狹小場地機械設備選型技術研究

申曉琛

(中鐵十八局集團第一工程有限公司， 河北 保定 072750)

1 盾構吊裝機械選擇遵循原則

（1）既要重點考慮盾構吊裝施工，又要充分考慮其他吊裝工程對機械使用的情況。

（2）充分考慮吊裝單元構件結構尺寸以及吊重。

（3）充分考慮施工現場環境以及場地布置情況。

2 現場環境及場地布置

廈門市軌道交通2 號線育秀東路站位于湖濱北路與育秀東路交叉口，車站沿湖濱北路敷設，北側為居民社區，南側毗鄰筼筜湖，吊裝作業期間需保持湖濱北路、育秀路道路通暢，且為半鋪蓋場地，吊裝作業區域狹??；吊裝作業區域位于端頭加固范圍，地面采用硬化處理。綜合外部環境考慮只能選擇單機作業吊裝方式。

3 盾構設備吊裝理論研究

根據盾構設備的主要部件尺寸要求，保障主機吊裝安全施工質量。主機計算過程中，質量G，尺寸規格為a×b×c（mm），標高為h（m），吊裝質量G 實際=（G×K+g）/L=Mt。G 代表設備理論質量（t），g 代表吊鉤、鋼絲繩以及索卡的質量；K、L 分別代表動載系數和安全系數。以場地情況為基礎確定吊裝最大半徑，合理選擇起重機。比如利用雙臺車吊裝設備，起重量分配根據以下公式進行計算：P1=1.25Qd2/d1+d2；P2=1.25Qd1/d1+d2。其中，P1 代表主起重機可起重量，P2 代表副起重機可起重量，d1、d2 分別代表主起重機吊耳距重心距離、副起重機吊耳距重心距離。經計算，優選P2 超過M 即可。

在選擇吊索具時，主起重機索具配備Q，鋼絲繩以及卸扣受力P；對于索具而言其受力P=QK/（4sina），其中a 代表水平夾角、K 代表動載系數。同時P＞M 即可。對于地基承載力而言，嚴格按照起重最大的量M 時進行計算，如果起吊M 重物地基承載力可以滿足要求，則其余均可滿足要求。

4 吊裝單元構件結構尺寸以及吊重情況

本工程系盾構吊裝工程，根據現場布置情況作業半徑以及單件吊重如下：

（1）最大件吊裝及作業方式。前盾和中盾單件最大吊裝重110t，根據現場吊裝設備站位區域，前盾吊裝作業半徑最大為8m，中盾吊裝作業半徑最大為10m，作業方式為垂直吊裝。根據各噸位履帶吊機械性能，300t 履帶吊工作幅度（作業半徑）10m 時，主臂最大吊裝215t，滿足單件最大吊裝要求。

（2）超長件吊裝及作業方式。超長件2#臺車長度12.2m、單件重32t，吊裝井口長度11.5m，無法滿足垂直起吊要求。采用主鉤起吊，副鉤配合調整臺車出井角度，主鉤作業半徑14m，副鉤作業半徑最大14m。根據各噸位履帶吊機械性能，300t 履帶吊工作幅度14m 時主臂最大吊裝124.6t，副臂工作幅度14m 時最大吊裝81.8t，滿足超長件最大吊裝32t 要求。

5 吊具選用

5.1 鋼絲繩選用

根據《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》（JGJ 276-2012）計算吊裝繩索。

前盾、中盾、尾盾有四個吊點；刀盤有二個吊點。前盾、中盾、尾盾鋼絲繩的選用按中盾考慮，構件最重110t，四個吊點，兩吊耳鋼絲繩與盾體之間的最大夾角β=65°，按保守計算β=60°，可求出吊點最大荷載為110/4=27.5t，單根鋼絲繩受力為27.5/sin60°=31.8t，選用抗拉強度為187kg/mm2，D=64mm 的6 股×37根鋼絲繩，其破斷拉力為253t。安全系數K=253/31.8=7.9≥6 倍，滿足施工要求。

刀盤構件重68.5t，直徑6480mm，長度1645mm。采用兩個吊點2 根鋼絲繩，兩吊耳鋼絲繩之間的最大夾角β=60°，可求出吊點最大荷載為34.25t/sin60°=39.5t，每吊點為39.5t，選用抗拉強度為187kg/mm2，D=64mm 的6 股×37 根鋼絲繩，其破斷拉力為253t。安全系數K=253/39.5=6.4≥6 倍，滿足施工要求。

臺車最重32t，兩吊耳鋼絲繩之間的最大夾角β=60°，吊點最大荷載為8t/cos30°=9.23t。選用抗拉強度為177kg/mm2，D=42mm 的6 股×37 根鋼絲繩，查資料可知其破斷拉力為100t。則安全系數K=103/9.23=11.1≥6 倍，滿足施工要求。

吊裝盾體及刀盤吊裝吊繩選用四條6×37+1-φ64mm×8m 鋼絲繩，臺車、螺旋機、拼裝機等吊繩選用四條6×37+1-φ42mm×10m 鋼絲繩。

5.2 卸扣選用

盾構機的前盾、中盾、尾盾卸扣的選用按盾構前盾考慮，構件重110t。采用四個吊點，每吊點為27.5t，選用55t 的卸扣，直徑為66.5mm，安全負荷為55t≥27.5t×1.5（安全系數）=41.25t，滿足施工要求。

盾構機的刀盤重68.5t。采用二個吊點，每吊點為34.25t，選用55t 的卸扣，直徑為76.2mm，安全負荷為55t≥34.25t×1.5=51.375t，滿足施工要求。

臺車最重為32t，有四個吊點，考慮吊裝最不利情況按三點受力，每吊點為10.7t，選用17t 的卸扣，直徑為44.5mm，安全負荷17t≥10.7t×1.5=16.05t，滿足施工要求。

6 盾構吊裝設備選擇

綜合以上分析，結合300t 履帶吊性能參數，滿足現場盾構吊裝最大件、超長件重量及吊裝作業半徑條件，符合吊裝要求，選定300t 履帶吊作為本項目盾構吊裝設備。

7 盾構吊裝安全注意事項

（1）在盾構設備吊裝施工操作過程中，應認真閱讀吊裝方案、技術資料等內容，在核對好盾構設備空間尺寸、關系以后，準確把握結構的高、寬[1]。

（2）在準確把握好吊裝場地范圍以后，注意地面、高空以及地下環境條件，同時要全面了解已選定的起重設備、運輸設備和其他機械設備的應用要求及性能狀況；認真、細致和全面把握技術方案，做好技術交底工作。

（3）在吊裝設備下井之前，還要在地面進行超半徑試吊待觀察，確定無異常后才能進行正式的吊裝操作[2]。在此過程中，為了有效防止吊裝設備在具體吊裝操作過程中碰撞井壁，必須派專人對其進行指揮，以保證吊裝操作的安全可靠性。

（4）盾構設備吊裝施工過程中，還應當根據實際需要建立安全應急管理機制。盾構設備吊裝是一種大型吊裝施工作業，應當建立健全應急安全管理體系，梳理好流程工藝，必要時進行應急演練，提前對各項風險進行識別，以確保盾構吊裝安全可靠性。

8 結束語

本項目通過對半鋪蓋狹小場地盾構吊裝吊件重量以及作業半徑綜合考察選擇吊裝設備，通過科學計算選擇吊具，以及對盾構吊裝安全的注意事項，提高了大型設備吊裝作業的安全性，有效防止吊裝作業過程中各類事故發生，為今后類似工程吊裝設備選型提供了參考依據。