抓斗式橋式起重機(jī)在地鐵施工中的應(yīng)用

華新安

（中鐵二十局集團(tuán) 第四工程有限公司，青島 266100）

抓斗在港口建設(shè)中使用得較早，抓斗的特點(diǎn)就是方便、快捷。隨著城市軌道交通的大力發(fā)展，不管是從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上考慮，出渣設(shè)備的起重機(jī)要求也逐步提高。根據(jù)工程實(shí)際情況，選用合理的抓斗式橋式起重機(jī)，不僅可以節(jié)約施工成本，還可以提高工作效率。下面對(duì)抓斗式橋式起重機(jī)進(jìn)行具體分析。

1 抓斗與料斗的區(qū)別

結(jié)構(gòu)方面：料斗是依靠鋼板的拼裝焊接組合而成的；抓斗是由滑輪、上支撐、長(zhǎng)撐桿、下支撐、顎板組合而成的。

原理方面：料斗裝卸渣土基本要借助外部力量，如勞動(dòng)力與機(jī)械設(shè)備等；抓斗裝卸渣土依靠自身的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)渣土的裝卸。

2 常見抓斗的結(jié)構(gòu)形式

常見的抓斗結(jié)構(gòu)形式有三種，分別為異步啟閉多顎板抓斗、扭矩?fù)瓮剖阶ザ泛秃懔羰阶ザ贰?/p>

3 抓斗式橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

抓斗式橋式起重機(jī)由鋼結(jié)構(gòu)框架、驅(qū)動(dòng)和電器等3部分組成。鋼結(jié)構(gòu)框架有：立柱、橫支撐、斜支撐、行走大車、行走小車；驅(qū)動(dòng)部分有：卷筒、電機(jī)、減速器、制動(dòng)器、抓斗、副鉤；電器部分有：控制柜、配電箱、線路等。

4 抓斗式橋式起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用

以中鐵二十局承建的青島地鐵2號(hào)線為例，說明抓斗式橋式起重機(jī)在地鐵施工中的應(yīng)用，如圖1所示?？紤]到實(shí)際工況、造價(jià)和維修，該起重機(jī)采用的是異步啟閉多顎板抓斗，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。李村公園站3號(hào)井安裝的橋式起重機(jī)QZ16t/10t-8.6m A5，該起重機(jī)尺寸為35500mm×10400mm×13150mm；起升高度40m,其中地上9m，地下31m；大小車的運(yùn)行速度均為30m/min；抓斗的容量為3m3，尺寸為3.2m×3.2m×3.8m，起升與下降速度均為30m/min，自重7.5t。

鋼橫梁上邊有一條長(zhǎng)軌道，行走大車坐落在此軌道上；行走小車坐落在行走大車的軌道上。小車上邊有兩套卷筒裝置，并配有液壓鉗式制動(dòng)器防止卷筒在靜止時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。從卷筒上穿過的鋼絲繩通過抓斗，兩個(gè)鋼絲繩卷筒實(shí)現(xiàn)以下功能：提升或下降抓斗的上橫梁；放松、收緊下橫梁來實(shí)現(xiàn)多顎板的開合。在使用過程中，抓斗的上橫梁、長(zhǎng)撐桿和下橫梁等是通過相互配合來滿足抓渣與出渣的需要。另外，小車一端的副鉤為一套10t的電動(dòng)葫蘆，用于滿足日常材料等的吊裝。

圖1 抓斗式橋式起重機(jī)總裝圖

圖2 異步啟閉多顎板抓斗

行走大車上除了坐落行走小車外，還布置有電器控制柜、接線柜等。駕駛室的頂部固定在大車的底部，駕駛室跟隨大車的移動(dòng)而移動(dòng)，駕駛員通過透明的玻璃方便觀察吊裝的情況。行走大車、行走小車的兩端均設(shè)置有行程限位開關(guān)和末端防撞減震裝置。抓斗和副鉤也均設(shè)有高程限位開關(guān)。

下面通過一個(gè)工作循環(huán)來說明該起重機(jī)的使用過程，一個(gè)工作循環(huán)為：空斗抓渣→滿斗提升→小車運(yùn)行→停車卸料→空斗返回抓渣位置。

駕駛員在操作室通過控制手柄下放開閉繩，依靠抓斗自重、抓斗張開，使其下橫梁接觸渣土，收緊開閉繩使下橫梁豎直向上運(yùn)動(dòng)，通過上橫梁與下橫梁的距離減小來合攏抓斗，合攏過程中要注意避免讓大石頭卡在顎板分隔開的間隙中，若出現(xiàn)卡塞等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)清除卡塞的石塊等，拒絕野蠻操作；合攏的抓斗在支持繩和開閉繩的配合下，升至出渣進(jìn)口地面上；通過操作大車行走輪，使轉(zhuǎn)斗移動(dòng)至卸料位置上方；到達(dá)卸料位置后，打開開閉繩，釋放渣土；抓斗原路返回至待抓取渣土位置，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

駕駛員在操作室通過控制手柄來移動(dòng)小車的位置，小車位置的變換主要是為了便于在施工現(xiàn)場(chǎng)的合適位置抓渣和下放渣土。抓斗和副鉤均裝有超載限位器，若出現(xiàn)超載，駕駛室的監(jiān)控設(shè)備會(huì)通過報(bào)警來終止提升。

5 使用中需注意的問題

（1）與相關(guān)有經(jīng)驗(yàn)人員溝通，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與理論相結(jié)合選擇對(duì)應(yīng)的抓斗，否則抓斗的使用效率會(huì)大大降低。青島地鐵2號(hào)線李村公園站2號(hào)井的抓斗式橋式起重機(jī)，抓斗容量2m3,自重5t，在使用過程中的效率很低，最后改換成的出渣料斗。經(jīng)分析，效率低的原因大致為：抓斗容積小、質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，現(xiàn)場(chǎng)施工條件差等。

（2）嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作。在抓斗空載下放時(shí)，切不可為了省事將抓斗快速下放，快速下放的抓斗因慣性作用導(dǎo)致抓斗鋼絲繩另一端的卷筒底座承受巨大的沖擊力，該沖擊力會(huì)直接造成行走小車的大梁變形，嚴(yán)重情況下可能造成小車反彈從而脫離軌道，接下來維修耗費(fèi)的人力、物力和時(shí)間較多，直接會(huì)導(dǎo)致原計(jì)劃工期擱淺。

（3）更換鋼絲繩時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)核對(duì)好鋼絲橫的型號(hào)、鋼絲繩穿接的方式和方法，避免出現(xiàn)返工。

6 生產(chǎn)率比較分析

抓斗的生產(chǎn)率可以用式（1）計(jì)算：

式中，V為抓斗容積，m3；r為物料密度，t/m3；Ω為抓斗充滿系數(shù)；t為作業(yè)循環(huán)時(shí)間，min。

以抓斗式橋式起重機(jī)QZ16t/10t-8.6m A5為例來說明抓斗的實(shí)際生產(chǎn)率。其中，V是常數(shù)，取值3；r根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)渣土情況取值1.2；Ω考慮到實(shí)際情況，取值0.9；t應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算。

一個(gè)工作循環(huán)包括空斗抓渣→滿斗提升→小車運(yùn)行→停車卸料→空斗返回抓渣位置。在提升中暫不考慮加速度的因素，空斗抓渣的時(shí)間5s，滿斗提升的時(shí)間為80s。小車運(yùn)行30s，停車卸料3s。因此，一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間t=5+（80+30+3）×2=231s=3.85min。

抓斗的生產(chǎn)率為：

若改換做同樣容量的料斗，一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間t=30+（80+30+10）×2=270s=4.5min。

料斗的生產(chǎn)率為：

經(jīng)對(duì)比，抓斗的生產(chǎn)率明顯優(yōu)于料斗的生產(chǎn)率。另外，選用料斗的話，裝渣時(shí)需借助設(shè)備，如挖掘機(jī)等；卸渣打開料斗時(shí)也需借助人力或物力打開料斗底倉。

7 結(jié)語

目前，抓斗式起重機(jī)在港口、礦山等建設(shè)中比較普及，抓斗式橋式起重機(jī)也逐漸應(yīng)用在地鐵施工中。但是，抓斗式橋式起重機(jī)屬于特種設(shè)備，在使用前均需在相關(guān)單位進(jìn)行備案和辦理使用登記，各環(huán)節(jié)均需嚴(yán)格管控。近年來，政府對(duì)城市軌道交通項(xiàng)目的投入逐步增加，不管是從社會(huì)發(fā)展還是從企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，人們對(duì)設(shè)備的安全和使用性能要求越來越高。隨著機(jī)械行業(yè)逐步向自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展，抓斗式橋式起重機(jī)日益趨于智能化，除了用于地鐵施工外，其必將獲得更廣泛的應(yīng)用。