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上海丰悦物流-大件运输-苏州盾构机吊装方案
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作者:盾构机运输来源:盾构机运输网址:http://www.fengyue56.com

苏州轨道交通土建工程Ⅲ-TS-09标

盾构机运输吊装方案

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上海丰悦物流有限公司

中铁二局股份有限公司苏州Ⅲ-TS-09标项目经理部

2016年01月07日

目录

一、编制依据及参考资料................................................................................................. 1

1.1编制依据............................................................................................................. 1

1.2 编制原则............................................................................................................ 1

二、施工概况................................................................................................................... 2

2.1区间概况............................................................................................................. 2

2.2 盾构机的运输..................................................................................................... 4

2.2.1运输设备.................................................................................................. 4

2.2.2吊装设备.................................................................................................. 4

2.2.3运输路线.................................................................................................. 4

2.2.4运输过程中注意事项................................................................................. 5

2.3盾构机概况......................................................................................................... 6

三、施工部署................................................................................................................... 7

3.1吊装人员配置表.................................................................................................. 7

3.2吊装机具准备...................................................................................................... 8

3.3盾构机吊装工期筹划........................................................................................... 8

3.4盾构机吊装作业区域情况.................................................................................... 9

3.4.1北寺塔站盾构吊装场地及周边情况............................................................ 9

3.4.2观前街站盾构吊装场地及周边情况............................................................ 9

3.4.3苏锦村站盾构吊装场地及周边情况............................................................ 9

3.5吊装监测........................................................................................................... 10

四、盾构吊装技术工艺及有关计算................................................................................. 10

4.1汽车起重机的验算............................................................................................. 10

4.2吊装绳索的选用及计算...................................................................................... 13

4.2.1盾构机的前盾、中盾及盾尾起吊用钢丝绳............................................... 13

4.2.2盾构机的刀盘起吊用钢丝绳.................................................................... 13

4.2.3后续台车起吊用钢丝绳........................................................................... 14

4.3卸扣选用........................................................................................................... 14

4.3.1盾构机的前盾、中盾、尾盾卸扣的选用................................................... 14

4.3.2盾构机的刀盘卸扣的选用........................................................................ 14

4.4吊装及拆解作业区域地基承载力的计算............................................................. 15

4.5吊耳计算........................................................................................................... 18

4.6试吊.................................................................................................................. 21

五、盾构机吊装流程...................................................................................................... 21

5.1盾构机下井吊装顺序......................................................................................... 21

5.2盾构吊装及组装工序......................................................................................... 22

六、盾构机退场吊装...................................................................................................... 29

七、吊装安全措施.......................................................................................................... 29

7.1施工现场安全措施............................................................................................. 29

7.2施工机械安全保证措施...................................................................................... 30

7.3高空作业安全保证措施...................................................................................... 31

7.4吊装作业安全保证措施...................................................................................... 32

7.5吊装作业人员安全保证措施............................................................................... 33

八、环保措施................................................................................................................. 34

九、盾构吊装应急预案................................................................................................... 34

9.1组织机构及职责................................................................................................ 34

9.1.1应急抢救领导小组.................................................................................. 34

9.1.2领导小组主要职责.................................................................................. 34

9.2应急救援事故的预防与预警............................................................................... 37

9.2.1事故的预防............................................................................................. 37

9.2.2事故预警................................................................................................ 38

9.3事故应急响应流程图......................................................................................... 39

9.3.1事故报告................................................................................................ 39

9.3.2应急措施................................................................................................ 40

9.4应急救援物资与装备保障.................................................................................. 40

9.5 事故的处理...................................................................................................... 40

附件............................................................................................................................... 42

汽车吊安全检验合格证............................................................................................ 42

汽车吊检验报告...................................................................................................... 44

汽车吊操作人员证书............................................................................................... 59



一、编制依据及参考资料

1.1编制依据

(1)《起重机械安全规程》(GB6067-2010);

(2)《起重机用钢丝绳检验和报废实用规程》(GB/T5972-2006);

(3)《起重机设计规范》(GB/T3811-2008);

(4)《重要用途钢丝绳》(GB8918-2006);

(5)《工程建设安装起重施工规范》(HG20201-2000);

(6)《建筑施工起重吊装安全技术规范》(JGJ-276-2012)

(7)《建设工程安全生产管理条例》(国务院第393号令);

(8)《特种设备安全监察条例》(国务院第549号令);

(9)《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号);

(10)盾构机图纸资料及始发、接收井现场平面图、盾构始发井现场勘测资料;

(11)大型设备吊装工程施工工艺标准(SH/T3515-2003);

(12)GMK7450格鲁夫450t汽车起重机使用说明书、起重性能表;

(13)263-264盾构机设计资料、使用手册;盾构机图纸,盾构设备清单;

(14)吊装现场地面强度资料及其它资料;

(15)本行业工法及先进成熟的施工技术。

1.2 编制原则

(1)严格执行国家和苏州市有关工程建设的各项政策、规定和要求。

(2)严格按照施工组织设计实施,确保实现工期、质量、安全、文明施工等各方面的工程目标。

(3)确保方案安全可行、经济合理。坚持技术先进性、科学合理性、经济实用性与实际相结合。根据工程地质、水文地质、地下管线、周边环境及工期要求等条件制定具有实用性的施工方案。

(4)以确保工期并适当提前为原则,安排施工进度计划。

(5)以确保质量为目标,选择专业化的施工队伍,配合配套的机械设备,采用先进、合理的施工方案。

(6)以确保安全生产、文明施工为原则制定各项措施,严格执行操作规程。

(7)以有利于生产、方便生活为目标布置施工总平面图。

(8)充分考察现场施工环境、妥善处理施工组织与周边接口问题,安排交通疏导,使得施工对周边的影响最小化。

(9)采用先进的量测仪器和软件进行信息化施工和管理,以优化施工工艺、提高效率为原则,降低施工成本。

二、施工概况

苏州市轨道交通3号线工程土建施工项目Ⅲ-TS-09标包含沧浪新城站、宝带西路站、苏州火车站站、苏锦村站~苏州火车站站区间(简称苏火区间)、苏州火车站站~北寺塔站区间(简称火北区间)、北寺塔站~观前街站区间(简称北观区间),共六个主要单位工程。5处联络通道,其中2处联络通道兼泵房,1处联络通道兼风井。联络通道采用洞内水平冻结法加固,矿山法施工,复合式衬砌结构。区间隧道工程采用盾构法施工,盾构掘进总里程为5882.897m。盾构隧道采用管片衬砌结构,每环管片数量为6块,管片厚度350mm,环宽1.2m,采用错缝拼装。盾构隧道外径6.2m,内径5.5m。本项目投入的小松盾构机及海瑞克盾构机分别编号7号,8号。

2.1区间概况

2.1.1苏火区间简介

本区间线路始于苏锦村站,出站后以半径350m的曲线下穿广济北路电力钢管杆,侧穿苏锦街道社区服务中心人防及平川路上的陆川桥,下穿朱家河桥,之后以半径350m的曲线下穿正在施工中苏站路北城市广场及地下通道和苏站北广场地下空间后到达苏州火车站。

左右线线路里程为CK8+481.232~CK9+265.703,左线长782.983m,右线长782.296m,总长1565.279m。

区间线路最小曲线半径350m,左右线路中心距13.0~17.4m。区间线路纵坡为单坡,最大坡度11.423‰。隧道埋深9.8~19.2m,下穿朱家河处埋深为7.4m。

在里程右CK8+905.000设一处联络通道。

每环管片数量为6块,管片厚度350mm,环宽1.2m,采用错缝拼装。盾构隧道外径6.2m,内径5.5m。

本区间施工筹划:7号盾构机从苏锦村站南端盾构井始发,先右线,到达苏州火车站站后调头掘进左线,回到苏锦村站后解体吊出。

2.1.2火北区间简介

本区间线路始于苏州火车站站,出站后下穿火车站南广场地下空间,通过车站风井,下穿北环快速路隧道,向东南方向以半径500m(右线520m)的曲线依次下穿外城河、平门城墙楼、铁路新村、桃坞才苑别墅群、西大营住宅楼、苏州桃花坞木刻轩年画博物馆、苏州公交公司宿舍楼,之后再以半径为360m(左线350m)的曲线下穿名人馆、官库巷住宅楼、丝绸博物馆、绸缎炼染二厂、桃花坞大街38号商住楼,侧穿市保健筑朴园,国保建筑北寺塔等建筑,沿人民路向南,最后到达北寺塔站。

右线线路里程为右CK9+388.703~右CK10+733.001,右线长1344.298m;左线线路里程为左CK9+388.703~左CK10+730.946,左线长1342.205m,左右线总长2686.503m。

区间线路最小曲线半径350m,左右线路中心距13.0~17.0m。区间线路纵坡呈“V”型,最大坡度25‰。隧道埋深11.3~21.0m。

在里程右CK9+566.240设一处风井兼联络通道,在里程右CK9+770.000设一处泵房兼联络通道,在里程右CK10+320.000设一处联络通道。

本区间施工筹划:8号盾构机从北寺塔站站北端盾构井始发,先右线,到达苏州火车站站后调头掘进左线,回到北寺塔站后解体吊出。

2.1.3北观区间简介

本区间线路始于北寺塔站,出站后沿人民路向南,以半径500m和1000m的曲线沿人民路下穿至观前街。

区间线路里程为CK10+934.490~CK11+736.471,右线长801.981m,左线长803.090m,左右线总长1605.071m。

区间线路最小曲线半径500m,左右线路中心距13.0~15.5m。区间线路纵坡呈“V”型,最大坡度22.176‰。隧道埋深9.5~17.7m。

在里程右CK11+290.000设一处联络通道兼泵房。

本区间施工筹划:8号盾构机从北寺塔站南端右线盾构井始发,到达观前街站后拆装调至北寺塔组装掘进左线,到观前街站后解体吊出。

2.2 盾构机的运输

2.2.1运输设备

表2.2.1-1 盾构运输设备

序号

牵引车

数量(台)

牵引重量(吨)

牵引车名称

规格型号

1

欧曼

371/6×4

2

100

2

斯太尔

360/6×4

2

100

3

重汽豪沃

410/6×4

2

140

4

陕汽德龙

460/6×4

3

220

序号

重型挂车

数量(台)

承载重量(吨)

挂车名称

规格型号

1

上海水工

液压轴线车

根据需要配置

25吨/轴

2

申宝

重型半挂车

9

30/台

2.2.2吊装设备

500吨吊车1台(型号LTM-1500),用于双机抬吊及单机起吊。

130吨吊车1台(型号TG-1300E),用于双机抬吊。

200吨吊机1台(型号KMM6200),(用于盾构机存放场地车架的吊装工作)

各吊装设备检验报告详见附件。

2.2.3运输路线

为实现货物安全、及时、经济、高质量的运至目的地,凭借多年的大件运输经验,及对全国各个地区的运输路线的了解,确定运输路线。

第一台海瑞克S641(目前存放在苏州市吴中区石湖东路),从存放地装车运输到北寺塔站北端头下井,完成北寺塔站到火车站盾构区间施工。

运输路线:石湖东路→ 东吴南路→ 太湖西路→ 友新高架→ 西环路→ 清塘路→ 平四路→ 人民路→ 北寺塔站。

运输路线示意图如图2.2.3-1所示。

图2.2.3-1海瑞克盾构机运输路线图

第二台小松50#(目前存放在昆山凯宫机械厂),从存放地运输到苏锦村站南端头吊装下井完成苏锦村站到火车站盾构区间施工。

运输路线:环庆路→S339省道→江浦路→Y015→S312国道→广济北路→苏锦村站。运输路线示意图如图2.2.3-2所示。

图2.2.3-2小松盾构机运输路线图

2.2.4运输过程中注意事项

由于盾构机属于超重、超宽、超高物件在运输过程中应注意以下几点:

(1)运输前要对运输线路认真调查,确定路面硬度、宽度和高度限制对盾构机运输车辆通过时没有影响。

(2)盾构机运输前要与道路交通管理部门取得联系,请求道路交通管路部门在盾构机运输时给予车辆引导和交通疏解。

(3)盾构机运输时要错开上下班高峰时间,行驶过程中要注意行人、其它车辆的通行安全。

(4)盾构机运输过程中项目部要安排专职的安全员协助交通管理部门和运输单位做好盾构机的运输安全工作。

2.3盾构机概况

本标段采用263和264盾构机施工,盾构机吊装重量参数见表2.3-1。

表2.3-1 263-264盾构机的主要尺寸及重量

型号

数量

长(米)

宽(米)

高(米)

重量(吨)

刀盘总成

1

6.470

6.470

1.650

40.000

前盾总成

1

6.440

6.440

3.000

110.000

中盾总成

1

6.430

6.430

3.500

105.000

盾尾总成

1

6.425

6.425

4.050

29.000

螺旋机总成

1

13.000

1.550

1.800

27.000

管片机总成

1

5.500

3.950

3.980

27.500

设备桥

1

12.800

3.950

3.350

12.500

1号拖车

1

10.600

4.710

3.390

22.000

2号拖车

1

12.200

4.220

3.390

36.000

3号拖车

1

9.800

4.180

3.390

20.000

4号拖车

1

10.200

4.380

3.390

22.000

5号拖车

1

10.200

4.110

3.390

20.000

6号拖车

1

10.200

4.170

3.390

13.000

三、施工部署

3.1吊装人员配置表

根据现场施工需要,配置吊装指挥2名、安全员2名指导吊装作业;吊车司机、司索工等相关人员具体实施。盾构机组装人员组成如表3-1所示。吊装作业过程中起重工配备对讲机以及口哨,作为指挥器具。

表3.1-1 盾构机、吊装、下井及组装的劳动力配备

序号

工序

工种

人员配备

1

盾构吊装

指挥

2

吊车司机

3

起重工

3

辅助工

8

2

安全

安全员

2

3

总计

18

现场吊装起重指挥:王子义             起重指挥证号:沪X032013008354

现场吊装起重副指挥:林红平           起重指挥证号:沪X032013008358

   500t起重机司机:乔刚                 证号:ⅠⅢ30283260

500t起重机司机:李相宽               证号:ⅠⅢ11001716

   260t起重机司机:李博                 证号:ⅠⅡ10671736

现场吊装安全员:孙广路                证号:鲁建安C(2015)0800026

现场吊装安全员:谢忠强                证号:鲁建安C(2015)0800224

现场吊装起重司索工:季明生            起重证号:32010301003804

现场吊装起重司索工:邱正权            证号:32010020065439

现场吊装起重司索工:缪山道            证号:32010020065438

操作人员证书详见附件。

3.2吊装机具准备

吊装过程中需要机械、工具和材料,其清单如表3.2-1所示。

表3.2-1 吊装所需材料机具清单

序号

名称

规格

单位

数量

备注

1

汽车式起重机

GMK7450

1

主吊机

2

汽车式起重机

QAY260

1

副吊机

3

钢丝绳

6×37+1,Ф46mm×12m

10

主吊机

4

钢丝绳

6×37+1,φ46mm×12m

6

副吊翻身用

5

吊环

55t欧姆型

6

吊前、中盾

6

吊环

12t、8.5t欧姆型、2t欧姆型

各4

吊台车等

3.3盾构机吊装工期筹划

表3.3-1 盾构机吊拆工期安排

序号

部件名称

所需时间(天)

盾构机下井

盾构机出井

1

托架、拖车、连接桥及螺旋输送机下井

2.5

2.5

2

中  盾

0.3

0.3

3

前  盾

0.3

0.3

4

拼装机

0.3

0.3

5

盾  尾

0.3

0.3

6

螺旋输送机

1

1

7

刀  盘

0.3

0.3

8

反力架

1

1

总计


6

6

3.4盾构机吊装作业区域情况

吊装作业准备和场地条件要求:

(1)汽车吊作业区域要求场地平整结实。

(2)汽车吊组装区域要求地面耐压不小于20t/m2,尺寸为40m×20m。

(3)整个施工区域要求平整结实,纵向场地坡度≤1°。

(4)施工区域内无影响吊机行走、转向的障碍物。

(5)施工作业面地下无燃气、上水管线,地上高、低压电线。

(6)根据吊装时间安排,编制工程进度表,特别是天气问题,尽量安排在晴朗稳定天气作业。

3.4.1北寺塔站盾构吊装场地及周边情况

北寺塔站南、北端头作为盾构机吊装场地,其中北端头吊装场地宽16.74~23.63m,南端头吊装场地宽21.48~36.41m,端头加固宽7m。吊装场地硬化采用C30砼加Φ14 单层钢筋网片,硬化厚度为750px。500t吊车中心距离北端头吊装孔7.66m,距离南端头吊装孔7.28m。北寺塔站盾构吊装场地详见附图一、二。

北寺塔站北端头地下管线有一根给水管道,埋深1.5m,距离端头井10m,西侧围挡外沿街商铺已拆迁,吊装区域无其他空中障碍物,东侧围挡外为人民路。南端头吊装场地无地下管线,吊装区域无其他空中障碍物,东侧围挡外为人民路。北寺塔站盾构吊装周边环境详见附图五、六。

3.4.2观前街站盾构吊装场地及周边情况

观前街站北端头作为盾构机吊装场地,其中北端头吊装场地宽29.63~30.46m,端头加固宽7m。吊装场地硬化采用C30砼加Φ14 单层钢筋网片,硬化厚度为750px。500t吊车中心距离北端头吊装孔8.04m。观前街站盾构吊装场地详见附图三。

经核查,观前街站北端头吊装场地内无地下管线,西侧围挡外为沿街5层商铺不在吊装作业半径内,吊装区域无其他空中障碍物,东侧围挡外为人民路。观前街站盾构吊装周边环境详见附图七。

3.4.3苏锦村站盾构吊装场地及周边情况

苏锦村站南端头作为盾构机吊装场地,场地宽20.21~24.95m,端头加固宽7m。吊装场地硬化采用C30砼加Φ14 单层钢筋网片,硬化厚度为750px。500t吊车中心距离北端头吊装孔7.26m。苏锦村站盾构吊装场地详见附图四。

苏锦村站南端头地下管线位于结构边线西侧3米之外,包含污水管道、电力电缆、雨水管道、给水管道及煤气管道,上述管线均在吊装机械占位之外。场地西侧围挡外为两层房屋,离结构边线大于10米,位于吊车作业半径之外,吊装区域无其他空中障碍物,东侧围挡外为广济北路。苏锦村站盾构吊装周边环境详见附图八。

3.5吊装监测

利用既有的围护结构监测点进行墙顶水平位移、地表沉降的监测,及时获取第一手数据,掌握各个吊装过程中盾构井端头围护结构及地表沉降变化情况,通过对监测数据的分析,判断盾构吊装对围护结构影响程度及基坑的安全度,以便指导吊装进程和吊装的速度。

表3.5-1监测内容及控制标准表

序号

监测对象

监测项目

控制标准

累积变形

变形速率

mm/

1

盾构井围护结构

桩顶水平位移

10mm

1.5mm/

2

吊装平台沉降点

地表沉降

20mm

2mm/

四、盾构吊装技术工艺及有关计算

本标段使用263及264两种盾构机型号,其中263盾构机功率、尺寸、重量与264盾构机相同,本吊装方案以263盾构机为例进行吊装技术方案编制及相关受力验算。

4.1汽车起重机的验算

(1)450t液压式汽车起重机单机作业

盾构机主机各部件中,最重的前盾为110吨,包含吊钩、索具最大值113t,吊装半径范围10m,采用GMK7450格鲁夫450t液压式汽车起重机进行施工,起重机负重95t,选用20.9m主臂杆,工作半径10m时,起重能力可达134t(见表4.1-1),大于最大值113t,满足施工要求。中盾、尾盾、刀盘的重量小于前盾,同样选用GMK7450格鲁夫450t液压式汽车起重机进行吊装作业,其机械性能完全能满足起吊要求,并且在其作业范围内可保证平稳起吊。

表4.1-1 450吨吊车60米主臂工况额定起重量表(120T 60m)

(2)450t和130t液压式汽车起重机双机抬吊

表4.1-2 130吨吊车 主臂工况额定起重量表

配重19吨     支腿全伸7.25×8米     回转范围360°

主臂长度(米)

12.5

18.6

24.7

30.8

36.9

40.9

45

工作半径(米)

起重量(吨)

后方

3

130







3.5

130







4

122







4.5

109

60

54





5

97

58.8

54





5.5

87

57.6

54





6

80

56.9

54





6.5

73.5

55.3

54





7

67

54

52

42




7.5

64

53

51

42




8

59

52

50

40




9

51

50

47

36

30



10

44

46

45

33

30



11


40

41

30

27

25


12


34

34.2

28

25

24

21

14


25.5

25.8

24

21

20

18.5

16


20

20.2

20.5

18

17

16

18



16.2

16.5

15.5

15

14

20



13.2

13.3

13.5

13

12

22



10.8

11

11

11.5

10.5

24




9.1

9.1

10

9.5

26




7.5

7.5

8.5

8.5

28




6

6.1

7

7

30





4.9

5.7

6.1

32





3.8

4.7

5.3

采用双机抬吊,450t汽车式吊机与130t汽车式吊机将构件平衡吊起,构件吊至4~5m高时,130t汽车式吊机缓慢下钩,使构件自然下垂,此时450t汽车式吊机完全吊稳构件完成吊件翻身。

450t起重机工况:主臂L=20.9m,作业半径R=10m,额定起重能力134t;130t起重机工况:主臂L=12.5m,作业半径R=5.5m,额定起重能力87t。双机抬吊将盾构机从平板车吊至4~5m高度时开始翻身,130t吊车承受最大负荷为吊件总重量的59%,即113×59%=66.67t。包含吊钩、索具总重为66.67t.双机抬吊每台起重机负荷不应超过额定起重能力的80%,则130t起重机允许最大负荷为87×80%=69.6t>66.67t,满足施工要求。

图片1

图4.1-1 双机抬吊剖面图

4.2吊装绳索的选用及计算

4.2.1盾构机的前盾、中盾及盾尾起吊用钢丝绳

盾构机前盾、中盾及盾尾吊装采用450T吊车和130T吊车双机抬吊。

450T吊车双机起吊时钢丝绳验算如下:

按盾构机最重的部件前盾(包含吊钩、索具113t)考虑,高3.0m,直径6.44m,采用四个吊点,每个吊点为28.25t,选用公称抗拉强度为1870MPa,D=46mm的6×37+1钢丝绳双股两绳,查资料可知钢丝绳破断拉力为312t。安全系数K=312×sinα/28.25=312×sin67°/28.25=10.16,考虑钢丝绳不均匀系数0.82,安全系数K=10.16×0.82=8.33,符合安全系数8倍的施工要求,满足施工要求。

130T吊车双机起吊时钢丝绳验算如下:

130t吊车承受最大负荷为吊件总重量的59%,按盾构机最重的部件前盾(包含吊钩、索具113t)考虑,2个吊点,每个吊点为33.3t,选用公称抗拉强度为1870MPa,D=46mm的6×37+1钢丝绳双股两绳,查资料可知钢丝绳破断拉力为312t。安全系数K=312×sinα/33.3=312×sin87°/33.3=10.3,考虑钢丝绳不均匀系数0.82,安全系数K=10.3×0.82=8.5,符合安全系数8倍的施工要求,满足施工要求。

4.2.2盾构机的刀盘起吊用钢丝绳

刀盘吊装用450T吊车,刀盘重40t,包含吊钩、索具43t,高1.65m,直径6.47m,采用两个吊点,每个吊点为21.5t。钢丝绳选用公称抗拉强度为1870MPa,D=46mm的6×37+1钢丝绳双股两绳,查资料可知钢丝绳破断拉力为312t。安全系数K=312×sinα/21.5=312×sin87°/21.5=14.5,考虑钢丝绳不均匀系数0.82,安全系数K=14.5×0.82=11.9,符合安全系数8倍的施工要求,满足施工要求。

4.2.3后续台车起吊用钢丝绳

台车吊装用130T吊车,最重的2#拖车重量为36吨,包含吊钩、索具39t,采用四个吊点,每个吊点为9.75t。钢丝绳选用公称抗拉强度为1870MPa,D=46mm的6×37+1钢丝绳,查资料可知其破断拉力为156t。安全系数K=156×sinα/9.75=156×sin56°/9.75=13.2,考虑钢丝绳不均匀系数0.82,安全系数K=13.2×0.82=10.8,符合安全系数8倍的施工要求,满足施工要求。

4.3卸扣选用

4.3.1盾构机的前盾、中盾、尾盾卸扣的选用

按盾构机最重的前盾考虑,构件重110t。采用4个吊点,每个吊点为27.5t,选用美式台型2.5寸卸扣,直径为69.85mm,卸扣的材料是合金钢经过锻造及自调质处理,安全起吊负荷55t,大于27.5t,满足施工要求。

4.3.2盾构机的刀盘卸扣的选用

盾构机的刀盘重40t,采用两个吊点,每个吊点为20t,选用美式台型2.5寸卸扣,直径为69.85mm,卸扣的材料是合金钢经过锻造及自调质处理,安全起吊负荷55t,大于20t,满足施工要求。

表4.3.2-1盾构机大件重量及吊装半径表

序号

部件名称

外形尺寸

最大件重量

数量

工作半径

1

盾构机刀盘

Φ6470×1650

40

1

10

2

盾构机前盾

Φ6440×3000

110

1

10

3

盾构机中盾

Φ6430×3500

105

1

10

4

盾构机盾尾

φ6425×4050

29

1

12

5

设备桥

12800×3950×3350

12.5

1

12

6

螺旋机(长宽高)

13000×1550×1800

27

1

11

7

管片机(长宽高)

5500×3950×3980

27.5

1

11

8

1#拖车(长宽高)

10400×4200×3500

22

1

10

9

2#拖车(长宽高)

10500×4200×3500

36

1

10

10

3#拖车(长宽高)

9000×4200×3500

20

1

10

11

4#拖车(长宽高)

9000×4200×3500

22

1

10

12

5#拖车(长宽高)

9000×4200×3500

20

1

10

13

6#拖车(长宽高)

10200×4170×3390

13

1

12

4.4吊装及拆解作业区域地基承载力的计算

(1)450t汽车吊地基承载力计算

盾构机主体吊装最重为前盾,重量110吨。主要吊装设备:一台450t汽车吊,吊车自重215t。吊车起吊地面为:在地表上铺设20mm厚钢板,使受力均匀,通过钢板均匀扩散至深层地基土上。若起吊110t重物地基承载力满足要求,则其余均满足。

起吊时地基承载力验算(按最大件前盾重量110吨计算)

最大荷载F:起重机重量:215t

盾构机前体重量:110t

合      计:325t

汽车吊支腿均匀受力,反力最大值可按下列公式计算:

RMax=a×(P+Q)

其中P—吊车自重,Q吊件重量,a—动载系数,按a=1.1计算,得:

RMax=1.1×(215+110)×10KN/T =3250KN

吊车承力面积(支腿下铺垫钢板,尺寸为6m×2m,)

S=4×6×2=48m2。

吊车起吊对场地的均布荷载为:P=RMAX/S =3250KN/48m2=67.7kpa。

考虑安全系数2.5,则最大地基承载力为:67.7×2.5=169.25Pa  

吊装过程中,吊车的四个支腿坐落在端头硬化的地面上,计算硬化路面的承载力,只要大于169.25KPa即可满足要求。

车站端头为吊车站位区域,结构外边线7m范围为盾构端头加固区,加固采用850@600三轴搅拌桩加固施工,经加固的土体具有很好的均质性,自立性,其中28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。吊装区域地面硬化采用C30砼加Φ14 单层钢筋网片,硬化厚度为750px。把吊车所压的地面面积理想为条形基础,条形基础宽4m,长度12m,埋置深度0.3m,通过本标段岩土工程勘察报告得知,地基为粉土层、粘土层和素填土三种土质,通过查岩土工程勘察报告列表,土的重度19.3kN/m3,粘聚力c=66.2kPa,内摩擦角φ=14.7°。根据太沙基极限承载力公式:

Pu=0.5Nγ*γ*b+Nc*c+Nq*γ*d

γ—地基土的重度,kN/m3;

b—基础的宽度,m;

c—地基土的粘聚力,kN/ m3;

d—基础的埋深,m。

Nγ、Nc、Nq—地基承载力系数,是内摩擦角的函数,可以通过查太沙基承载力系数表见表4.4-1所示:

表4.4-1 太沙基地基承载力系数Nγ、Nc、Nq 的数值

内摩擦角

地基承载力系数

内摩擦角

地基承载力系数

φ(度)

Nγ

Nc

Nq

φ(度)

Nγ

Nc

Nq

0

0

5.7

1.00

22

6.50

20.2

9.17

2

0.23

6.5

1.22

24

8.6

23.4

11.4

4

0.39

7.0

1.48

26

11.5

27.0

14.2

6

0.63

7.7

1.81

28

15.0

31.6

17.8

8

0.86

8.5

2.20

30

20

37.0

22.4

10

1.20

9.5

2.68

32

28

44.4

28.7

12

1.66

10.9

3.32

34

36

52.8

36.6

14

2.20

12.0

4.00

36

50

63.6

47.2

16

3.00

13.0

4.91

38

90

77.0

61.2

18

3.90

15.5

6.04

40

130

94.8

80.5

20

5.00

17.6

7.42

45

326

172.0

173.0

根据内摩擦角φ=31.9查表4.4-1得承载力系数Nγ=2.2、Nc=12、Nq=4

代入公式: Pu=0.5×2.2×19.3×4+12×66.2+4×19.3×0.3=902.48Kpa

根据地基极限承载力计算公式,一般安全系数取2-3,在这里取安全系数k=2.5,因此地基的承载力为:fT= Pu/k=902.48/2.5=360.99Kpa

从计算结果得知,硬化750px厚C30混凝土完全可以承受最大承载力。

(2)130t汽车吊双机抬吊地基承载力计算

盾构机主体吊装最重为前盾,重量110吨。主要吊装设备:一台130t汽车吊,吊车自重69.8t。吊车起吊地面为:在地表上铺设20mm厚钢板,使受力均匀,通过钢板均匀扩散至深层地基土上。若起吊110t重物地基承载力满足要求,则其余均满足。

起吊时地基承载力验算(按最大件前盾重量110吨计算)

最大荷载F:起重机重量:69.8t

盾构机前体重量:110t

合      计:179.8t

汽车吊支腿均匀受力,反力最大值可按下列公式计算:

RMax=a×(P+Q)

其中P—吊车自重,Q吊件重量,a—动载系数,按a=1.1计算,得:

RMax=1.1×(69.8+110)×10KN/T =1798KN

吊车承力面积(支腿下铺垫钢板,尺寸为6m×2m,)

S=4×6×2=48m2。

吊车起吊对场地的均布荷载为:P= RMAX/S=1798KN/48m2=37.4kpa。

考虑安全系数2.5,则最大地基承载力为:37.4×2.5=93.5Pa  

吊装过程中,吊车的四个支腿坐落在端头硬化的地面上,计算硬化路面的承载力,只要大于190.47KPa即可满足要求。

130t汽车吊吊装区域地面硬化采用C30砼加Φ14 单层钢筋网片,硬化厚度为750px。把吊车所压的地面面积理想为条形基础,条形基础宽4m,长度12m,埋置深度0.3m,通过本标段岩土工程勘察报告得知,地基为粉土层、粘土层和素填土三种土质,通过查岩土工程勘察报告列表,土的重度19.3kN/m3,粘聚力c=66.2kPa,内摩擦角φ=14.7°。根据太沙基极限承载力公式:

Pu=0.5Nγ*γ*b+Nc*c+Nq*γ*d

γ—地基土的重度,kN/m3;

b—基础的宽度,m;

c—地基土的粘聚力,kN/ m3;

d—基础的埋深,m。

Nγ、Nc、Nq—地基承载力系数,是内摩擦角的函数,可以通过查太沙基承载力系数表见表4.4-1所示:

根据内摩擦角φ=14.7查表4.4-1得承载力系数Nγ=2.2、Nc=12、Nq=4

代入公式: Pu=0.5×2.2×19.3×4+12×66.2+4×19.3×0.3=902.48Kpa

根据地基极限承载力计算公式,一般安全系数取2-3,在这里取安全系数k=2.5,因此地基的承载力为:fT=Pu/k=902.48/2.5=360.99Kpa

从计算结果得知,硬化750px厚C30混凝土完全可以承受最大承载力。

4.5吊耳计算

前盾、中盾、尾盾起吊吊耳各四个,并关于盾体重心对称布置,刀盘起吊吊耳两个,并关于刀盘中心对称布置,每个吊耳设计载荷40T。根据盾构机重量参数表,盾构机中盾吊耳载荷最大,若中盾吊耳满足吊装安全要求,则其他满足。

吊耳按照盾构机设计图纸进行加工并确定吊耳焊接位置,具体见图4.5-1。

图4.5-1 吊耳布置图

在起吊过程中吊装钢丝绳长度在6米~11米之间,此时吊绳相对吊耳耳板角度为45°~67°之间。简化的吊耳吊装受力模型如图4.5-2所示(F6为6m的钢丝绳的受力方向,F11为11m的钢丝绳的受力方向)。

图4.5-2吊耳受力模型图

吊装吊耳按照受力40T,建立1:1吊耳几何模型。本次使用钢丝绳长度为6m,分析时耳板受力按照F6建立等效受力模型,并进行有限元分析,如图4.5-3所示。

吊耳耳板受力结果分析得知吊耳最大等效应力为287MPa,位于筋板附近,属于典型的应力集中,吊耳耳板的应力均在120MPa以下;焊缝最大应力在45MPa以下,吊耳基体材料为Q345B,材料的屈服强度345MPa,抗拉极限510--600MPa,且焊缝强度大于吊耳材料本身强度,故安全余量充足。

8.png

图4.5-3  吊耳吊装受力模型图

考虑吊耳实际受力过程中受力方向相对耳板角度可能在23°~45°之间,所以需进一步分析吊耳受F11时的受力状态。吊耳受F11时分析结果如图4.5-4所示。

4.png

图4.5-4  吊耳受力模型图

分析得出,耳板应力在100MPa以下,焊缝应力在35MPa以下,安全余量充足。

综合以上分析,吊耳满足盾体吊装要求。

每次吊装前,对吊耳焊接质量做探伤检测。检测无误后方可吊装。初次吊耳焊接探伤检测如下图4.5-5所示。

探伤报告

图4.5-5  初次吊耳焊接探伤报告

吊耳在盾构机出厂时已按设计焊接好,完全满足吊装要求。为确保安全,在吊装前应再次对吊耳进行如下检查:

(1)吊耳是否完整;

(2)工作载荷、厂商标记是否清晰可辨;

(3)吊耳是否有变形;

(4)是否有机械性损伤,如划痕,特别是强受力部位;

(5)是否有腐蚀;

(6)是否有裂纹;

(7)焊接部位是否有裂纹或其他损伤。

4.6试吊

在开始正式吊装工作之前,按如下程序进行试吊试验。

(1)空载试验,检查吊机运转情况和各限位开关是否可靠。空载试验进行如下动作:吊钩的起升和下降(高、中、低速)及其制动和起升限位;变幅(高、中、低速)及其制动和限位;回转及其制动。

(2)静载和动载试验。根据现场条件,用最重构件中盾进行静载和动载试吊,按相关作业程序要求绑扎固定好中盾后,缓慢匀速将构件平稳吊离地面约200mm后停止起钩,悬停5分钟。仔细检查起重机主臂、滑轮组、卷扬机构、钢丝绳、吊钩、索具等各部有无裂纹、变形、松动以及其它对起重机性能和安全有影响异常情况;检查起重机力矩限制器工作是否正常;并通过测量仪器进行监测起重机站位承载地基有无沉降、开裂等情况。确定无异常后,对吊物进行起钩、落钩、变幅、回转等动作,注意控制动作加速度和减速度使其在起重机正常工作范围之内,检查和静载相同的项目(动作和地基监测)是否正常,确认无异常后方可开始正式吊装。

五、盾构机吊装流程

5.1盾构机下井吊装顺序

(1)运输车辆进场顺序:

第一批:六号拖车、五号拖车、四号拖车、三号拖车、二号拖车、一号拖车;

第二批:螺旋机、中盾、前盾、刀盘、管片机总成、尾盾。

(2)盾构机后配套下井步骤:

吊车就位→始发架→电瓶车头→盾构机六号拖车→盾构机五号拖车→盾构机四号拖车→盾构机三号拖车→盾构机二号拖车→盾构机一号拖车→设备桥。

(3)盾体下井步骤:

螺旋机(重量约27T)→中盾(含推进油缸、支架、重量约105T)→前盾(含主驱动器、重量约110T)→刀盘(重量约40T)→管片机(重量约27.5T)→盾尾(重量约29T)。

(4)主机组装步骤:

中盾与前盾的组装→前盾与刀盘的组装→螺旋机的组装→盾尾的组装→设备桥的组装→后配套与主机的连接。

5.2盾构吊装及组装工序

1)吊装及组装六节台车

在始发架上及车站铺上轨道约110米,钢轨间距以保证电瓶车和拖车可以在上面顺利运行,轨道铺好后把电瓶车吊下井放在轨道上,为保证拖车顺利方便后移提供动力。

考虑到井口的尺寸,第一号拖车~第六号拖车计划采用130T吊车单机吊装。台车的皮带架和二次通风机及风管在地面按图纸组装好,可以前后左右移动。为避免拖车的体积大,在空中的摆渡大、抖动大的问题,用4根长度相等的钢丝绳将拖车自带的四个吊耳吊起,在起吊时先试吊一下保证绝对安全才起吊,起吊后的拖车应呈水平状态,拖车与钢丝绳线夹角约70°。吊车通过旋转和起落臂杆缓慢移动到井口,吊车缓慢下钩,使拖车就位,当拖车与轨道接触后用电瓶车把它后移到需要的位置,用防滑楔楔住。接着把第五号拖车吊下井,用电瓶车后移到第六号拖车旁的位置并把第五号拖车与第六号拖车用连接杆联结好,吊入和连接第四号拖车和第三号拖车和第二号拖车及第一号拖车的工序与第五号拖车和第六号拖车一样。具体吊装图如下:







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