悬挑梁式环轨吊装系统设计应用

王青青 王星月 陈凯

摘要：在工程条件特殊环境中进行操作的时候，会选择调压井为靠山体开凿，井口顶部大部分位置无法使用常规汽车吊达到，而不得不采用一种新型吊装方式——悬挑梁式环形轨道吊装系统。该吊装系统主要包括承重机构、行走机构、及起升机构几大部分，充分利用山体及基岩稳固吊装基础，采用部分现代化机械机构组合而成，具有使用方便吊装就位迅速安全，不占用场地资源等优点。

关键词：悬挑梁式；吊装系统；设计

引言：结合工程金属结构施工技术与规范，针对施工过程中因特殊情况或环境条件等制约而无法进行常规起重吊装的操作，本文介绍了一种新型的吊装系统——悬挑梁式环形轨道吊装系统。

1、采用环形轨道法的优势

其中主要体现在以下几个方面

1.1适用范围更广

对楼层结构形式及施工场地要求低，需要的吊点位置少，能适应场地平面和楼层室内平面狭小环境。

1.2安全性更高

因美观需求，单元式幕墙的单元板块尺寸越来越大，重量也随之增加，施工难度和风险也有所加大，环形轨道在施工过程中不需要搭设外脚手架或悬挂吊篮，施工安全风险低。

1.3施工进度更快

环形轨道法安装幕墙时，不需将单元板块先运送到楼层平面后再吊装，只需要通过卷扬机将幕墙单元板块吊装至相应标高，再由环形轨道水平移送至安装位置后安装，同时楼层室内的二次结构、装饰工程等可同步施工，外墙和室内穿插作业量大，更能节省施工工期。

1.4施工成本更低

因环形轨道能有效缩短工期，投入的机械设备费、人工费及管理费等显著减少，同时制作环形轨道使用的材料可回收再使用，也节约了材料成本。

2、吊装系统设计思路设计理论

根据工程特点采用在调压井顶部设置环形轨道，可以满足安装吊点需求。采用数学空间坐标系：垂直方向上吊装时起降机构对安装钢衬的起降可满足垂直方向z轴上的任何位置安装，水平方向上，环形轨道距离井口位置为1.5米与安装位置一致且环形轨道直径与钢衬直径一致，吊点在轨道上行走变化时，可满足水平方向上x轴和y轴上的所有点一直保持在安装位置，即距离井口1.5米的圆上面。计算与验证。调压井钢衬直径23米，钢衬每层高2米，分9块，起吊最大重量3吨，在井口平台设计悬挑梁上布置一个环形工字钢轨道，将电动葫芦小车行走机构装在环形轨道上作为跑车部件，在行走机构下方布置一套卷扬滑车系统用于重物的起吊。

3、吊装系统构成承重部分

悬挑梁式环形轨道吊装系统的承重部分由均匀分布于调压井井口的40组悬挑梁组成，每组与植入混凝土的插筋相连，插筋植入混凝土深度不低于350毫米，并灌注锚固剂。每组挑梁水平高度要保持一致安装时应采用水准以控制其水平高程，以保证环形轨道安装是在同一水平面。环形轨道。环形轨道材料为25a工字钢，用卷板机制成弧形段，弧半径为11.5米，将制成的弧形轨道与悬挑梁焊接构成环形轨道，环形轨道接头焊缝焊接高度不宜过高应控制在△h=0-2毫米，焊接完成后进行打磨，平缓过渡，环形轨道接头上下端使用16毫米钢板进行焊接，形成加筋板，加筋板应全位置焊接。

环形轨道与悬挑梁的连接，除接触形成的焊缝进行全位置焊接外还应在悬挑梁与环形轨道间添加16毫米厚加筋板，进行加固焊接。行走机构。环形轨道的行走机构选取10吨电动葫芦小车行走机构，行走小车的轮间距8~12毫米为宜。为保持小车正常行走，小车电源线的敷设方式采用圆心定点敷设的方式，在调压井顶部井口横拉一条钢丝，钢丝必须经过井口圆心，将小车电源线固定于钢丝上，固定点正好在调压井圆心上，保持固定点至小车间电源线有一定的松弛状态，小车的全程行走能保持在顺畅情况，也可采用无线遥控的方式控制小车行走。卷扬滑车起升机构。在行走小车下端连接卷扬滑车组作为起升机构，采用Jm-5t慢速卷扬机作为牵引，通过滑车组进行起降作业。Jm-5t卷扬机额定钢丝速度为10-18米/分钟，使用慢挡起降，按速度10米/分钟计算，钢衬吊装时的起降速度n=10/60/2=8.3毫米/秒，满足吊装就位条件。
3环形轨道的安全管理

3.1安全管理要点

1. 做好技术和组织保障措施

环形轨道在施工前应按照《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住建部令第37号）和《住房和城乡建设部办公厅关于实施〈危险性较大的分部分项工程安全管理规定〉有关问题的通知》（建办质〔2018〕31号）的规定编制专项安全施工方案，并按要求组织专家论证，实施前做好安全专项技术交底和安全教育工作，要求轨道安装工需持有特种作业操作证。

2. 严格安装、拆除作业要求

环形轨道安装时必须按照方案设计的结构形式和尺寸施工，所有的螺栓必须拧紧，焊缝满足设计要求。安装完成后，应组织验收，并进行轻载、额定负载和超载试验，经过空载运行合格后方可进行轻载（低于额定负载50%）、额定负载、超载（超过额定负载10%）试验各1次，合格会签后方可使用。轨道拆除时顺序与安装顺序刚好相反，并应检查轨道及拆除设备系统是否处于安全状态。

3. 做好轨道使用安全管理

轨道使用时不得超载，且不得悬挂其他设备，使用期间严禁拆除斜拉绳，吊装使用时应派专人值守，起吊的重物下不得有人。

4. 做好日常维护保养

环形轨道日常运行过程中，应经常检查有无运行不平稳、异常声音等现象，每周对轨道运行情况进行一次全面检查，每半年做一次保养。

3.2安全检查与验收

环形施工轨道作为幕墙安装时的主要设备，日常使用维护至关重要，对环形轨道等的安全管理关键在于早发现隐患，不带病作业，特别对于吊装中全程使用的钢丝绳等工具需做到每日班前检查，并定时对机械设备等进行保养。

4、吊装系统使用吊装系统负重试验

按照负重试验标准，物重为标准重量120%（即3.6吨）进行，考虑安全因素，负重试验提高安全系数，采用4吨物重进行。实验前，使用水准仪测量调压井井口顶部悬挑梁与环形轨道端数值，挂上试验重物后起降一定高度，观察同一位置挑梁数值的变化情况，运行小车一周，使用水准仪观察环形轨道各个位置的数值变化。观察悬挑梁连接插筋是否松动或被拔出。实际测量结果为环形轨道及悬挑梁在重物起降及小车运行过程中无变化。悬挑梁插筋在负荷试验中无松动和被拔出现象，小车运行条件良好、顺畅。小车电机运行正常无异常声响，卷扬滑车起降机构运转正常。综上，负重试验各项参数正常，未发生吊装系统结构变型，行走机械部分和卷扬机机械运行情况良好，悬挑梁环形轨道吊装系统满足安全吊装施工条件，该吊装系统可以正常使用。

使用成果。使用此吊装系统顺利完成调压井钢衬安装，安装总量450吨，安装工期为4个月（包含土建浇筑混凝土时间及雨天影响）。施工期间内安全事故发生率为0，机械使用情况正常，更换滑车2个，未发生起重吊装伤亡事故。悬挑梁式环形轨道吊装系统具有占用场地资源、吊装就位迅速、适用范围广、系统资源投入少和成本低的特点。

结束语：悬挑梁式环形轨道吊装系统是以施工环境作为前提，根据吊装作业特点设计，以科学理论为依据，创新与实际结合，在实际工作中不断改善的一种新型起重吊装系统。该系统具有占用场地资源少，吊装就位快捷，适用范围广，投入资源少等特点。适用于水利水电工程中调压井作业或其他深井、基坑作业，是针对缺乏地理条件或施工条件因素而产生的一种新型吊装系统。

参考文献：

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