1 工程概况
上海轨道交通19号线世博大道站为配合世博文化公园地下空间开发先期实施的车站，车站位于南北高架路以西、国展路以北、打浦路隧道东北侧。世博大道站为181.8m×23.14m（标准段宽度），采用厚1200mm地下连续墙围护、墙深66m。基坑示意如图1所示。
图1 基坑示意图
工程共72幅地下连续墙、十字钢板接头。吊装采用分节吊装工法，分为上、下节吊装。其中，上节钢筋笼48m、下节钢筋笼16.9m。最重钢筋笼为125.2t（包括索具6t），上节钢筋笼为107.5t（包括索具6t），下节钢筋笼为20.7t（包括索具3t）。地下连续墙钢筋笼重量如表1所示，吊装设备如表2所示，主要吊索具如表3所示，吊点布置如表4所示。
表1 钢筋笼重量统计表
表2 吊装设备表
表3 主要吊索具汇总表
表4 吊点布置表
钢筋笼吊点布置示意图如图2所示。
图2 地下连续墙钢筋笼吊点布置示意图
2 吊装安全计算
验算采用最不利工况进行验算，即首开幅地下连续墙钢筋笼吊装工况。此时，上节钢筋笼重107.5t（含6t吊索具重量），下节钢筋笼重23.7t（含6t吊索具重量）。
2.1 吊车起重能力验算
2.1.1 400t主吊起重能力验算[1]
式中：
k1—安全系数，大于1满足吊装安全；
p1—400t吊车作业承载力（t），400t吊车臂杆66m，回转半径11m工况下额定起重能力157 t，双机抬吊主吊取额定起重能力的70%，则p1=157×0.7=109.9t；
wt1—单节钢筋笼最大重量（t），取107.5t；
计算得k1=1.02>1，满足吊装安全。
2.1.2 200t副吊起重能力验算[1]
式中：
k2—安全系数，大于1满足吊装安全；
p2—200t吊车作业承载力（t），200t吊车臂杆40.5m，回转半径10m工况下额定起重能力85.6t，双机抬吊副吊取额定起重能力的60%，则p2=85.6×0.8=68.48t；
wt1—单节钢筋笼最大重量（t），取107.5t；
计算得k2=1.06>1，满足吊装安全。
2.2 吊装路基承载力验算
本工程吊装路基形式为厚300mm混凝土道路，混凝土等级为C30。双层Φ14mm钢筋纵横向间距100mm布置，路基结构形式如图3所示。
图3 吊装路基配筋图
混凝土道路抗冲切承载力公式[2]：
F=0.7βhp ft×a×h0 （3）
式中：
F—混凝土道路抗冲切承载力（kN）；
βhp—受冲切承载力截面高度影响系数，取1.0；
ft—混凝土轴心抗拉强度设计值（N/mm2），C30等级混凝土取1.43 N/mm2；
a—冲切破坏体计算长度（m），取 1.0m；
h0—基础冲切破坏体的高度（m），取2.6m。
计算得F=260.26kN。
400t履带吊自重370t，钢筋笼最重125.2t，满载495.2t。履带吊造成的冲切荷载[2]：
式中：l
Fl—400t履带吊对施工便道的冲切荷载（kN）；
p—400t吊车满荷载重量（kN），取495.2t；
b0—履带板宽（m），取2.4m；
Δb—履带四周扩散宽度（m），取1.0m；
l0—履带与地面接触长度（m），取10.7m；
a—为冲切破坏体计算长度（m），取1.0m；
h—道路厚度（m），取0.3m。
计算得Fl=31.00kN。
Fl<F，满足重型机械的施工要求。
2.3 吊点验算
主吊钢板位于钢筋笼的主吊第一、二、三道吊点位置，每道4块吊点钢板。
2.3.1 吊点钢板验算
最不利工况为首开幅上、下节钢筋笼对接完成，下放槽段过程中主吊第一道吊点钢板承受整个钢筋笼总重量125.2t，主吊第一道4块钢板，每块钢板2个吊孔，共8个吊孔。
2.3.1.1 吊孔局部受压[1]
式中：
kcd—吊孔局部受压安全系数，小于1满足吊装安全；
α—动力系数，取1.1；
γ—荷载分项系数，取1.35；
p—单个吊孔荷载值（kN），取153.37kN ；
Fox—安全系数，取4；
r—吊孔半径（mm），取60mm；
δ—吊点钢板厚度（mm），取50mm；
ftj—钢板极限承载力（MPa），取205MPa [1]。以上取值皆按《建筑手册（第四版）》计算。
计算得kcd=0.74<1.0，满足吊装安全。
2.2.1.2 吊孔局部受拉[1]
式中：
ktd—吊孔局部受拉安全系数，小于1满足吊装安全；
R—吊点钢板半径（mm），取175mm。
计算得k_td=0.94<1.0，满足吊装安全。
2.3.1.3 吊孔受剪[1]
式中：
kt—吊孔受剪安全系数，小于1满足吊装安全；
S—吊耳受剪面积（mm2），取5750mm2；
ft—钢板极限抗剪力（MPa），取120MPa（按建筑手册第四版计算）[1]。
计算得kt=0.89<1.0，满足吊装安全。
2.3.2 吊点钢筋验算[1]
在48m长上节钢筋笼起吊翻转的过程中，副吊共12根Φ40mm吊点钢筋承受整个钢筋笼重量60%，48m长上节钢筋笼重量107.5t。
式中：
k3—吊点钢筋承载力安全系数，小于1满足吊装安全；
pf—单个吊点钢筋荷载（kN），取52.68kN；
fv—吊点钢筋极限承载力（kN），取150.72kN。以上取值皆按《建筑手册（第四版）》计算。
计算得k3=0.35<1.0，满足吊装安全。
2.4 钢丝绳强度验算[1]
主吊钢丝绳使用6股×37（根/股）的钢丝绳，单根长16m。1道吊点共8根钢丝绳，钢丝绳直径52mm，承受整幅首开幅钢筋笼重量125.2t。
式中：
k4—吊点钢丝绳承载力安全系数，小于1满足吊装安全；
F1—单根钢丝绳荷载（kN），取153.37kN；
f1g—单根钢丝绳极限承载力（kN），取243.95kN（按建筑手册第四版计算）[1]。
计算得k4=0.63<1.0，满足吊装安全。
3 钢筋笼吊装安全施工
上述吊索具安全性能验算均满足吊装安全后，开始正式吊装作业。以首开幅吊装为例，阐述钢筋笼吊装安全施工。
3.1 钢筋笼吊装流程
首开幅钢筋笼分为上、下节吊装，先起吊下节钢筋笼、后起吊上节钢筋笼。节与节之间采用钢筋接驳器连接。
1）试吊：钢丝绳套挂牢固，起重机缓慢起吊，将吊绳绷紧稍停，试吊高度不大于500mm；
2）吊装准备：起重工指挥400t、200t吊车就位，严格控制400t吊车作业半径11m，200t作业半径10m，吊车站位如图4所示。
图4 400t、200t吊车站位示意图
吊点钢板与吊点钢筋与钢筋笼主筋满焊，双面焊接。使用小铁锤敲去表面焊渣，检查焊缝是否存在空洞等情况。
卸扣安装是否符合要求，重点检查卸扣横栓是否正确设置。
检查2台吊车钢丝绳的安装情况及受力重心后开始同步拉紧钢丝绳，钢筋笼钢丝绳绷紧后再次检查吊索具的质量，检查合格再进行下一步工序。
3）钢筋笼起吊：钢筋笼水平吊离地面300mm，检查钢筋笼是否存在异常形变情况。检查合格后400t吊车向上提升，带动钢筋笼头部抬升。根据笼尾部距地面距离，指挥200t副吊配合抬升，使得钢筋笼缓缓向竖直方向靠拢。
4）200t副吊吊点拆卸：钢筋笼竖直后，400t吊车向200t吊车方向旋转，200t吊车顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面，起重工卸除钢筋笼上200t副吊的吊具，然后远离起吊作业范围。
5）400t吊车吊运下节钢筋笼至槽段附近，下放时不得强行入槽，将搁置钢扁担放置在事先设置好的距下节钢筋笼第一道吊点下100~200mm搁置钢板处，使钢筋笼平稳搁置在导墙上。
3.2 钢筋笼对接工序
图5 钢筋笼对接示意图
1）下节钢筋笼采用搁置钢扁担暂搁在导墙上，伸出导墙面800~1200mm；
2）起吊上节钢筋笼，利用全站仪观测钢筋笼的垂直状态。在竖向偏差不大于1/300情况下对准下节钢筋笼；
3）缓缓下放上节钢筋笼，使上节主筋接驳器与下节主筋、十字钢板对齐，中心偏差不大于3mm；
4）将上、下节钢筋笼有限位标志的主筋连接牢固，连接时丝牙外露长度不大于2丝。十字钢板焊接牢固，焊缝双面满焊；
5）重新缓缓吊起钢筋笼，使整节钢筋笼呈自然垂直状态。此时竖向偏差不大于1/300；
6）连接其余钢筋接驳器，补齐16根水平分布筋；
7）待验收合格后将整节钢筋笼缓缓放入槽段内。
4 钢筋笼吊装安全管理措施
4.1 钢筋笼吊装施工安全保证措施
针对本工程吊装安全重点，制定下列应对措施，有效处置、消除现场安全问题，保障钢筋笼吊装的安全实施[3]。
4.1.1 钢丝绳等吊索具安全保证措施
1）钢丝绳等吊索具进场实行准入、准用制度。进场前，完成质保等资料的报验。进场时，安全管理人员对吊具进行检查，主要包括吊索具规格、尺寸、表面质量等，检查合格方可投入使用[4]；
2）每次吊装前，安全管理人员对钢丝绳进行现场检查，本工程使用的6股×37（根/股）规格钢丝绳断丝数量不得大于22丝。
4.1.2 钢筋笼对接安全保障措施
1）正式开工前委托实验室模拟垂直对接工况，本工程采用Φ36mm钢筋接驳器。对接头外露2丝、4丝、6丝进行连接强度检验，连接强度均满足要求；
2）钢筋笼加工过程中严格控制接头绞丝质量，钢筋笼制作时相邻接头中心错开不小于1500mm。全接头使用通规、止规进行检验；
3）对接时设置警戒区域并派专人实时观察钢筋笼、吊索具等变形情况。一旦出现异常情况，紧急疏散作业人员并缓缓将钢筋笼放置于安全区域；
4）下放时严禁直接将吊点钢板直接搁置于导墙上，必须使用搁置钢扁担，如图6所示。每一道吊点转换过程中搁置钢扁担需在同一水平面上，置于钢筋笼搁置钢板上，严禁直接置于钢筋笼分布筋上。
图6 搁置钢扁担示意图
4.1.3 搁置钢板安全保证措施
1）搁置钢板重复使用次数不超过4次，保证搁置钢板表面平整、无污渍；
2）搁置钢板安装位置距离导管仓、声测管100mm，防止搁置钢扁担无法穿过钢筋笼。
4.1.4 吊装作业人员安全保证措施
1）每次吊装作业前，安全管理人员对吊装作业人员资质证书进行核验，对快过期的资质证书进行及时更新；
2）每隔5幅钢筋笼吊装作业，召开吊装安全分析会，对部分责任心较弱的吊装作业人员进行更换、清退。
4.2 钢筋笼吊装施工安全管控情况
钢筋笼吊装施工从2020年5月27日开始，于2020年10月12日结束。共实施72次吊装作业，检查发现主要吊装安全问题21项。
其中，钢丝绳破损3处，占比14%；吊点钢板焊接质量缺陷7处，占比33%；吊点钢筋焊接质量缺陷3处，占比14%；桁架钢筋焊接质量缺陷2处，占比10%；搁置钢板位置不对齐4次，占比19%；特种作业人员证书过期2处，占比10%；本工程钢筋笼吊装施工安全问题集中于钢筋笼焊接质量，占比57%。
上述安全问题整改闭环，确保钢筋笼吊装的顺利实施。
5 结语
本工程共完成72幅超深地下连续墙钢筋笼吊装作业，正式施工前对吊装各项安全系数进行计算验证。针对吊装安全重点环节，制定并采取相应的安全保障措施，确保吊装作业的顺利实施。施工过程中未发生安全事故，可为今后地下连续墙钢筋笼吊装安全管控提供借鉴。
摘自《上海隧道》