盾构机下井组装方案最终

1）《建筑安装工程安全技术规程》、《建筑安装工人安全技术操作规程》、《建筑施工高处作业安全技术规范》。

2）业主提供的大连市地铁一期工程201标段工程【西安路站～交通大学站】盾构区间图纸、地质勘查报告、业主提供各参考资料等。

3）大连市地铁一期工程201标段工程【西安路站～交通大学站】盾构区间盾构专项施工方案。

4）350t汽车式吊机、90t汽车式吊机使用说明书、机械性能表。

二、工程概况

【西安路站～交通大学站】盾构区间双线全长2668.13米，采用盾构掘进施工。区间平面线路出西安路站后沿南北向向南，右线通过最小半径为300m的曲线转入偏东西方向，再通过半径450m曲线接入黄河路，到达交通大学站。区间纵断布置形式呈“V”字形，最大纵坡为25‰.区间隧道结构最大覆土厚度34.4m,最小覆土厚度11.7m。竖曲线最小半径为3000m，最大半径为5000m。盾构区间为双线地下隧道，左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。其始发井结构形式如下图所示：

本方案将讨论新造盾构机吊装的具体措施。

下表是一台盾构机的主要构件组成一览表。

表1  盾构机主要构件组成一览表

CREC015主要大件尺寸及重量

该盾构机尺寸大，重量大。盾构机需要分件吊装，散件的尺寸较大。由于现场的施工场地复杂、且场地较小，同时施工工艺繁多。通过对施工工艺及经济的分析，拟采用350t汽车式吊机作主力吊机，单独将大型设备吊下井；用一台90t汽车式液压吊机作辅助，配合350t汽车吊进行翻身、吊装工作。这样既满足施工技术的要求，又满足经济需要。

四、吊装施工作业准备

1、认真阅读拆卸、安装方案有关技术资料，核对构件的空间尺寸和相互的关系，掌握结构的高度、宽度，构件的型号、数量、几何尺寸，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、进行细致、认真、全面的方案和作业设计的技术交底。

5、按顺序组织施工人员、机械设备、材料进场，并对主要吊装设备进行必要的检查、维修、试车。

6、准备吊装用的绳索、吊具、及常用的起重工具。

7、吊装前应将350t吊机工作位置的地基加固，铺设20毫米厚钢板。

8、拆除井口东侧部分围挡，确保井口到井底的空间，井壁四周有12m×14m的空间。

9、各构件应加焊吊环并进行焊缝探伤。

10、在盾构机安装期间应设置施工禁区，其它无关人员不得通过。

五、施工机具

表2 工具列表

依据：1、吊装场地地质状况图。

2、盾构始发井结构图

3、盾构机吊装清单。

4、350t汽车式液压吊机的使用说明书。

盾构机主体吊装三大件：前体：重量100吨，中体：重量90吨，刀盘：重量52吨。

吊装设备：一台350t汽车式液压吊机，吊机自重183t，支脚4个，每个支脚的尺寸为2.5米×2.5米。

1、起吊时地基承载力验算（按最大件前体重量100吨计算）

（1） 吊机重量：        183t

前体重量：        100t

合计：        283t

（2） 吊机支脚面积计算： 

2.5×2.5 ×4=25m2

（3） 地基承载力：283t/25m2=11.32t/m2=113.2kPa

2、起吊时对地基承载力要求为：113.2kPa，而吊装场地地基承载力约为350kPa（地质图所示），大于起吊要求的地基承载力,因此满足承载要求。

七、机具验算

1、吊机选用：

吊机工作时起重量详细资料如下表所示：

2、钢丝绳选用：

盾构机的前体、中体、后体有四个吊点；刀盘有二个吊点。

盾构机的前体、中体、后体钢丝绳的选用按盾构前体考虑，构件重100t，长3.777m，宽6.25m，高6.25m。采用四个吊点，每吊点为25t，应选用抗拉强度为170kg/m㎡,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=10>8-10倍 (施工要求)满足施工要求。

盾构机的刀盘构件重52t，长1.54m，宽6.3m，高6.3m。采用二个吊点，每吊点为26t，应选用抗拉强度为170kg/ m㎡,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=266.5/26=10>8-10倍 (施工要求)满足施工要求。

3、卸扣选用：

盾构机的前体、中体、后体有四个吊点；刀盘有二个吊点。

盾构机的前体、中体、后体卸扣的选用按盾构前体考虑，按盾构前体考虑，构件重100t。采用四个吊点，每吊点为25t，应选用美式弓型2.5寸卸扣, 卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及热自理调质处理,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52t。采用二个吊点，每吊点为26t，应选用美式弓型2.5寸卸扣, 卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及调质处理,美式弓型2.5寸卸扣直径为69.85mm,安全负荷为55t，大于26t，满足施工要求。

八、质量措施

1、施工前组织有关人员进行熟悉图纸、方案以及进行技术交底。

2、构件在吊装过程中，吊点应按规定不得随意改动。

3、构件在吊装过程中，应把构件扶稳后，吊机才能旋转和移动。

4、构件在吊装过程中，严禁碰撞其它构件，以免损坏盾构机。

5、机械机具使用前应重新检查其机械性能，确保符合使用要求。

6、各件构件的吊装方法均为双机抬吊，因此根据实际情况，采用4点起吊（每台吊机2点），选用的4条钢丝绳长度必须一致，严禁有长短不一，以负起吊后造成构件扭曲变形。钢丝绳长度应与构件的夹角为70°，大大减少了构件的压应力。

7、各构件起吊后应呈水平。

8、各构件移动时应小心移动，速度应缓慢，以免损坏盾构机。

九、安全措施

1、进入施工现场必须戴安全帽，高空作业人员应佩戴安全带。

2、施工前安全检查员应组织有关人员进行安全交底。

3、吊机、拖挂机车行走路线应平整压实，基坑回填的地方应铺设20毫米厚钢板。

4、双机抬吊时要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配，并在操作时统一指挥，互相密切配合，整个抬吊进程两台吊钩应基本保持垂直状态。

5、指挥人员应使用统一指挥信号，信号要鲜明、准确，吊机司机应听从指挥。

6、开工前应检查工具、机械的性能。防止绳索脱扣、破断。

7、高空作业人员切勿急于求成，用力过猛，严禁向下丢掷工具。

8、在井下施工时应设置足够灯光，施工的需要。

9、注意井口安全施工。

10、组装盾构机时应设置施工禁区。 

十、进场顺序及摆组件放

 由于场地过小，且始发井矿山法施工尚未完成，不具备盾构全部堆放于场地的条件。现在备以下两套方案：

方案一：始发井井下场地完全准备好，具备吊装条件，盾构机不需要存放在现场，运送车辆到即开始吊装，其部件进场顺序为：6号台车-5号台车-4号台车-3号台车-2号拖车-1号拖车-设备桥-螺旋输送机-前盾-刀盘-中盾-管片安装机-盾尾。

方案二：始发井场地清理完毕，考虑到长途运输误差，盾构机提前进场并堆放在场地内存放以便更好的适应矿山法施工的工期。部件进场顺序尾盾-管片安装机-中盾 -刀盘-前盾-螺旋输送机-设备桥-1号拖车-2号拖车-3号台车-4号台车-5号台车-6号台车。盾构机的组装场地分成三个区:后续台车存放区、主机存放区、吊机存放区。下图所示：

十一、吊装施工方法

盾构机总长为80米。盾构始发井场地为14米加上70米矿山法区间，基本满足盾构整体组装的需求。

盾构机吊装顺序流程图

（一）吊装工序

1）始发托架：在始发端井底安装始发托架并定位，在始发托架上垫管片，在管片上垫轨枕并安装拖车及电瓶车轨道。始发托架的标高定位高于洞门实际中心30mm，盾构机轴线坡度比线路超高3‰”，以满足盾构机始发要求；

2）车架吊装：依次将6#、5#、4#、3#、2#、1#台车吊入井口，并向后移至矿山法隧道内，连接各种管线；台车下井示意图如下

3）吊渣土车下井，管片输送器和皮带机从动轮摆放在其中间下井；牵引至底板后端固定；

4) 再吊另一辆渣土车下井以支撑连接桥，然后吊盾构机的连接桥下井，连接桥下井后与拖车1#组装；

5）用卷扬将拖车1#、连接桥及渣土车后推至矿山法隧道内；

6）吊螺旋输送机下井，放在渣土车上，后推至矿上法隧道内存放； 下井示意图如下图：

7）拆除井口下的2180mm及900mm轨距路轨及管片，对始发架位置进行再次定位复核；

8）前体下井稳放在始发托架上，吊人闸下井与前体组装；下井示意图如下：

9）吊刀盘下井，尽量靠近前体，放于始发架上，后推与前体连接。其下井示意图如下：

10）吊中体下井，下井前确认前体后方有足够空间，如不足则将前体及刀盘往掘进方向移动，下井后放在始发架上前推（后放保留足够后体下井空间）与前体连接。下井组装示意图如下：

11）地面安装器导轨与管片拼装机组装组装后安装器（长5048×宽5625重25t）放在导轨的最前端并要固牢，安装器的导轨和安装器下井后与中体H架组装；

12）吊后体下井，下井放在始发架上并确认后体与中体之间具备螺旋机吊点；下井组装示意图如下： 

13）在后体内铺设路轨，将螺旋输送机推出，用两台吊车前后吊装螺旋输送机；其组装示意图如下：

14）螺旋输送机安装完成后将后体往前移动至中体后端面并与中体连接； 

15）按照负环的数量调整盾构机摆放位置，使盾构机摆在始发中心线上并具备负环安装条件；

16）下反力架，在井口后端安装反力架（校正并焊牢）；

17）连接桥、拖车与盾体组装，各车连接，驳接全机管、线路；割除所有吊耳并打磨；

18）将放在井下的拖车1#～6#管线连接好，并将电缆、延长接置盾体上，通电调试；

19）试车、检测、调校，作好掘进准备。

（二）、吊装施工工艺

1）盾构件主要部件、重量（见上表）及起吊工作半径一览表

2）主要部件场内运输方法

    在堆放区用350T汽车吊吊起，在没有配重的情况下用短掉臂吊起运输部件运至井口，需要翻转的部件在井口由90T吊机辅助翻转。

3）盾构机主要部件下井方法

（1）后配套吊装方法

a、拖车吊装顺序

在井上地面安装车轮，首先按6#拖车→连接桥的顺序下井到路轨上，连接桥前端应用平板车焊钢结构支撑。

b、下井原则

凡不影响到运输和下井工作的零部件，应连同各自的台车运输、下井（必须做好固定的工作）。凡对下井有影响的拖车零部件应拆下，在该车下井后，随即下井并马上按要求组装。

c、拖车吊装方法

考虑到井口的尺寸为12.4m×10.4m，最长拖车的尺寸为10.9m×4.7m。1#拖车~6#拖车我们采用350t单机吊装。用4根长度相等的钢丝绳将拖车吊起，起吊后的拖车应呈水平状态。拖车与钢丝绳线夹角约70°，吊机通过旋转和起落臂杆缓慢移动到井口。吊机缓慢下钩，使拖车就位。拖车完全放在路轨上，吊机松钩。

（2）主机吊装方法

a、中体（φ6240×3315、90t）

中体包括中部盾壳、铰接千斤顶、人闸和支撑横切面。中体吊装机型选用350t汽车式液压吊机，吊机通过旋转、起落臂杆把中体吊到前端井边1m处停止,吊机缓慢将中体放下井去，放在始发托架上。

b、前体（φ6250×3777、100t）

前体包括刀盘驱动。前体吊装方式与中体一样。吊机把前体吊到前端井边3m处停止,吊机缓慢将前体放下井去后，放在始发托架上。

c、管片拼装机及管片拼装机导轨（长5048×宽5625重25t）

管片拼装机及管片拼装机导轨在地面组装好，并作固定后整体下井。利用一拖350吨汽车式吊机把管片拼装机及管片拼装机导轨平衡吊起，管片拼装机及管片拼装机导轨应呈水平。吊机将管片拼装机及管片拼装机导轨吊到中体后端的空间，吊机缓慢放下，利用手动葫芦和路轨小车然后推置中体内。

d、刀盘（φ6280×1535、52t）

刀盘在井上安装初装盘形滚刀/齿刀重约52吨。刀盘起吊也需采用抬吊方式翻转刀盘（吊装方式与中体一样）。利用一台350吨汽车式吊机将刀盘竖直吊稳。吊机把刀盘吊到尽量靠近前体前端处停止,再垂直吊下竖井。刀盘下井后，将其慢慢靠向前体，螺栓孔位完全对准后，再穿入拉伸预紧螺栓，按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓。预紧完毕后，再用预紧专用工具复紧一遍。

刀盘、前体、中体组装好后，将整体推至要开挖的隧道口处。

e、后体（φ6230×3985、23t）

后体运至工地时，需用90吨汽车式吊机与350吨汽车式吊机抬起翻转。此时后体顶部的吊环由350吨汽车式吊机吊稳。350吨汽车式吊机将后体缓慢地放下（离地面约500~800mm）。通过吊机自身的旋转，把后体吊到井口的中间。然后吊机缓慢将后体放下井去，放在始发托架上。

f、利用吊机和手动葫芦安装连接桥。

g、后配套与主机连接。

（3）翻身施工方法

吊机平稳将构件从车厢吊到地面后，需采用抬吊方式翻身构件进行吊装。构件翻身时350吨汽式吊机与90吨汽车式吊机将构件平衡吊起，构件吊至3~5m高时，吊住构件尾部的90吨汽车式吊机缓慢下钩，使构件自然下垂，此时350吨汽车式吊机完全吊稳构件。

（4）双机斜吊方法

考虑到井口的尺寸,连接桥的尺寸为12.63m×4.88m，我们采用350t和90吨汽车式吊机双机抬吊。两拖吊机将连接桥吊起，连接桥与水平线夹角约70°，两拖吊机缓慢移动到离开井口2m处停止。吊机通过起、落臂杆和旋转臂杆使连接桥就位。两拖吊机同时缓慢下钩。连接桥完全放在路轨上，两台吊机松钩。