1、第 58 卷 第 9 期2022 年 9 月GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY甘 肃 水 利 水 电 技 术Vol.58，No.9Sep.，2022DOI：10.19645/j.issn2095-0144.2022.09.012收稿日期：2022-07-10作者简介：吴伟红（1989-），女，广东梅州人，工程师，学士，主要从事水利机电技术施工管理及研究，E-mail:。浅谈圆形深基坑钢模板吊装系统的选型及应用吴伟红1，欧泽锋2（1.广东粤海珠三角供水有限公司,广东 广州 510000；2.广东省水利电力勘测设计研究院有限公司,广东 广
2、州 510000）摘要：通过论述和分析珠江三角洲水资源配置工程中圆形深基坑钢模板吊装系统的选型及应用,主要阐明了所选吊装系统的优点。采用吊装系统替代视野受限的人工操作汽车吊和履带吊,改用结构相对简单方便的卷扬机来吊装钢模板,保持钢模板在安装及拆除时在同一个工作面上，不用二次吊出圆形深基坑,大大减少了钢模板的安拆时间。不仅具有时间短、智慧化程度高、效率高等优点，而且也减少了重大吊装施工带来的安全风险。在使用悬挂装置前，根据实际情况，需要进行制动力荷载验算、总牵引力验算、倾覆验算、滑轮选型和钢丝绳选型等基础工作，使其各项指标达到安全稳定可靠为宜。关键词：圆形深基坑；钢模板；卷扬机；定/动滑轮；吊装
3、系统中图分类号：TU755.2文献标志码：A文章编号：2095-0144（2022）09-0051-041前言珠江三角洲水资源配置工程主要由输水干线、深圳分干线、东莞分干线和南沙支线组成，西起顺德鲤鱼洲取水口，东至南沙高新沙水库、东莞罗田水库、松木山水库及深圳公明水库，输水线路长度113.20km。珠三角工程传承“生命水、政治水、经济水”的理念，秉持“把方便留给他人、把资源留给后代、把困难留给自己”的精神，在平均纵深4060 m处通过盾构方式建造输水管道。工作井围护结构由1.20 m厚C30混凝土地下连续墙和1.20 m厚C30钢筋混凝土内衬组成，地下连续墙共计24幅成环，其中序槽 12 幅（
4、长度 6.74 m），序槽 12 幅（长度2.66 m），幅间接头采用套铣工艺，深度为工作井底板以下4.00 m。为保证工作井开挖安全，内衬采用顺挖逆作法施工，单次开挖深度为4.50 m。工作井采用逆作法施工工艺来修建圆形大直径深基坑，基坑内径35.90 m，井深67.25 m，在基坑地下连续墙浇筑混凝土内衬墙时，采用大型钢模板施工措施。同时，采用新型钢模板吊装系统能够更好地保证施工质量及加快施工进度，优化了悬挂装置，节省了井内、外多次重复吊装工序的时间，而且进一步缩减了模板安装的时间，推进各工序之间能够有效衔接，大大提高了施工效率。2施工工艺组成2.1圆形深基坑滑模的组成圆形深基坑滑模由钢模
5、板、模架和悬挂装置三大部分组成。其中钢模板由标准块12件、带浇筑口标准块12件、左右斜口临接块各4件和楔形块4件组成；模架由16A型槽钢（腰厚6.50 mm）和H型钢组成钢模板背部支撑体系；悬挂装置由8节钢支架焊接的环形大支架、8台卷扬机（机座、电动机、卷筒、三级减速箱、钢丝绳、滑轮等）和8根扁担梁组成（图1）。悬吊系统由1台卷扬机采用工字钢整体焊接在1个钢支架上，卷扬机通过钢丝绳和扁担梁连接。其中,扁担梁由1根钢横梁构成，在钢横梁上焊接1个定滑轮，在钢横梁下方两侧用钢丝绳连接2个吊钩，分两个吊点将单块模板平衡吊装，达到起升模板的目的。2.2悬挂装置对比分析国内大部分工程基本上采用汽车吊或者履
6、带吊进行安装和拆除基坑内衬墙钢模板，需清空基坑周边场地用于放置钢模板。随着工作井深度的增加，安装和拆除模板的时间也随之增长，效率也相51应降低。另外，随着工作井深度的增加，导致吊车司机操作视野严重受限，安装和拆除模板过程将存在重大安全隐患1。卷扬机设备一般在水利系统闸门中运用广泛，但在圆形深基坑作业过程中运用相对较少。本次施工工艺与传统施工方法有所区别，吊装装置采用在工作井混凝土梁上设置环形钢支架和卷扬机的方式，在环形梁座的顶部平面上平均分布8台卷扬机。吊装系统可实现无需拆卸即可进行下一层土方的施工开挖，减少了施工工序衔接的时间。同时节省了施工场地，有利于增加带模养护的时间，对内衬混凝土的养护
7、和温控起到了更好的保障作用。2.3智慧化模板操控及安全保障施工采用的悬挂装置设有智慧化操控系统，8台卷扬机分别设置了各自的数字拉力计，并分别有点动和联动控制模式。正常的模式都以联动控制为主，当出现某一台设备受力不一致或提升高度有偏差时，拉力计将显示报警信息，第一时间启动保护措施，所有设备将停止运行，等待解除联动控制模式，通过点动控制模式调节达到一致的高度后，再进行姿态微调。当姿态恢复到正常情况下时，便可以采用联动形式整体升降。不但缩短了整个过程的持续时间，而且提高了模板装置体系的安全运行。3推荐使用的优点通过对比卷扬机与汽车吊或履带吊两种悬挂装置形式的优缺点（表1）可知，采用卷扬机作为滑模的起
8、升机械，不仅具有耗费时间短、智慧化程度高和工作效率高等优点，而且也减少了重大吊装施工带来的安全风险。当然，在使用该悬挂装置前，需要根据实际情况，进行制动力荷载验算、总牵引力验算、倾覆验算、滑轮选型和钢丝绳选型等基础工作，使其各项指标达到安全稳定可靠为宜2。4设备参数验算及选型4.1新型钢模板吊装系统应用应用实例为珠江三角洲水资源配置工程中某基坑钢模板施工，基坑工程采用新型钢模板吊装系统（图2）。钢模板直径为31.125 m，高度为5.228 m，总质量为120 t，吊点沿钢模板圆周平均设置，有64个（图3）。图1悬挂装置示意图表1两种悬挂装置的对比装置形式卷扬机吊汽车吊或履带吊投入人工/人61
9、5工作效率最快安装仅需8.0 h/层安装需要36.0 h/层可控范围自动控制、同步调整人工操作、视野受限场地要求空间小空间大图2钢模板施工现场（a）基坑顺挖逆作法施工（b）新型钢模板吊装系统2022年第9期甘肃水利水电技术第58卷52模板设计过程中考虑了两种荷载，一是用于侧面模板强度计算时取值54.22 kN/m2，二是用于模板刚度计算时取值45.54 kN/m2。混凝土最大浇筑高度为4.50 m，侧压力值57.69 kN/m2。取整个模板的1/4用于模型计算，最大应力为72.19 MPa，最大位移变形为8.16 mm。预埋件为普通Q235B圆钢，埋件最小有效截面积为314.00 mm2。根据
10、受力情况分析，经计算，轴心受拉应力强度为47.30 MPa，设计要求轴心受拉应力强度应小于 170.00 MPa，计算结果满足设计要求。4.2悬挂设备参数验算悬挂设备的选择与钢模板尺寸及结构有关，直接关系到吊装时的安全及稳定，所以进行设备各项参数的验算非常重要3。（1）刹车制动力荷载验算刹车制动力标准值按照式（1）计算：W=（va/g）+1Q=KdQ（1）式中：W刹车时产生的荷载标准值（N）；va刹车时制动减速度（m/s2）；g重力加速度（m/s2）；Q料罐总重（N）；Kd动荷载系数。制动减速度va值与安全卡的制动灵敏度有关，其数值应根据不同的传力零件和支承结构对象按经验确定。为简化计算，因刹
11、车制动而对滑模操作平台产生的附加荷载，Kd值可取1.12.0。经计算，刹车制动力荷载W=2 400 kN。（2）总牵引力验算模板牵引力R按照式（2）计算：R=FA+Gsin+f1（Gcos-Pe）+f2GcosK（2）式中：F模板与混凝土的粘结力（kN/m2）；A模板与混凝土的接触面积（m2）；G模板系统自重（kN）；模板的倾角（）；f1模板与混凝土间的摩擦系数；Pe混凝土的上托力（kN）；f2滚轮或滑块与轨道间的摩擦系数；K牵引力安全系数，可取1.502.00。在施工过程中，钢模板按照“开挖放置浇筑再次开挖起模下降”的施工工序，故取G=1 200.00 kN、f1=0.20、f2=1.06及
12、K=2.00进行验算。经计算，总牵引力R=3 024 kN，满足设计要求。（3）倾覆验算整个环形梁共有16支外伸梁，共同承载120.0 t，平均每处外伸梁受力7.5 t。外伸梁的大部分位于压项梁上，小部分伸出悬在井口处，钢丝绳安装在悬出部分的滑轮上。利用压项梁的边形成一个支点，钢丝绳受到下方重物的牵引，使梁有顺时针转动的趋势，因此在梁的左侧要有足够大的拉力（允许拉力F），以保证环形梁的整体稳定。考虑到现场施工条件，设计要求安全系数应 不小于5.0。将整个吊装系统可以简化为一个杠杆模型，根据平衡原理，满足以下力矩守恒：FL1=GL2（3）根据设计图纸，相关参数取值为：L1=2 200 mm、L2
13、=800 mm、G=7.5 t，求得F=27 273.7 N。梁左端用4支24#钢筋固定，许用应力取值为80.0 MPa。经计算，允许拉力F=144640.0N，安全系数为5.3。安全系数大于5.0，满足设计抗倾覆要求。4.3悬挂设备选型（1）滑轮选型滑轮优先选用球墨铸铁双槽滑轮，尺寸应满足钢丝绳直径大小的要求。卷扬机数量为8台，施工过程中采用双吊线起吊（动滑轮组），安全系数取值6.5。经计算，卷扬机拉力为15.31 t，故应选用不小于16.00 t的卷扬机。由于施工采用双滑轮组，其中一组作为保险联动使用，故 8 台卷扬机应该选用5 2285 22831 12531 125图3钢模板尺寸示意图
14、/mm第9期吴伟红，等：浅谈圆形深基坑钢模板吊装系统的选型及应用第58卷53HQG（L）2-16以上型号为宜。（2）钢丝绳选型现场施工主要参数为：钢模板总重量120 t、刹车荷载2 400 kN。为了施工安全，在钢丝绳选型过程中，取最大值2 400 kN进行计算。沿钢模板设置了64个吊点，当钢丝绳的公称直径选用20 mm时，计算得出每个吊点受力为31.65 MPa。公称抗拉强度是试样拉断前承受的最大标称拉应力，由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是在静拉伸条件下的最大承载能力。当钢丝绳的直径选用20 mm时，公称抗拉强度要求小于 1 870 MPa 才算合格。计算结果满足设计要求，
15、故施工过程中钢丝绳选用6X36WS-20型为宜。5结论（1）吊装系统采用卷扬机来吊装钢模板,保持钢模板在安装及拆除时在同一个工作面上，无需二次吊出圆形深基坑，大大减少了钢模板的安拆时间。不仅具有耗费时间短、智慧化程度高、工作效率高等优点，而且也减少了重大吊装施工带来的安全风险。（2）吊装系统体积小、重量轻、结构紧凑、起重力大、实用性强，可以增加带模养护的时间，无需拆卸即可进行下一层土方开挖，对后续基坑滑模施工提供了技术支持。（3）在使用悬挂装置前，需要进行制动力荷载验算、总牵引力验算、倾覆验算以及滑轮选型和钢丝绳选型等基础工作，使其各项指标满足安全稳定可靠的要求。参考文献：1戴穗锋.预制箱梁钢
16、内模板吊装辅助装置的研制与应用J.建筑施工，2021，43（1）:98-99.2朱威.超深基坑圆形结构钢模板施工技术J.中国水能及电气化，2022，18（4）:20-23.3董富强,梁复,李莉,等.筒仓库顶钢结构滑模整体提升施工技术J.工程建设与设计，2007，55（10）:74-77.由表5可以看出，景区大多数危岩的危险性等级为级或级，仅q1和q2危岩的危险性等级为级。4结论依托现场调查结果，结合无人机航空摄影和结构面信息自动化处理等技术，实现了对同关口景区岩体结构面产状和危岩区特征的快速获取，克服了传统野外调查工作耗时长、视角受限等缺点，为复杂地质条件下崩塌地质灾害的识别和预测提供了技术和方法，可以得到以下主要结论。（1）景区存在10处危岩体，划分为大型危岩体（1 000 m3）和小型危岩体（1 000 m3）二种类型。基于研究区的三维模型，结合现场调查结果，研究区内共识别解译出4处大型危岩体和6处小型危岩体。（2）危岩体大部分处于基本稳定状态，b2和b4危岩体稳定性较差，在地震或降雨工况下均处于不稳定状态；q1、q2和b1发生崩塌后会威胁景区运营安全，其余危岩体对景区威胁较小。（
