一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法与流程

本发明涉及设备吊装技术领域，特别是涉及一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法。

背景技术：

重型设备的吊装多为建筑物主体结构完成后进行，较少采用先吊装重型设备后再施工建筑物主体结构，地下建筑物如地铁车站未形成封闭整体前在基坑内进行重型设备的吊装，但重型设备如盾构机的质量较大，而现有技术中针对未封闭建筑物周侧没有地基结构的施工环境(多级放坡开挖深基坑)，主要是通过大型的起重设备来进行吊装，这样对起重设备的起重吨数要求较高，而多数的地铁车站周侧环境复杂，无法提高充足的空间来给较大的起重设备，而且较大的起重设备租用费用也是较高的，在城市环境中也存在租借不到的情况，这样的施工环境给吊装带来较大的困难，而起重设备的吊装半径又是受到限制的，不是可以无限伸长的机构，进一步无法从较深的地下建筑物内将设备直接吊装出来。

此外，重型设备的吊装既要保证未形成封闭整体建筑物的主体结构安全，还要保证基坑内吊机的地基承载力满足吊装安全要求，同时还需考虑基坑内吊机荷载对未形成封闭整体建筑物的不利影响。在近邻未形成封闭整体的建筑物基坑中进行重型设备吊装，基坑内吊机荷载产生地层侧压力，该地层侧压力过大，则严重影响到未形成封闭整体的建筑物的安全，甚至会带来灾难性的后果。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法，能够逐级实现重型设备的吊装，吊装可靠且对未封闭建筑影响小，而且相应降低了对吊装设备的要求。

一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法的具体方案如下：

一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法，包括：

在未封闭建筑物顶部设置第一级起重设备，未封闭建筑物顶部第一级起重设备一侧设置暂放平台；

在未封闭建筑物一侧设置回填土体，在回填土体的顶部设置第二级起重设备，暂放平台设于第一级起重设备与第二级起重设备之间；

第一级起重设备从未封闭建筑物内部吊装重型设备至暂放平台，然后通过第二级起重设备将需吊装的重型设备从暂放平台吊装至建筑物外侧。

上述的吊装方法，可针对未完全封闭的建筑物(部分顶部封闭，部分顶部未封闭)内的重型设备进行吊装，第一级起重设备位于未封闭建筑物的顶部从未封闭建筑物内侧将重型设备进行吊装至暂放平台，再由第二级起重设备进行吊装，这样无需仅依靠一个较大的起重设备进行吊装，降低了对起重设备的吨数要求，通过回填土体的设置方便起重设备的进场和离场，也相应降低了起重设备对建筑物的侧向压力。

进一步地，为了降低吊装荷载对未封闭建筑物的不利影响，所述第一级起重设备与所述第二级起重设备的额定起重荷载相同或相近，且皆满足吊装安全要求，其站位区域标高不同。

进一步地，所述第一级起重设备为履带吊，履带吊的两条履带位于未封闭建筑物两个端头井中间的顶部，履带中心距与端头井中间顶部的纵梁中心距一致，这样给暂存平台提供一定的空间，也便于第一级起重设备进行吊装，履带吊可实现拼装，方便在建筑物顶部进行安装。

进一步地，所述未封闭建筑物顶部通过钢箱以支撑所述的第一级起重设备，通过钢箱的设置，能够缓冲并均匀分布第一级起重设备对建筑物顶部产生的应力。

进一步地，所述回填土体内竖向设有若干处钢管格构柱结构，通过钢管格构柱结构的设置，其作为竖向传力构件，将第二级起重设备对回填土体的应力，通过钢管格构柱传递至基坑下部的岩层，从而有效避免了起重设备在吊装过程中对建筑物结构产生的侧向压力。

进一步地，每一处所述钢管格构柱结构包括至少一根钢管，钢管内填充有混凝土，钢管格构柱结构底部设置第一钢板，钢管格构柱结构顶部设置第二钢板，且每一处钢管格构柱结构中相邻的两根钢管通过连接件连接，相邻的两根钢管之间设有多排连接件，钢管内灌注混凝土、钢管格构柱结构中相邻钢管间通过袖阀注浆管注入水泥浆，有利于提高钢管格构柱结构的强刚度，保证竖向传力的可靠度。

进一步地，所述在未封闭建筑物一侧设置回填土体的步骤如下：

在基坑底面竖向设置钢管格构柱结构的钢管，相邻的钢管格构柱结构间隔按设定距离设置；

在基坑内未封闭建筑物侧壁的两侧(左右两侧)各设置一排钢板桩，两排钢板桩间隔按设定距离设置；

两排钢板桩之间通过设置钢丝绳进行连接，钢丝绳分层设置，在钢丝绳分层设置的过程中，逐渐在两排钢板桩之间回填土体；

土体回填至钢管顶部标高一致时，在钢管顶部设置第二钢板，在第二钢板及回填土体顶部铺设钢板网并浇筑混凝土加固层，同时向钢管格构柱的钢管内灌注混凝土。

进一步地，所述钢丝绳设置方法如下：

在一排钢板桩的外侧安放工字钢，钢丝绳绕过该工字钢的端部用卡扣固定，钢丝绳穿过钢板桩后到另一排钢板桩外侧的工字钢；

通过紧绳器拉紧钢丝绳后再用卡扣固定钢丝绳的另一端部。

进一步地，吊装施工完成后剪断钢丝绳，对回填土体两侧的钢板桩进行回收。

进一步地，所述回填土体的高度在满足第二级起重设备工作要求的前提下取最小值，以利于减小回填土体方量降低施工成本及最大限度减小回填土体侧压力带来的系列不利影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过两级起重设备对未封闭建筑物内的重型设备进行吊装，降低了对起重设备的要求，也相应降低了起重设备对地基结构的强度要求，通过逐级转运，也相应降低了起重设备对建筑物的侧向压力，避免对建筑物造成不利影响。

2)本发明通过回填土体的设置，不仅有利于两级起重设备的进场，尤其是二级起重设备的进场和离场，通过第二级起重设备不仅可以方便对重型设备的吊装，也便于通过第二级起重设备对第一级起重设备的吊装。

3)本发明通过在回填土体的两侧设置钢板桩，并通过钢丝绳拉紧，能够对回填土体起到挡土墙的作用，提高回填土体作为第二级起重设备地基的稳定性强，能够规避吊装荷载对建筑物的侧压力，保证未封闭建筑物的安全。

4)本发明通过在回填土体内设置钢板桩，能够将吊装荷载传递至基坑底部的持力岩层，从而进一步规避吊装荷载对建筑物的侧压力，提高了地基结构的竖向稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1本发明实施例中车站主体结构平面示意图；

图2本发明实施例中车站主体结构横剖面图；

图3本发明实施例中车站主体结构纵面示意图；

图4本发明实施例中回填土体处断面示意图；

图5本发明实施例中盾构部件吊装2台吊机占位示意图；

图6本发明实施例中监测点布设示意图；

图7本发明实施例中吊机地基处理水平面示意图；

图8本发明实施例中钢板桩与钢丝绳连接横剖面示意图；

图9本发明实施例中钢板桩与钢丝绳连接水平示意图；

图10本发明实施例中钢管格构柱结构平面示意图；

图11本发明实施例中钢管格构柱结构侧面示意图；

图12本发明实施例中汽车吊的俯视图；

图中：1.混凝土加固层，2.回填土体，3.汽车吊，4.暂放平台，5.履带吊，6.车站主体结构，7.钢板桩，8.钢管，9.注浆管，10.钢丝绳，11.泡沫砖，12.反压土方，13.第一工字钢，14.混凝土，15.第二工字钢，16.第一钢板，17.第二钢板，18.方箱，19.盾构吊装孔，20.钢箱，21.支腿。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法，下面结合说明书附图，对本发明做进一步的阐述。

本发明的一种典型的实施方式中，如图5所示，一种近邻未封闭建筑物的重型设备吊装方法，包括：

1)在未封闭建筑物顶部设置第一级起重设备，未封闭建筑物第一级起重设备一侧设置暂放平台；

2)在未封闭建筑物一侧设置回填土体2，在回填土体2的顶部设置第二级起重设备，暂放平台4设于第一级起重设备与第二级起重设备之间，回填土体2的高度在满足第二级起重设备工作要求的前提下取最小值，以利于减小回填土体方量降低施工成本及最大限度减小回填土体侧压力带来的系列不利影响。

3)第一级起重设备从未封闭建筑物内部吊装重型设备至暂放平台4，然后通过第二级起重设备将起重设备从暂放平台吊装至建筑物外侧。

该吊装方法可应用于地铁主体车站未完全封闭的施工中，如图1所示，某轨道交通工程盾构机最大件质量为前盾130t、中盾120t，需要进行吊装，盾构接收车站的接收端主体结构只完成约30m，未形成封闭整体结构，基坑深度20m，车站主体结构周侧为基坑，无建筑物或地基结构进行支撑。

为了降低吊装荷载对未封闭建筑物的不利影响所述第一级起重设备与所述第二级起重设备的额定起重荷载相同或相近，且皆满足吊装安全要求，其站位区域标高不同。

为保证第一级起重设备吊装荷载以均布荷载的方式传递，位于未封闭车站的顶部的第一级起重设备选用履带吊，履带吊的两条履带位于未封闭建筑物两个端头井中间的顶部，履带中心距与端头井中间顶部的纵梁中心距一致，这样给暂存平台提供一定的空间，也便于第一级起重设备进行吊装，履带吊可实现拼装，方便在建筑物顶部进行安装，规避了起重设备整机无法以自行走的方式到达站位区域的弊端。

进一步地，所述未封闭建筑物顶部通过钢箱以支撑所述的第一级起重设备，通过钢箱的设置，能够缓冲并均匀分布第一级起重设备对建筑物顶部产生的应力。

本实施例中，第二级起重设备为自行式轮式吊机，优选500t的汽车吊，既利于汽车吊及其所需吊装附件进场，又利于履带吊的组装；汽车吊有4个支腿21，四个支腿21均通过方箱18进行支撑。

优选500汽车吊的优点还在于汽车吊的四个支腿21以集中荷载型式传递，利于传力结构的设置及吊装荷载所产生侧压力的规避。

第一级起重设备优选350t的履带吊5，履带吊5的两条履带位于未封闭建筑物两个端头井中间的顶部，其履带中心距与车站顶部纵梁的中心距一致，暂放平台4靠近第二级起重设备设置，这样给暂存平台提供一定的空间，也便于第一级起重设备进行吊装，履带吊5可实现拼装，方便在建筑物顶部进行安装。

未封闭建筑物顶部通过钢箱以支撑所述的第一级起重设备，通过钢箱的设置，能够缓冲第一级起重设备对建筑物顶部产生的应力，钢箱20也为方箱，其位于如图5所示的车站主体结构6的纵梁上方。

在设置第一级起重设备之前，需要进行如下步骤：

1-1)对第二级起重设备站位区域及周边空间清理，确认需要回填的高度、挖除的边坡及边坡的反压范围，确认土方工程量；

1-2)根据盾构吊装方案确定的第二级起重设备旋转半径及站位空间位置要求，结合第二级起重设备外形尺寸及支腿全伸出的平面尺寸，确定四个支腿的平面中心距，根据支腿所垫方箱的尺寸放线，准确确定500t汽车吊3站位平面尺寸。

1-3)对现有的基坑平台进行调整，如图4所示，对原状地面和一级坡平台进行调整，挖出土体，使得改造后的路面与回填区域对接，便于汽车吊的驶入或驶出，汽车吊3设于图4中的回填区域处。

回填土体2内竖向设有若干处钢管格构柱结构，通过钢管格构柱结构的设置，其作为竖向传力构件，将第二级起重设备对回填土体的应力，通过钢管格构柱结构传递至基坑下部的岩层，从而有效避免了起重设备在吊装过程中对建筑物结构产生的侧向压力。

每一处所述钢管格构柱结构包括至少一根钢管8，钢管8内填充有混凝土14，钢管格构柱结构底部设置第一钢板16，钢管格构柱结构顶部设置第二钢板17，且每一处钢管格构柱结构中相邻的两根钢管8通过连接件连接，连接件为第二工字钢15，如图10所示，相邻的两根钢管8之间设有多排连接件，钢管8内灌注混凝土、钢管格构柱结构中相邻钢管间通过袖阀注浆管注入水泥浆，有利于提高钢管格构柱结构的强刚度，保证竖向传力的可靠度。在未封闭建筑物一侧设置回填土体的步骤如下：

2-1)根据确定的500t汽车吊3的站位空间范围，划出需要加固地基的边界，即在基坑内未封闭建筑物侧壁的两侧(即基坑纵向方向的两侧)各设置一排钢板桩7，两排钢板桩7间隔设定距离设置，在靠近基坑侧壁钢板桩7外侧适当回填反压土方12，如图7所示，以加强钢板桩外侧稳定性，这样在钢板桩7一侧合理堆积土方反压钢板桩内侧的回填土体4；

2-2)靠近车站主体结构6侧墙不小于2m的位置设置砂袋，以规避因钢板桩打设对车站结构的不利影响，钢板桩与车站主体结构侧墙间回填土方，回填土方处的车站主体侧墙部位按车站结构要求防水处理(为现有技术，不再赘述)并砌筑泡沫砖11后回填土方；

2-3)在基坑底面设置若干块第一钢板16，第一钢板16尺寸为1000×1000×20mm，在第一钢板16表面焊接钢管格构柱结构的三根钢管8，相邻的钢管格构柱结构间隔按设定距离设置；

2-4)每一处钢板桩结构中相邻的钢管8焊接20#工字钢，制作完成钢管格构柱，在每根φ609钢管8外侧布设一根φ50袖阀管，3根钢管的中心位置布设1根注浆管9(φ50袖阀管)，袖阀管9可靠固定并做好防护，保证土体回填时袖阀管不被损坏，并确认钢管格构柱的中心位置中心尺寸与500t汽车吊支腿的全伸出的平面中心尺寸的一致性；

2-5)按设计要求分层回填土体，按设计要求压实并检测压实度，在回填土体分层设置过程中，两排钢板桩之间通过设置钢丝绳10进行连接，钢丝绳10分层设置，如图8和图9所示；

2-6)回填土体2分层设置后需要进行碾压，土体碾压过程中需防止钢管格构柱被撞击，同时监测靠近车站主体结构6处的砂袋位移情况，根据500t汽车吊的站位及吊装荷载的受力情况，靠近车站主体结构6处应轻压，保证车站主体结构6免受回填土体侧压力影响；两侧钢板桩内侧1m范围应按设计要求的压力进行碾压；

2-7)土体回填至钢管8顶部时在钢管顶部设置第二钢板17，如图11所示，第二钢板17尺寸为1000×1000×20mm，第二钢板17留有φ200混凝土浇筑孔，在第二钢板及回填土体上部铺设钢筋网，并浇筑40cm混凝土加固层，同时向钢管格构柱的钢管内填充混凝土并按要求振捣密实。

需要注意的是，钢板桩7包括若干相互扣合的拉森板，拉森板断面为u型，相互扣合的拉森板有利于提高钢板桩7的抗弯刚度，钢丝绳10分多层多列连接两侧的拉森板。

需要说明的是，第二钢板17与钢管8焊接连接，且第一钢板16和第二钢板17的尺寸均大于相应钢管格构柱结构中钢管8的尺寸。每一处的钢管格构柱结构均包括三根钢管8，三根钢管8构成等边三角形的三个点进行设置，三个钢管8呈等边三角形布置，中心距1.5m。钢管格构柱结构包括至少四处，四处钢管格构柱结构构成矩形的四个点进行设置，这样与起重设备如汽车吊3的四个支腿相对应，能够有效将汽车吊支腿对地基的应力进行向下传递，将起重设备产生的侧向力进行分散并传到基坑底部岩层。

在吊装全过程中实时监测沉降，主要布设于汽车吊3的两侧、回填土方12的两侧和建筑物的顶部，这样可以监测车站主体结构6的沉降，还需要对基坑坡顶的竖向、水平位移进行监测；图6所示为监测点布设示意图，吊装前取得监测点的初始值，吊装过程中实时监控，以确保吊装安全。

混凝土加固层1浇筑完成后按技术要求养护，强度不低于设计要求的50％时，通过预埋袖注浆阀管进行静压注浆，以提高格构钢管格构柱间土体的密实度，注浆压力不宜高于4bar。

在混凝土加固层1达到设计强度后，开始盾构设备吊装。500t汽车吊进场按站位要求站位、安装配重、检查吊具、锁具，完成验收工作。按设计方案要求，350t履带吊进场、由500t汽车吊将其按部件吊到车站顶部进行组装、安装配重、检查吊具、锁具，完成验收工作。按吊装方案要求开始吊装作业，350t履带吊5将从盾构吊装孔19将盾构机部件吊出、翻身，放于暂放平台4，500t汽车吊3二次吊装盾构部件，将部件由车站顶板吊起，转动吊机主臂，将盾构部件放于转运平板车上完成吊装作业。重复上述步骤，完成全部吊装作业。

其中，钢丝绳10设置方法如下：

2-5-1)在一排钢板桩的外侧安放第一工字钢13，钢丝绳10缠绕该工字钢并用卡扣固定，钢丝绳10穿过钢板桩7后到另一排钢板桩外侧的工字钢；

2-5-2)通过紧绳器拉紧钢丝绳10后再用卡扣固定钢丝绳的另一端部。

另外，需要注意的是，在吊装作业完成后剪断钢丝绳，回填土体两侧的钢板桩进行回收。

本实施例提供的吊装方法，可针对未完全封闭的建筑物内的重型设备进行吊装，第一级起重设备从未封闭建筑物内侧将重型设备进行吊装至暂放平台，再由第二级起重设备进行吊装，这样无需仅依靠一个较大的起重设备进行吊装，降低了对起重设备的吨数要求，通过回填土体的设置方便起重设备的进场和离场，钢管格构柱结构的设置，将第二吊装设备的吊装荷载传递到基坑底部的岩层，规避了起重设备及吊装荷载对建筑物产生侧向压力的不利影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。