密度；其次根据密实度及土体类别推算出土体碾压后的承载力，原土建施工塔吊拆除后的基础坑需用毛石填平。
第二步：在土体上加一层35㎝厚道渣加强，再行碾压；
第三步：铺一层20㎝厚碎石做找平层；
第四步：用路基箱水平对拼扩大单块触土面积铺设在碎石之上；
3.3行走路面宽度
由于400T履带吊轨距为7800㎜，履带外边缘之间的距离为9000㎜。考虑到路面材料的堆放等影响因素，履带吊每侧边缘放宽3M。即整个吊装过程中行走路面的宽度需≥15M。
四、履带吊行走道路承载力验算
4．1吊装过程中的接地比压验算
根据钢桁架吊装过程中的最大分段重量约50T，以及履带吊自身重量为400T，吊装过程中的平均接地比压为：
Pa=G/2bL=（4000+500）×103/（2×1200×9500）=0.197MPa
根据这一计算结果，在钢桁架构件吊装过程中，要求400T履带吊行走路线上的地基承载能力≥200KN/㎡，对路基的要求太高，因此，针对本工程的特点并结合现场安装方案，采取在路面铺设路基箱的方法对履带吊的压力荷载进行扩散，为保证吊装过程中的安全；路基箱尺寸为1m×5m×0.2m，计算面积取为9m×8m，则可得增设路基箱后吊装过程中的路基所承受压力为：
Pa=G/A=（4000+500）×103/9000×8000=0.0625Mpa
根据这一计算结果，在钢桁架构件吊装过程中，要求400T履带吊行走路线上的路基承载能力≥65KN/㎡；经环刀试验，东西两侧地下室外回填土经压实处理后完全符合这一要求。
4．2路基平整度要求
路基平整度要求：在10米长度范围内，路基的纵横向水平高差均不大于10㎜。
五、履带吊吊装时地下室外墙侧压力验算
由于400吨履带吊行走路线位于地下室外，因此吊装、行走过程中将对地下室外墙造成很大影响，必须验算地下室外墙的承载能力，以保证吊装过程中地下室结构安全。
外墙回填土的容重取为18KN/m3，土体的内摩擦角取为ψ=300，考虑到轻型井点的降水作用不考虑水压力。
设计室外地面局部荷载为10KN/㎡，则可得地下室外墙承受的压力为：
a点：Pa=10×1/3=3.33KPa
b点：Pb=（10+18×8）×1/3=51.33 KPa
本工程钢桁架采用履带吊跨外吊装，履带吊施工过程中产生的地面均布活荷载为52.6KN/㎡，其中吊装过程中履带吊离开地下室外墙6米。
考虑到履带吊所产生的均布荷载不是全面分布的，而是从墙背后一定距离（6米）开始，其对地下室外墙的土压力计算可以按以下步骤进行：
1）自均布荷载的起点。作两条辅助线Oa和Ob，Oa与水平面夹角为ψ，Ob与填土破坏面平行，与水平面的夹角为θ（θ=450+ψ/2）；
2）可以认为a点以上的土压力不受表面均布荷载的影响，按照无荷载情况计算：
3）b点以下的土压力则按连续均布荷载情况计算；
4）a点与b点之间的土压力以直线连接；
图4 地下室外墙侧压力分布图
图5 履带吊局部均布荷载作用下地下室外墙压力示意图
考虑到回填土的内摩擦角取为300则Ob（破坏面）与水平面的夹角为600，地下室外墙高为8米，则考虑局部均布荷载距离地下室外墙的最大距离为4.6米。
本工程实际施工时，履带吊离开地下室外墙为6米＞4.6米，因此，履带吊吊装过程中产生的局部均布荷载对地下室外墙的作用较小，履带吊跨外吊装方案中履带吊的选择是可行的。
六、结束语
无锡会展中心一期工程25榀114米跨度钢屋架采用履带吊跨外吊装、分单元高空原位安装取得了圆满成功，从2009年9月1日上午举行开吊仪式开始，至2009年10月30日，25榀钢桁架全部吊装结束，合理的吊装道路处理方案为大型履带吊的安全、快速吊装提供了保障。
论文作者:黄海峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年31期
论文发表时间:2016/9/27
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