一洞雙機TBM設備大件吊裝計算分析

摘? 要：TBM各結構件不僅重量驚人，而且技術含量高，運轉時要求具有高度的可靠性、安全性。因此整機的組裝是重點，尤其是大件吊裝，吊裝前確定其重量，并經安全計算分析，選擇相匹配的吊具、索具，平穩吊裝，做到萬無一失。

關鍵詞：一洞雙機;TBM;大件吊裝

中圖分類號：U45? ? 文獻標識碼：A

1工程概況

隧洞長度38253m，開挖洞徑7.0m，縱坡i=1/2583，采用2臺TBM施工（TBM1、TBM2），其中：TBM1掘進段17888m、輔助洞室730m、TBM2掘進段19635m。隧洞中間設有一條交通運輸支洞，支洞長5152m。先期采用鉆爆法完成輔助洞室施工，TBM1和TBM2設備從支洞運輸至輔助洞室，在洞內完成組裝、調試、步進并分別向上下游同時掘進，并至終點樁號。

2組裝洞室布置

輔助洞室作為TBM組裝洞，全長730m，包括：上游始發洞段20m、步進洞段215m、后配套組裝洞段110m、主支洞交叉段40m、連接洞段10m、TBM安裝洞段100m、下游步進洞段215m以及始發洞段20m。輔助洞室平面布置見圖1，TBM始發洞橫斷面見圖2，TBM步進洞橫斷面見圖3。

3吊裝設備

后配套組裝洞段，斷面圓拱直墻型，凈寬11.7m、凈高14.4m，C30底板混凝土厚350mm，隧洞中心設置300×260mm（寬×深）導向槽。布置1臺QD30-5t橋式起重機，采用鋼結構框架基礎，作業范圍84m，額定起重量30/5t ，跨度9.8m，起升高度10/12m，主要負責TBM后配套拖車及其附屬設備安裝，起重機布置見圖4。

安裝洞段，斷面蘑菇型，凈寬11.0m、凈高16.8m。C30底板混凝土厚400mm，兩側邊墻C35混凝土襯砌厚度600mm，隧洞中心設置300×260mm（寬×深）導向槽。布置1臺QE80t+80t橋式起重機，作業范圍100m，額定起重量80+80t ，跨度12.5m，起升高度12.0m，主要負責TBM主機、連接橋、噴混橋吊裝，起重機布置見圖5。

4“一洞雙機”組裝方案

2臺TBM設備在安裝洞室利用QE80t+80t橋式起重機先后完成主機組裝，TBM1主機、連接橋、噴砼橋安裝完成以后，步進至上游步進洞段，在后配套組裝洞利用QD30-5t橋式起重機完成后配套拖車組裝，邊步進邊組裝。同時騰出安裝洞場地進行TBM2主機、連接橋、噴砼橋安裝，TBM2主機與連接橋、噴砼橋安裝完成后步進至下游步進洞段，邊步進邊組裝后配套拖車及其附屬設備拼裝。TBM設備總體組裝程序見圖6。

5大件吊裝計算

5.1設備大件重量

TBM整機長度215m，從結構上分為主機、連接橋、噴砼橋以及后配套拖車四部分，主機重量約600t，整機重量約1300t，主要大件重量尺寸見表1。

5.2刀盤吊裝

TBM設備大型部件主要包括刀盤、主驅動、主梁、后支撐、連接橋等，不僅單件重而且尺寸大，其中以刀盤結構、重量為最大，單重140t、尺寸φ7.0×2.1m，是整個設備組裝的重點。

整體刀盤運輸進洞，并確認裝配關系，將刀盤水平置于安裝區域前端，裝運時注意放置方向，即安裝時不再進行翻身，豎直起吊后即可安裝。待TBM主機步進裝置、底護盾、機頭架、主梁及后支撐安裝完成，最后進行刀盤組裝。刀盤采用QE80t+80t橋式起重機吊裝，選用4條Φ64×4m的鋼絲繩及85t卸扣，每側的鋼絲繩采用對折成環的使用方法，長度2.0m，分別吊裝到左右二側的吊鉤[1]。起吊前，刀盤下方墊枕木，檢查卸扣連接是否緊固可靠，兩側吊鉤同時起吊，將刀盤一端由水平方向緩慢抬升，使刀盤起吊至垂直位置，觀察兩大鉤受力顯示是否相同，全部檢查無異常后，垂直起吊0.2m，對準機頭架前端，緩慢移動，利用20t、10t導鏈輔助作業，待刀盤進入止口后，用3t導鏈旋轉轉接環，以此來調整螺栓孔。先安裝刀盤上下6顆螺栓，再安裝左右6顆螺栓，緊固其12顆螺栓，再安裝其他所有螺栓，這時方可將鋼絲繩泄力并取下，刀盤吊裝見圖7[2]。

5.3安全計算

（1）起重量驗算：

橋機額定起重量Q1=160t

最大起重量：Q2=k（m+q）=156.8t

式中：m—單件最大質量，140t

q—吊具重量，2.5t

k—動載系數，取1.1

Q1=160t>Q2=156.8t，故滿足安全吊裝要求。

（2）起升高度驗算：

刀盤高度7.0m，安裝高度0.2m，鋼絲繩與卸扣高度2.0m，吊裝就位工作間隙0.2m，提升高度9.4m，橋機最大起升高度12.0m，滿足安全吊裝要求。

（3）吊扣校核：

刀盤吊裝，選用2個85t的“Ω”卸扣連接刀盤起吊吊耳與起吊鋼絲繩，每個卸扣承擔的負荷為：

T=km/2

式中：m—單件最大質量，140t

k—動載系數，取1.1

T=77t<85t，故滿足安全吊裝要求。

（4）鋼絲繩校核：

鋼絲繩規格：Ф64×4m、型號6×37+FC-1960纖維芯鋼絲繩，最小破斷拉力2650kN，即P=270.4t

刀盤重量140t，吊具重量2.5t

總負荷Q=140+2.5=142.5t

主吊鋼絲繩受力：

S=kQ/（4×sinβ）=1.1×142.5/（4+ sin90）=49.7t

式中：k—動載系數，取1.1

β—鋼絲繩水平夾角，90°

單根鋼絲繩最小破斷拉力P=270.4t

鋼絲繩安全系數：K=270.4/39.2=6.9，故滿足安全吊裝要求。

6結語

TBM各結構件不僅重量驚人，而且技術含量高，涉及面廣，門類齊全，運轉時要求具有高度的可靠性、安全性。因此整機的安裝必須嚴格符合構件安裝規范要求和組件的性能特點，大件擺放時確認部件裝配關系，吊裝時確定其重量，選擇相匹配的吊具、索具，起吊平穩、做到萬無一失，以保證設備正常運行并充分發揮設備的優良性能。

參考文獻

[1]GB8918-2006重要用途鋼絲繩[S].2006.

[2]SL 425-2017水利水電起重機械安全規程[S].2017.

收稿日期：2021-08-15

作者簡介：許東（1975—），男，滿族，遼寧遼陽人，本科，高級工程師，研究方向：水利工程等。