大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法

大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法适用范围

大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法针对部分施工区域无塔吊覆盖，或者即使有塔吊覆盖，但起重能力不满足现场施工需求的大型基坑工程。

大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法技术理论

《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》的工艺原理是：

1.根据施工工况和荷载情况，对内支撑承载力进行复核，满足要求以后进行现场施工（如图1、2所示）。

2.在内支撑梁上铺设滑移轨道，利用型钢制作专用钢平台，钢平台可兼用构件水平转运和垂直吊装（如图3所示）。

3.为减少摩阻力，在钢平台与滑移轨道之间垫放聚四氟乙烯板，必要时可涂抹润滑油。

4.钢平台有安装在前进方向的卷扬机牵引前行，水平转运就位以后，由安装在平台上的电动葫芦进行构件吊装。

1－内支撑梁、2－H型钢轨道、3－滑移、吊装平台、4－聚四氟乙烯板 、5－电动葫芦、6-卷扬机。

大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法施工工艺

《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》的工艺原理是：

• 工艺流程

整体施工流程：铺设滑移轨道→制作专用钢平台→调试滑移设备→构件水平转运→构件垂直吊装。

• 操作要点

一、铺设滑移轨道

1.在内支撑梁上铺设滑移轨道，滑移轨道由安装区域一直铺设至基坑边缘，铺设方向与水平转运方向一致。（如图1所示）

2.由于内支撑不可避免会出现高低不平，在内支撑梁与轨道之间通过垫放楔铁、钢板或者灌注高强灌浆料，保证滑移轨道的荷载能够有效的传递至内支撑。

3.轨道铺设完成，测量轨道平行度，确保轨道接头焊接质量满足施工要求。

二、制作专用钢平台

1.利用现场常用型钢制作钢平台，钢平台兼用构件的水平转运和垂直吊装。

2.钢平台外形尺寸满足施工需求，焊接质量符合验收保准。

3.钢平台为转运过程中的主要受力设备，所用原材料的材质、规格、焊接要求需与施工方案一致，不得擅自降级使用。

4.钢平台制作完成以后，利用汽车吊由基坑外吊装至内支撑滑移轨道上。

5.为减少滑移过程中摩阻力，钢平台与轨道之间垫放聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板具备强度高、摩擦力小的特点，必要时，可在轨道与聚四氟乙烯板之间涂抹润滑油。

三、调试滑移设备

1.施工平台制作完毕以后，在内支撑上按照构件水平转运工况模拟构件水平转运。按照施工工况安装卷扬机、钢丝绳，让整个施工平台在已经铺设完毕的轨道上进行水平滑移。

2.试验前，规划好滑移距离和滑移路线，通过操作卷扬机移动整个施工平台。

3.滑移过程中，重点检查转运区域内支撑平整度、轨道铺设精度、卷扬机牵引系统布置、钢丝绳张拉角度、平台与轨道之间聚四氟乙烯板的贴合程度等。调试卷扬机的运行速度和钢丝绳的穿绳形式，保证施工平台能够在轨道上平稳的滑移，确保移动速度达到设定标准。

4.当平台滑移至试验终点时，立即停止卷扬机。由于惯性作用，施工平台会沿着轨道方向继续移动一段距离然后完全停止。测量这段滑移距离，形成记录，为钢柱正式滑移过程中速度控制和制动时机提供参考。

5.在试验过程中，要仔细观测施工平台有无异常变形和晃动，平台制动以后，有无明显前倾。如果有，及时对平台结构进行加固。

四、构件水平转运

1.施工平台的移动主要是利用安装在运输方向上的卷扬机来牵引，卷扬机工作时，收紧钢丝绳，拉动施工平台往前移动。

2.移动过程中，操作人员在轨道旁施工通道上进行全程监控，移动轨迹出现偏移时，立即暂停，调整移动方向。

3.移动平台移动到安装区域后，在轨道上焊接限位马板，将平台与轨道连接固定。

五、构件垂直吊装

1.当钢构件水平转运至安装点以后，利用马板将平台与内支撑轨道焊接固定。

2.收紧安装在钢构件顶部的倒链葫芦，让钢构件缓缓脱离施工平台。钢构件所有荷载由施工平台上的门式吊架和倒链葫芦来承担。

3.通过控制倒链葫芦慢慢落钩，将钢构件沿着吊装洞口吊装至基坑内部，直至安装标高。

4.钢构件吊装以后，松钩，然后移动施工平台，进行下一节段的吊装。

《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》的材料设备要求如表1所示：

《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》的特点有：

1.该工法原理简单，利用现有内支撑作为受力体系进行施工，无需额外搭设支撑体系。

2.该工法实施方便，使用机具设备为卷扬机、电动葫芦，专用钢平台由H型钢或者槽钢组装而成，所用材料在工地很常见，现场可以做到随拿随用。

3.该工法适用范围广，可以用于钢结构、大型设备的运输和安装，可调整型钢和电动葫芦的规格、型号来适用不同重量和尺寸的构件吊装。

1.大型深基坑起重、吊装常常依赖于现场塔吊，但是往往由于基坑面积过大，现场塔吊无法做到基坑全覆盖，或者即使能够覆盖，但塔吊起重能力有限，不满足现场施工需求。最常见的为钢结构、大型设备起重吊装。

2.武汉恒隆广场为大型商业综合体，地下室设置了三根巨型钢骨柱，钢骨柱距离基坑边缘超过50米。由于基坑施工周期较长，超过五个月，如果安装大型塔吊来配合巨型钢骨柱吊装，那么整个项目的机械设备投入则远远超过预期目标，对于项目成本控制极其不利。

3.中建三局集团有限公司工程总承包公司对大型基坑起重吊装技术进行优化，形成《大型基坑利用内支撑滑移、吊装施工工法》，可为类似大型基坑施工提供经验借鉴。

施工企业采用《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》施工时，应采取的质量控制要求如下：

1.控制标准及规范：《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）、《工程测量规范》（GB50206-93）、《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）。

2.滑移轨道和施工平台所用型钢、钢板原材料质量必须符合设计要求。

3.钢平台制作外形尺寸需满足施工需求。

4.钢平台焊缝焊接质量需按照施工方案和相关规范要求。

中建三局集团有限公司采用《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》施工的效益有：

该工法在武汉恒隆广场项目顺利实施，地下室施工阶段，减少三台STT553型号塔吊五个月的使用周期，节省费用近150万。虽然增设H型钢轨道和专用平台，花费费用约30万，但项目整体节约工程费用约120万。

该工法在超大型深基坑中有较好的应用前景，利用该工法，可以有效节省地下室施工阶段大型塔吊的投入，同时也保证施工进度和质量。

注：施工费用以2016—2019年施工材料价格计算

施工企业采用《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》施工时，应采取的质量控制要求如下：

1.安全标准规范：《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—2005）、《建筑工程施工现场消防安全技术规范》（GB50720—2011）、《建筑工程施工现场供电安全规范》（GB50194—2002）。

2.进入施工现场的作业人员必须接受施工技术交底，签字以后上岗作业。

3.现场使用的型钢、钢板需具备质量证明文件，必要时进行复检。

4.所有进场人员必须佩带好安全帽、安全带和劳保鞋。

5.施工之前，对卷扬机、电动葫芦、钢丝绳、卸扣等起重吊装设备进行验收。

6.现场各种大型机械操作人员应有相关证件，严禁无证操作。

7.施工过程中，安排专人对内支撑、滑移轨道、钢平台进行监控，出现异常立即暂停施工，查明原因后方可继续施工。

中建三局集团有限公司采用《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》的应用实例如下：

武汉恒隆广场购物中心及地下室工程位于武汉市硚口区京汉大道与民意四路交汇处，为大型商业综合体。基坑面积超过2000平方米，深度达到18米。

根据设计图纸，地下室设置三根巨型钢骨柱，分节以后最大吊装重量达到14.7吨。该工法在地下室施工阶段得以顺利实施，所有构件利用现有内支撑梁进行水平转运和垂直吊装。

施工企业采用《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》施工时，应采取的质量控制要求如下：

1.由专人负责文明施工管理，每天在工地巡回检查，发现问题及时解决。

2.施工机械的废油要存放在废油桶内，集中处理，严禁随意排放。

3.做到施工废弃钢材回收利用。

4.严格按照施工平面布置图堆放原材料、施工机具及料具。

5.严格执行国家颁布的《环境保护法》及武汉市有关环保的规章制度，在全施工过程中，严格控制噪音、粉尘等对周边环境的污染。

6.夜间不间断施工时，应提前张贴安民告示并定期对附近居民进行互访，及时了解情况，达成谅解。

2020年9月2日，《大型基坑利用内支撑滑移吊运施工工法》被湖南省住房和城乡建设厅评定为湖南省2019年度工程建设省级工法。

大型钢结构整体提升与滑移施工工法适用范围

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》适用于具有刚性纵梁的重型对称钢结构的整体安装，该钢结构的主要特征是，具有对称的刚性纵梁（即主桁架），纵梁的两端落地或离地面不高，构件重量大。凡类似这种大型钢结构件，都可以采取这种纵梁分两大段、一端液压提升、一端地面滑移的方法进行施工。该方法的最大优点是吊装高度明显降低，拼装速度加快，操作安全，吊装用吊车吨位减小，同时节约大量临时支撑用钢材。

大型钢结构整体提升与滑移施工工法工艺原理

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.主桁架安装分两大步骤完成，第一步，在中心竖立一座提升井架，顺着纵向中心线，在地面搭设临时支承架，将制造厂运来的小节主桁架，在支承架上拼装成两大段，两大段的一头靠近提升架，另一头放置在最外端可滑移的拖板上；第二步，在中心提升井架顶部，安装8台液压提升缸，4台为一组，每组液压缸的钢绞索，分别吊住两大段主桁架靠中间的一头，然后启动液压缸。慢慢提升。主桁架放置在拖板上的另一头，随着提升运动，慢慢向中心移动，当提升到安装高度时，将主桁架中间的两个头拼装好，形成一个似大桥的弧形拱架。详见图1所示。

2.采用计算机控制液压同步提升技术，系统由钢绞线及提升油缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）和传感检测及计算机控制（控制部件）等几个部分组成。

该工程采用的提升油缸有4台350吨和4台200吨两种规格，均为穿芯式结构。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24毫米，截面积为140平方毫米，抗拉强度为1860牛/平方毫米，破断拉力为260.7千牛，伸长率在1%时的最小载荷221.5千牛，每米重量为1.1千克。配套的液压泵站是提升系统的动力驱动部分，在液压系统中，采用比例同步技术，这样可以有效地提高整个系统的同步调节性能。

整个提升系统通过传感检测获得提升油缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机。这样主控计算机可以根据当前网络传来的油缸位置信息决定提升油缸的下一步动作，同时，主控计算机也可以根据网络传来的提升载荷信息和构件姿态信息决定整个系统的同步调节量。

主桁架在提升过程中，落地端应随着主桁架的逐步提升，克服摩擦力，缓慢同步地沿地面向提升井架（落地端就位位置）移动，以保证主桁架提升的钢绞线保持垂直，使整个提升顺利进行。主桁架的滑移系统主要包括：滑移导轨和滑移拖板、滑移导向装置、滑移牵引装置及防止两榀主桁架外移的拉紧装置等。落地端增设了滑移牵引装置，采用规格为H32×4D滑车和由电气控制其同步的5吨卷扬机组成，每个主桁架落地端设一组，共4组。

为保证液压提升装置的承重部件钢绞线在整个主桁架提升过程中，垂直偏角不得大于2°，在整个提升全过程中采用经纬仪监控钢绞线的垂直偏角，并根据垂直偏角的大小及方向来控制调整主桁架落地端的水平滑移位置。同时，将通过对主桁架垂直提升高度与水平滑移距离的比例关系，辅助控制落地端的滑移速度和位置，以保证主桁架同侧落地端的同步以及与垂直提升的同步，从而保证钢绞线的垂直度。

大型钢结构整体提升与滑移施工工法施工工艺

• 工艺流程

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的主桁架安装工艺流程为：拼装小段工厂制作→拼装施工准备→两大段分别拼装→两大段拼装的焊接→组立提升井架→两大段整体液压提升→提升过程中落地端移动的控制→主桁架支撑钢柱的安装→两大段超提、下落就位与对接→主桁架落地端支座安装→主桁架整体就位后精度测量。

• 操作要点

《大型钢结构整体提升与滑移施工工法》的操作要点如下：

一、提升井架的设计

主桁架以及相连中间次桁架拼装完后，重量约为2800吨，提升所用提升井架需要自行设计。根据提升就位需要，提升架高度应在65米左右，四根立柱（钢管ф1500×20）中心距为8米×7米，由于安装现场紧临海边，且施工时间处于台风季节，因此，风载必须加大考虑。还有，由于提升架承受载荷大，主桁架2800吨；其一半为1400吨，提升架自重360吨；8根缆风绳对提升架产生的正压力约为120吨，加上提升液压缸、吊具等总重约2000吨。因此，还要考虑提升架基础的不均匀沉降对其影响。为此，在提升架四根立柱下面的砂地内，每根立柱下打了三根钢筋混凝土桩，每根桩承载270吨（主桁架整体提升时实测最大下沉量只有7毫米）。12根桩共承载3240吨。另外，根据现场情况，提升架的制作充分利用工程原有材料，以提高材料的重复利用率，降低成本。

为保持提升架的稳定，在提升架的四角设置了8组缆风绳，并通过与缆风绳相连的滑车、卷扬机和拉力计，可以观测和调整缆风绳受力的大小。提升井架详见图2所示。

二、主桁架上吊点的选择

主桁架分两大段就地拼接好以后，首先要选定提升钢索的吊点位置，选定的原则是：假定主桁架提升到高度且提升钢索呈垂直状态时，钢索与主桁架上弦杆的交点，即为吊点位置。

提升架设在两榀主桁架之间中部的断开位置，为了减小提升架横梁悬臂承受的弯曲力矩，提升架四根立管应尽量靠近主桁架内侧的弦杆，该间隙选定为120毫米。

8台液压缸在提升架横梁上的布置是对称的，这样可以保证提升架承载均衡，缆风系统受力对称。由于在主桁架提升的过程中在不断地向前移动和转动，而提升井架不能倾斜摆杆，这就要求选择的吊点位置在主桁架的提升过程中不能有较大的水平位移，即在提升过程中尽量保持提升钢绞线的垂直。如果按钢绞线垂直度小于2°计算。在主桁架提升至最高处时，吊点水平位移不能超过220毫米，经过对提升架位置及主桁架结构特点进行深入考虑，决定将吊点位置设在主桁架上弦杆中间两个节点处，详见图3所示。

三、整体提升的同步要求

由于提升时的每段主桁架，都是由两榀主桁架组成，其中间用次桁架连接，在主桁架的提升过程中。如果两榀主桥架不同步，构件在吊装过程中将产生变形。这是不允许的，为保证构件在吊装过程中不产生变形，这就要求提升机构具备同步功能，因此，在该方案中采用了计算机控制液压同步提升系统。同时，在提升与滑移的同步方面，采用了测量监控与提升高度与水平距离比例关系控制方式进行。

四、主桁架中间对接处嵌补段的取消

在大型钢结构的传统拼装过程中，尤其对长形构件最终合拢对口时，一般设中间嵌补段，用以调节构件分段拼接过程中的尺寸偏差，最终保证构件的整体尺寸。该工程项目中主桁架跨距有328米，整体造型奇特，为空间三维弯扭，总重量约2800吨，整体结构弹性大，给主桁架最终空中合拢对口，保证主桁架整体尺寸带来了很大难度。采用中间嵌补段可以很好地控制调整主桁架整体拼装尺寸，保证质量，但同时也带来了诸多不利，例如，需要另外的大型吊机，空中对口工作量增加一倍，安全性能降低等。中国机械工业建设总公司权衡利弊，决定取消中间嵌补段。为此，在主桁架地面拼装过程中中国机械工业建设总公司应用了激光全站仪，对主桁架分段的拼装进行逐段跟踪精确的定位。根据设计院的设计模型，将主桁架的空中状态调整到地面拼装状态，对关键节点的三维坐标进行量取，取得设计的理论值，然后据此应用全站仪对实际拼装尺寸进行测量和精确的调整，从而保证了主桁架分段以至整体的定位尺寸。达到了质量控制标准。

五、吊点、支点、顶点结构设置

主桁架在液压提升就位过程中，需要设置合理安全的吊点、支点及顶点。

1.主桁架吊点结构

主桁架在提升过程中。液压缸钢绞线和主桁架相连的吊点。在提升时存在转动，因此将吊点设置为铰支连接，吊点详见图4所示。在吊点处，经计算，固定吊耳的主桁架。

干管下方腹杆应力较大，达280兆帕，需作加强处理。加强方案是在腹杆处增加4条筋板。此时应力值为220兆帕。吊点周围其他杆件受力也均符合安全应力要求（吊耳强度验算略），以上说明吊耳设置可行。

2.落地端支点

主桁架在提升时落地端存在集中载荷，为此需对主桁架落地端支点及支点上部杆件进行加固，落地端支点加固详见图5所示。支点上方腹杆需要加固，未加固时应力为260兆帕，加固后应力降为210兆帕，满足结构安全应力值。腹杆加固方法与吊点下方腹杆加固相同。

3.落地端千斤顶顶点处理

主桁架提升到位后，需要拆除主桁架落地端的滑移小车及滑道等，以便安装落地端支座，此时需要用千斤顶顶起主桁架落地端才能进行。因此，需要在主桁架落地端千斤顶顶升处设置顶点，顶点位置应设在主桁架节点上，且受集中载荷下而不发生失稳及变形，顶点构造如图6所示。这样保证主桁架落地端在拆除滑移小车顶升时，不会对主桁架的结构造成破坏，从而保证主桁架是安全的。

4.主桁架加强处理

主桁架吊点处腹杆及落地端腹杆根据计算结果，需作加强处理，处理方案如图7和图8所示。

六、主桁架提升过程中因自重产生弹性变形的处理措施

1.在吊装过程中，主桁架的最大弹性变形发生在刚脱离胎架时，矢高减少362毫米，弦长增加106毫米，由此导致吊点达到设计高度时落地端未滑移到设计位置的结果。实际操作中，为保证主桁架落地端顺利就位，须将主桁架高度超提1米。主桁架超提1米后，落地端即可准确就位。随后固定落地端各支座、安装立柱、临时支撑，落下主桁架至立柱和临时支撑上，在空中拼接主桁架完成主桁架的安装工作。主桁架安装完成后，即可拆除提升井架。

2.当主桁架落在支撑钢柱上以后，若主桁架不设临时支撑，在6～7轴线处，最大竖向挠度（Z轴方向的变形）为40毫米，为保证安装精度，在6～7轴线中间主桁架下弦节点处设增临时支撑，此时，主桁架的最大挠度位于22轴线处，只有12毫米。

3.主桁架增设临时支撑后，主桁架对底板在X轴方向的推力由311吨降至138吨；在Y轴方向（外）的推力约20吨，为防止主桁架落地端变形和减小对底板的推力，需对其进行约束。约束方法采用钢丝绳分别在3/1轴线、29轴线处将两榀主桁架拉紧。采用上述措施后，主桁架落地端在X、Y轴方向，均满足底板水平承载力的要求。主桁架临时支撑位置详见图9所示。

七、应力应变监测

为保证主桁架整体提升过程的安全性和可靠性，对其结构和提升架在提升过程中的受力与变形采用大型通用有限元结构分析程序ANSYS软件进行充分计算分析。在此前提下，对主桁架各主要受力杆件和提升架在提升过程中的应力应变进行实时监控，为提升过程提供有力的科学保证。

应力应变监测系统采用ZX系列智能记忆弦式数码应变计进行现场应力测试。应力观测点选择原则：主桁架、提升架中经计算在提升过程中应力应变较大的杆件；主桁架在拼装完成后受力较大的杆件；测点数量：40个。

在主桁架的安装过程中，对主桁架上的监测点应变数值进行测量。在主桁架提升的过程中，按每提升1~2米及在计算书中强度验算所选取的高度下记录应变数据。最后，对整个提升阶段的应变数据进行整理并选取典型测点做应力随主桁架安装过程变化曲线。

根据施工过程，将主桁架的提升安装过程分为以下四个阶段：

阶段一：主桁架从地面提升至设计标高；

阶段二：主桁架从设计标高提升至超出设计标高1米处；

阶段三：将主桁架下落至设计标高；

阶段四：主桁架对接完成，撤除提升装置。

测试结果根据安装过程的四个阶段进行记录，根据各监测点的应变数据和应力-应变关系：σ=E·ε（E=2.06×10⁵牛/平方毫米）。

可以得到各测点的应力值。

应力应变监测系统给提升过程提供了有利的科学依据，在结构应力方面保证了提升的安全顺利地进行。

八、抗台风处理

由于该工程施工地点位于填海区，并且施工时间是台风季节，主桁架提升周期大约在15天左右，要保证整个提升过程绝对安全可靠，即在台风到来时，有防台风措施。中国机械工业建设总公司根据气候的中、近期预报，确定提升时间，同时制定了提升过程中的防台风方案。因该方案在特殊地点采用，故在此不作详述。

九、提升过程中数据统计分析技术

为保证主桁架提升过程的科学性和安全性，除应力应变的监测外，中国机械工业建设总公司还对整个提升过程中64个涉及安全和质量的监控点进行全程实时监控。保证提升的每一个指令都是在切实的实际测量状态和一定的理论计算保证的前提下发出的。中国机械工业建设总公司的实时监控项目主要包括；主桁架提升高度、提升井架的沉降、不均匀沉降及垂直度、缆风系统拉力及其滑轮组的工作状态、四个落地端滑移距离、与滑移导向装置间隙及其滑轮组工作状态、提升装置各组钢绞线垂直偏角、提升油缸油压、各提升点相对高差等。在提升的准备工作中，中国机械工业建设总公司进行了大量的计算工作，把每一个监控点理论的状态进行了量化，同时把允许的上下浮动的偏差状态（边界值）一一进行了量化，制作成了主桁架提升过程监控数据库模式，同时将理论状态、边界值状态各数据生成曲线图。在实施中，每一个提升分段点通过多台对讲机报数，及时将实际获取的数据所生成的曲线同上述三条曲线进行比较，分析它们与理论曲线的差异大小是否在允许的范围内，确定是否需要调整，为下一步提升动作指令的发出提供有力、科学、有效的依据。图10所示为其中一个控制点的曲线监控模型。

图10表示为对A区提升钢绞线垂直度的监控。计算边界值设在其偏移角不能超过±2°。由于在实际测量中钢绞线的偏移角不方便进行，中国机械工业建设总公司将偏角的限制转化为钢绞线水平偏移的限制，在不同的提升高度状态下测量。其中轴为钢绞线没有偏移的状态，蓝色曲线代表允许的在正方向的水平偏移距离曲线，黄色曲线代表允许的在负方向的水平偏移距离曲线，粉红色曲线代表提升过程中的实际测量数据。通过曲线可以看出，采用滑移牵引装置可以随着主桁架的不断提升，随时调整落地端水平滑移距离，从而达到很好控制钢绞线的偏斜角问题，保证了提升和滑移的同步协调进行。提升过程的数据统计分析技术，使得在对提升对象状态完全控制的情况下，科学安全地进行操作，结束了在大型钢结构吊装过程中的盲目性，增加了其数据化和科学性，把整体提升技术推向了一个新台阶。