吊装施工工艺技术

施工工艺技术

4.1 技术参数

该盾构机尺寸大，重量较重，盾构机需要分件吊装。通过施工工艺、工序、经济性分析，在满足施工技术的要求，又满足经济的需要的条件下，采用350t 汽车吊作主吊设备，将大型盾构机构件（如前盾、中盾）吊下至基坑，其他构件如刀盘、螺旋机、尾盾、拼装机、台车等采用一台130t汽车吊吊至基坑并作辅助，配合350t汽车吊进行盾体翻身、吊装工作。

4.1.1 吊车选型

吊装设备为：350t吊机、130t汽车吊机各一台，以及相应的吊具、机具、工具等。

根据吊车外形及吊装场地布置，主吊机选用 350T汽车吊车，起重作业半径为9m，臂长26米，有效起重量为115T，按依据国标GB6067-1985《起重机械安全管理规程》的安全系数要求可按85%计算起吊重量，可吊重量为97.75吨，盾构件最重为为90吨，完全可以满足要求。

4.1.2 吊耳的选用（甲方）

（1）盾体重要部件吊耳准备

盾体重要部件起吊用的吊耳共14个。吊耳采用16Mn厚50mm热轧钢板气割制成。焊接位置及尺寸见图。

吊耳焊接图

（2）吊耳承载能力计算

根据相关资料查知,16Mn热轧厚钢板(δ=50mm)的抗拉强度系为:σb=470MPa,即47kg/mm2。

（3）刀盘吊耳承载能力计算

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由刀盘重量:40t,刀盘吊耳数量:2个,焊缝面积:S=50mm×300mm=15000mm2,得:

每个吊耳的承载能力为:F=σb×S=705t>T=40/2,满足要求。

其中,刀盘、前中盾体使用的钢丝绳长度分别为8m,9m;β为两吊耳钢丝绳之间的夹角;T为钢丝绳总承载力;T1为水平方向的分力;M为外力产生的弯矩;M′为吊耳焊缝允许最大弯矩;A—A截面为受力最小截面;O点为受力最不利支点。

根据相关资料查知:M=T1×h(h为吊耳高度);M′=1/2×δ2×l×σb(δ为吊耳厚度,l为吊耳长度);可以得出:

M=0.38t·m,M′=1.7625t·m,M

（4）前、中、后体吊耳承载能力计算

通过刀盘吊耳承载能力的计算,同理可以计算前、中、后体吊耳承载能力结果如下表所示。

盾体承载能力计算表

4.1.3 吊具选用

（1）钢丝绳选用

盾构机的前盾、中盾、尾盾有四个吊点；刀盘有两个吊点。

盾构机的前盾、中盾、尾盾钢丝绳的选用按盾构前盾考虑，构件最重90t，最大直径：6250mm，厚度：3600mm。采用四个吊点，两吊耳钢丝绳之间的最大夹角β=6°，可求出吊点最大荷载为25t/cos3°=25.03t，应选用抗拉强度为170kg/mm2,D=65的6×37钢丝绳，查资料可知其破断拉力为266.5t。安全系数K=266.5/25.03=10.6，钢丝绳折减系数为0.8，为8.48>8倍 (施工要求)满足施工要求。

盾构机的刀盘构件重45t,直径6260mm,厚度：1800mm。采用两个吊点，两吊耳钢丝绳之间的最大夹角β=7°，可求出吊点最大荷载为22.5t/cos3.5°=22.53t，每吊点为22.53t，应选用抗拉强度为170kg/mm2,D=65的6×37钢丝绳，查资料可知其破断拉力为266.5t。安全系数K=266.5/22.53=11.8，,钢丝绳折减系数为0.8，为8.48>8倍 (施工要求)满足施工要求。

（2）卸扣选用

盾构机的前盾、中盾、尾盾卸扣的选用按盾构前盾考虑，构件重90t。采用四个吊点，每吊点为25t，选用美式弓型2.5寸卸扣,美式弓型2.5寸卸扣直径为69.85mm,安全负荷为55t，大于25t，满足施工要求。

盾构机的刀盘重45t。采用二个吊点，每吊点为22.5t，应选用美式弓型2.5寸卸扣,满足施工要求。

4.1.4 吊车基础

吊车起吊地面为混凝土硬化面，并在硬化地面上铺设3米×9米的钢板2块（甲方提供）。吊车每个支腿支撑点纵横铺设4块2.5m×3m×30mm（厚）钢板，起重半径计算为9m，满足吊装要求。

4.1.5 地面荷载计算

1）地面载荷计算原则

地面载荷按350T吊车吊装最大重量部件时所承受的最大载荷计算。

吊车质量：84T；

配重：107T；

前盾：90T；

总计281T。

2）基坑壁侧压力计算

假设靠近基坑侧吊车支腿为前支腿，吊车前后支腿间距为9m，吊臂工作半径为9m，吊点距后支腿距离为9m-4.5m=4.5m，吊车重心距后支腿距离为4.5m，配重距后置腿距离为9m。设前支腿承受荷载为R1，后置腿为R2。计算模型如下图：

吊车工作时以前支腿为支点计算力矩：

-R1×9+107×9+84×4.5=90×4.5

计算出R1=88t，因为R1+R2=281t，所以R2=193t。

考虑到吊车支腿下钢板传力折减，折减系数取0.75，钢板面积4 m×2.5 m ×3m=30m2只计算22.5m2，

则吊车支腿对地面最大压力P为0.5×1930/22.5=42.88KPa。

K为0.6，故：

吊车下方地基地层最大静止侧压力系数0

K=42.88×0.6=25.7KPa

P侧=P×0

而车站周边地基侧壁超载荷载（不计土体自身荷载）设计最大值值为75KPa ，设计侧P P 〈，因此基坑侧压力满足设计要求。

3）地基承载力计算（甲方）

根据太沙基地基承载力理论有：

c q u N c N q N b P ⨯+⨯+⨯⨯⨯=γγ21

其中：q ——基底以上土体荷载

γ、c ——分别为基底以下土体的重度、粘聚力

γN 、q N 、c N ——太沙基地基承载力系数，它们是土的内摩擦角的函数 计算基底以下土体重度m KN /47.18=γ3，又b=4m ，q=0KN （只计算硬化路面上荷载），再查设计图纸和规范有

2=γN ，11=c N ，KPa c 57.15=， c q u N c N q N b P ⨯+⨯+⨯⨯⨯=γγ21

=0.5×18.47×4×2+15.57×11=245.15KPa

根据上节知道，吊车支腿对地面最大压应力P 为0.5×1930/22.5=42.88KPa 。 因此有P=42.88KPa ＜245.15KP ，地基承载力满足要求。

由此可得出吊机场地符合作业要求。

4.2 施工工艺流程

盾构机吊装顺序： 5#台车→4#台车→3#台车→2#台车→1#台车→桥架→中盾→前盾→刀盘→盾尾下半部分→拼装机→盾尾上半部分→螺旋机安装。

4.3施工方法

4.3.1施工前准备工作

（1）认真阅读拆卸、安装方案有关技术资料，核对构件的空间就位尺寸和相互的关系，掌握结构的长度、宽度、高度、重量、型号、数量等，主要构件的重量及构件间的连接方法。

（2）掌握吊装场地范围内的地面、地下、高空及周边的环境情况。

（3）了解已选定的起重、运输及其它机械设备的性能及使用要求。

（4）技术人员应细致、认真、全面的对现场施工人员进行技术交底。

（5）顺序组织施工人员、机械设备、材料进场，并对主要吊装设备进行必