盾構機吊裝技術與風險控制

栗朝權LI Chao-quan

（中國水利水電第十一工程局有限公司，鄭州 450001）

1 工程概況

南流村站～五龍口西站區(qū)間起點里程DK24+091.093，終點里程DK26+184.663，左線長度2089.956（含斷鏈3.614m），南流村站～五龍口西站區(qū)間線路出南流村站后，東行進入五龍口西站。

南流村站～五龍口西站區(qū)間為V坡，最大坡度為25‰，最小平曲線半徑R=700m，線間距11.8～17.2m，隧道頂板埋深9.6～19.9m。區(qū)間隧道穿越主要地層為黏質粉土、粉質黏土。區(qū)間穩(wěn)定水位埋深10.2～15.8m，穩(wěn)定水位標高93.2～98.3m。

根據(jù)施工總體計劃，南流村站～五龍口西站區(qū)間采用2臺盾構機，由南流村站東端頭始發(fā)，五龍口西站西端頭接收。

2 吊裝場地布置與周邊環(huán)境

根據(jù)盾構機設備參數(shù)擬選擇租賃三一320t履帶吊1臺，布置于盾構井附近，用于滿足盾構機的吊裝（拆）作業(yè)。

本次施工現(xiàn)場是封閉場地，起重機站位位于區(qū)間端頭加固區(qū)范圍內，地層已經(jīng)過三軸攪拌樁和旋噴樁加固處理，且施工范圍內地面已硬化，為約0.3m厚混凝土路基地面。設備吊裝（拆）前鋪設10000×2000×30mm厚鋼板，保證履帶吊與地面的接觸面積。經(jīng)計算，盾構吊裝（拆）時，履帶吊在最不利工況下的地基承載力需達142.13kPa；根據(jù)三軸攪拌樁和旋噴樁端頭加固設計要求，加固后的土體抗壓強度不小于800kPa，滿足盾構吊裝（拆）地基承載力要求。

南五區(qū)間左、右線盾構機吊裝區(qū)域位于南流村站東端頭，拆除區(qū)域位于五龍口西站西端頭，均位于施工圍擋范圍內，盾構吊裝（拆）區(qū)域范圍內無市政管線。

吊裝（拆）前，嚴格按照吊裝方案布置起重機站位。現(xiàn)場測量放樣標記出起重機站位標示，對吊裝現(xiàn)場拉設警戒帶，設置安全警示標志牌，非施工人員嚴禁進入吊裝區(qū)域。

3 盾構吊裝前準備工作

①認真學習設備拆裝技術要求、施工圖紙，并組織作業(yè)人員了解設備吊裝（拆）的程序及工藝，作業(yè)前進行技術及安全交底。②提前設計好盾構組裝方案，安裝工作人員根據(jù)此方案對現(xiàn)場進行施工，并且需要對工作環(huán)境以及道路設施、電源和照明系統(tǒng)進行全方位檢查，并根據(jù)規(guī)定對施工測量現(xiàn)場的凈空尺寸和極限尺寸進行預估，結果表明極限尺寸達到了相關標準。③起重設備安全裝置、機械性能需要滿足設備吊裝要求；核對設備主要部件的起吊就位半徑尺寸，滿足設備起吊的技術要求。④對設備以及部件的質量進行檢查，具體包括它們是否具有裂紋、扭曲以及破損和缺陷等，這些設備和部件需要達到相關標準要求，發(fā)現(xiàn)問題要及時采取處理措施。⑤根據(jù)設備起吊程序提前選擇合適的起吊鋼絲繩及卸扣。吊裝（拆）前，檢查起重機保養(yǎng)維修記錄，選定能夠符合起吊能力的設備。⑥為了保證傳輸信號的準確性，需要建立精準便捷的傳播方式，例如，指揮人員可以采用對講機的方式與起重機司機進行溝通交流。⑦起重機進場后，由安全、機械等專業(yè)人員對鋼絲繩、卸扣等吊裝設備、工具進行詳細檢查，確認合格后方可使用。⑧現(xiàn)場根據(jù)平面布置圖劃定設備臨時存放場地，設置安全警示標志，專人負責進場設備管理。⑨盾構吊拆前由專業(yè)焊工焊接吊耳，吊耳材質采用Q355B鋼板，焊縫經(jīng)專業(yè)探傷合格后方可實施吊裝作業(yè)。⑩設備在吊裝（拆）的過程中，由具有豐富經(jīng)驗的機械工程師、電氣工程師、電焊工、司索工、起重指揮、起重機司機、安全員等組成。所有特種作業(yè)人員必須持證上崗。1○起重機站位位置處于端頭加固區(qū)范圍內，地層已按設計要求進行了加固處理，設備吊裝（拆）前鋪設30mm厚鋼板，保證履帶吊與地面的接觸面積。12○為了進一步監(jiān)測豎井結構的收斂狀態(tài)，需要在始發(fā)井（到達井）口履帶吊站位附近的框梁上進行監(jiān)測，并布置三個監(jiān)測點，而且也需要觀察地表沉降情況，并把四個監(jiān)測點放在履帶吊工作區(qū)。13○盾構機后配套下井前，基座吊裝下井，基座整體吊放在井下托臺上。兩段軌面必須在同一水平面上，基座下井后的中心與洞門的中心在一線上，與隧道中心線完全重合，符合盾構機始發(fā)定位的要求。在洞門口安裝完畢的基座，經(jīng)測量定位后固定牢固。在基座上及車站鋪上間距為1m的軌枕100m，因為電瓶車和拖車的運行條件是需要鋼軌具有一定的間距，最后把兩節(jié)管片車和電瓶車吊入井下鋪設好的軌道上，為后配套拖車下井做好準備。

4 盾構機吊裝工藝

4.1 后配套拖車吊裝下井

皮帶支架及風管固定在拖車上部→拖車起吊→輪對安裝→拖車下井→拖車后移。在地面上用起重機把6號拖車頂部的附屬部件安裝好并固定；同時把拖車輪對安裝好。將6號拖車吊入始發(fā)井口，使6號拖車緩慢地降落在基座上面鋪設的臨時軌道上。通過已經(jīng)吊入井內的電瓶車的牽引，將6號拖車牽引到車站內。依次類推，分別吊入5號拖車、4號拖車、3號拖車、2號拖車、1號拖車，并與前面的拖車連接。

后配套拖車采用起重機單機吊裝，為了保證安全可靠，并且順利將拖車吊起，需要合理利用拖車上的四個吊耳裝置，并挑選四根長8m的鋼絲繩輔助吊起，起吊前需要全方位檢查以保證安全。拖車一般都重量非常大，吊起時非常困難，所以需要注意在吊裝時要使拖車的四個掛點單獨受力，不能前后左右晃動，保持力的均勻。如果受力不均，需要及時調整。

設備橋長度最長，全長達到12.558m，比始發(fā)井口長度還要長，并且選擇履帶吊主鉤和副鉤配合斜吊。一旦車站終版結構比拖車最低端高的情況下，通過調整主、副鉤的高度，最后使拖車呈水平狀態(tài)吊放到軌道上，吊裝示意圖見圖1所示。

4.2 螺旋機吊裝下井

螺旋機長度為13m，大于始發(fā)井口長度尺寸，利用螺旋機上的2個吊耳，采用2根L=8m的6×37-φ36mm-1770MPa的鋼絲繩，利用履帶吊主、副鉤配合斜吊。當螺旋機最高端低于車站中板結構時，通過調整履帶吊主、副鉤的高度，最后使螺旋機呈水平狀態(tài)吊放到井底預存支架上。

螺旋機先吊裝下井，然后將推放在車站內部的螺旋機推進盾尾，但是需要注意的是，為了以后反力架的順利安裝，需要把反力架的下部橫梁進行井底預存，然后再將螺旋機推入井底。

在螺旋機開始吊起前，用2個25t弓形卸扣及2根6×37-φ36mm-1770MPa的鋼絲繩。通過履帶吊主、副鉤將螺旋機設置為大約22°的傾斜角，然后插入到前盾進行準備，而且螺旋機上方吊耳與中盾上米字梁連接，吊裝示意圖見圖2所示。

螺旋機安裝好之后，拆除基座上面的臨時軌道，清理場地，并按照技術要求再一次對始發(fā)基座的位置和固定情況進行檢查、校核。

在盾構機將要落座的基座的鋼軌表面涂以足夠的潤滑脂（按落座的順序分段涂抹），降低盾體滑動時的摩擦力，為下一步盾構機的吊裝做好準備工作。

4.3 前盾中盾吊裝下井

盾體包括前盾、中盾、尾盾，提前吊裝中盾下井、然后吊裝前盾和尾盾，因盾體水平放置在平板車上運輸，吊裝下井前需先將盾體豎立，再吊放下井就位，故需用履帶吊將盾體進行翻身操作。采用履帶吊主臂與副臂配合翻身，主鉤上掛4根長度L=6m的6×37-φ60mm-1770MPa的鋼絲繩、4個55t弓形卸扣用于盾體翻身和下井，副鉤上掛2根長度L=6m的6×37-φ60mm-1770MPa的鋼絲繩、2個55t弓形卸扣用于盾體翻身。在盾體翻身前先對設備內部進行檢查，確保其內部無零散件。

中盾重量為100t，在地面上首先進行翻身，合理利用疏散履帶，并將回轉半徑內地面和井下工作人員吊起，還可以利用履帶把回轉、變幅等動作吊起，并將中盾準備好，進一步調整盾體方位，安全平穩(wěn)地放到井下基座上。

中盾放到基座上后，為了使以后的工作順利開展，為盾體提供足夠的吊裝空間，可以在盾體兩邊進行焊接，安裝牛腿，基座上同樣可以焊接活動牛腿，然后再利用100t千斤頂把盾體推到合理的工作位置。

前盾重量為98t，吊裝時采用4根L=6m的6×37-φ60mm-1770MPa的鋼絲繩、4個55t弓形卸扣進行吊裝，合理利用疏散履帶，并將回轉半徑內地面和井下工作人員吊起，還可以利用履帶把回轉、變幅等動作吊起，并將中盾準備好，進一步調整盾體方位，放到井下基座上并與中盾進行組裝。

前盾與中盾組裝完后，為了使以后的工作順利開展，為刀盤提供足夠的吊裝空間，可以在盾體兩邊進行焊接，安裝牛腿，基座上同樣可以焊接活動牛腿，然后再利用100t千斤頂把盾體推到合理的工作位置。

4.4 盾構機刀盤吊裝下井

刀盤重量為55t，吊裝時采用4根L=6m的6×37-φ60mm-1770MPa的鋼絲繩、4個55t弓形卸扣進行吊裝，合理利用疏散履帶，并將回轉半徑內地面和井下工作人員吊起，還可以利用履帶把回轉、變幅等動作吊起，并將中盾準備好，進一步調整盾體方位，放到井下基座上并與前盾進行組裝。刀盤與前盾組裝完后，可以在盾體兩邊進行焊接，安裝牛腿，基座上同樣可以焊接活動牛腿，然后再利用100t千斤頂把盾體推到合理的工作位置。為拼裝機、尾盾提供吊裝空間。

4.5 尾盾吊裝下井

尾盾重量為35t，采用履帶吊主臂與副臂配合，主鉤上掛4根長度L=8m的6×37-φ36mm-1770MPa的鋼絲繩、4個25t弓形卸扣，副鉤上掛2根長度L=8m的6×37-φ36mm-1770MPa的鋼絲繩、2個25t弓形卸扣，利用履帶吊主鉤、副鉤配合，傾斜著將盾尾穿過拼裝機。盾尾下放到基座上時需與中盾之間預留0.5m左右的距離，先不對接，預留螺旋機前端輔助安裝條件。

5 盾構機吊裝安全保證措施

5.1 施工安全技術措施

①盾構吊裝（拆）工程在開工前必須編制有安全措施的施工方案，且必須嚴格審核批準手續(xù)、程序。②盾構吊裝（拆）工程現(xiàn)場除應設置安全宣傳標語牌外，危險地點掛按照《安全色》（GB2893）和《安全標志》（GB 2894）規(guī)定的標牌，夜間有人經(jīng)過的施工區(qū)等還應設紅燈示警。③施工現(xiàn)場實施機械安全管理及安裝驗收制度，機械安裝要按照規(guī)定的安全技術標準進行檢測，所有操作人員要持證上崗。使用期間定機、定人，保證設備完好率。

5.2 起重機作業(yè)注意事項

①對安裝人員的要求：參加安裝的人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓和考核，持有效的操作證上崗；安裝人員嚴格按安裝方案和操作規(guī)程中的有關規(guī)定、程序進行安裝；安裝作業(yè)人員嚴格遵守施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)的有關制度，正確使用勞動保護用品。②安裝過程中的安全要求：安裝區(qū)域設立警戒區(qū)，派專人進行值班。必須在班組長的統(tǒng)一指揮下進行，專職安全員必須在場監(jiān)控設備安裝全過程。③索具掛扣合理、牢固，保證起吊作業(yè)過程中不滑扣、不脫扣。④盾構機吊裝司索工及起重指揮都要持證上崗，嚴禁無證亂操作、亂指揮，起重機進場后都要進行司機及起重指揮人員的入場教育，統(tǒng)一思想、統(tǒng)一認識、統(tǒng)一指揮方式。起重機司索工及起重指揮應盡量保持人員的固定，如因其它原因需要調換人員，必須經(jīng)盾構施工隊隊長同意，更換同等水平或更高水平持證人員上崗，上崗前重新教育。對危險性較大的工序，必須選用有經(jīng)驗的起重機司機和起重指揮人。

5.3 盾構吊裝要點

①試吊要求，起吊大型重噸位物件時，必須先試吊，離地不高于0.5m，經(jīng)檢查確認穩(wěn)妥，并用攬風繩牽住吊物保持平穩(wěn)，方可指揮起吊運行。大型物件及分段翻身吊運前，應劃出警戒區(qū)，檢查各點受力情況及吊耳的焊接質量，并經(jīng)試吊，確認安全可靠，方可指揮起吊翻身。

②地面監(jiān)測，盾構吊裝（拆）作業(yè)區(qū)主要集中在盾構井端頭區(qū)域，吊裝（拆）期間應加強對盾構井端頭周邊環(huán)境監(jiān)測。盾構吊裝（拆）主要在起重機履帶四周地面布設4個地面沉降監(jiān)測點，在盾構井圍護結構擋土墻上布置3個水平位移兼沉降監(jiān)測點。

6 施工小結

本項目依托鄭州市軌道交通8號線01標段05工區(qū)施工項目，南流村站～五龍口西站區(qū)間盾構機吊裝下井，通過對盾構機后配套拖車、螺旋機、盾體、刀盤等吊裝下井的關鍵技術的管控，有效降低了盾構機吊裝的施工風險控制。