狹小場(chǎng)地機(jī)械設(shè)備選型技術(shù)研究

申曉琛

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司， 河北 保定 072750)

1 盾構(gòu)吊裝機(jī)械選擇遵循原則

（1）既要重點(diǎn)考慮盾構(gòu)吊裝施工，又要充分考慮其他吊裝工程對(duì)機(jī)械使用的情況。

（2）充分考慮吊裝單元構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸以及吊重。

（3）充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及場(chǎng)地布置情況。

2 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及場(chǎng)地布置

廈門(mén)市軌道交通2 號(hào)線育秀東路站位于湖濱北路與育秀東路交叉口，車(chē)站沿湖濱北路敷設(shè)，北側(cè)為居民社區(qū)，南側(cè)毗鄰筼筜湖，吊裝作業(yè)期間需保持湖濱北路、育秀路道路通暢，且為半鋪蓋場(chǎng)地，吊裝作業(yè)區(qū)域狹?。坏跹b作業(yè)區(qū)域位于端頭加固范圍，地面采用硬化處理。綜合外部環(huán)境考慮只能選擇單機(jī)作業(yè)吊裝方式。

3 盾構(gòu)設(shè)備吊裝理論研究

根據(jù)盾構(gòu)設(shè)備的主要部件尺寸要求，保障主機(jī)吊裝安全施工質(zhì)量。主機(jī)計(jì)算過(guò)程中，質(zhì)量G，尺寸規(guī)格為a×b×c（mm），標(biāo)高為h（m），吊裝質(zhì)量G 實(shí)際=（G×K+g）/L=Mt。G 代表設(shè)備理論質(zhì)量（t），g 代表吊鉤、鋼絲繩以及索卡的質(zhì)量；K、L 分別代表動(dòng)載系數(shù)和安全系數(shù)。以場(chǎng)地情況為基礎(chǔ)確定吊裝最大半徑，合理選擇起重機(jī)。比如利用雙臺(tái)車(chē)吊裝設(shè)備，起重量分配根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：P1=1.25Qd2/d1+d2；P2=1.25Qd1/d1+d2。其中，P1 代表主起重機(jī)可起重量，P2 代表副起重機(jī)可起重量，d1、d2 分別代表主起重機(jī)吊耳距重心距離、副起重機(jī)吊耳距重心距離。經(jīng)計(jì)算，優(yōu)選P2 超過(guò)M 即可。

在選擇吊索具時(shí)，主起重機(jī)索具配備Q，鋼絲繩以及卸扣受力P；對(duì)于索具而言其受力P=QK/（4sina），其中a 代表水平夾角、K 代表動(dòng)載系數(shù)。同時(shí)P＞M 即可。對(duì)于地基承載力而言，嚴(yán)格按照起重最大的量M 時(shí)進(jìn)行計(jì)算，如果起吊M 重物地基承載力可以滿(mǎn)足要求，則其余均可滿(mǎn)足要求。

4 吊裝單元構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸以及吊重情況

本工程系盾構(gòu)吊裝工程，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置情況作業(yè)半徑以及單件吊重如下：

（1）最大件吊裝及作業(yè)方式。前盾和中盾單件最大吊裝重110t，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊裝設(shè)備站位區(qū)域，前盾吊裝作業(yè)半徑最大為8m，中盾吊裝作業(yè)半徑最大為10m，作業(yè)方式為垂直吊裝。根據(jù)各噸位履帶吊機(jī)械性能，300t 履帶吊工作幅度（作業(yè)半徑）10m 時(shí)，主臂最大吊裝215t，滿(mǎn)足單件最大吊裝要求。

（2）超長(zhǎng)件吊裝及作業(yè)方式。超長(zhǎng)件2#臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度12.2m、單件重32t，吊裝井口長(zhǎng)度11.5m，無(wú)法滿(mǎn)足垂直起吊要求。采用主鉤起吊，副鉤配合調(diào)整臺(tái)車(chē)出井角度，主鉤作業(yè)半徑14m，副鉤作業(yè)半徑最大14m。根據(jù)各噸位履帶吊機(jī)械性能，300t 履帶吊工作幅度14m 時(shí)主臂最大吊裝124.6t，副臂工作幅度14m 時(shí)最大吊裝81.8t，滿(mǎn)足超長(zhǎng)件最大吊裝32t 要求。

5 吊具選用

5.1 鋼絲繩選用

根據(jù)《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 276-2012）計(jì)算吊裝繩索。

前盾、中盾、尾盾有四個(gè)吊點(diǎn)；刀盤(pán)有二個(gè)吊點(diǎn)。前盾、中盾、尾盾鋼絲繩的選用按中盾考慮，構(gòu)件最重110t，四個(gè)吊點(diǎn)，兩吊耳鋼絲繩與盾體之間的最大夾角β=65°，按保守計(jì)算β=60°，可求出吊點(diǎn)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(qiáng)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(shù)K=253/31.8=7.9≥6 倍，滿(mǎn)足施工要求。

刀盤(pán)構(gòu)件重68.5t，直徑6480mm，長(zhǎng)度1645mm。采用兩個(gè)吊點(diǎn)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(diǎn)最大荷載為34.25t/sin60°=39.5t，每吊點(diǎn)為39.5t，選用抗拉強(qiáng)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(shù)K=253/39.5=6.4≥6 倍，滿(mǎn)足施工要求。

臺(tái)車(chē)最重32t，兩吊耳鋼絲繩之間的最大夾角β=60°，吊點(diǎn)最大荷載為8t/cos30°=9.23t。選用抗拉強(qiáng)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(shù)K=103/9.23=11.1≥6 倍，滿(mǎn)足施工要求。

吊裝盾體及刀盤(pán)吊裝吊繩選用四條6×37+1-φ64mm×8m 鋼絲繩，臺(tái)車(chē)、螺旋機(jī)、拼裝機(jī)等吊繩選用四條6×37+1-φ42mm×10m 鋼絲繩。

5.2 卸扣選用

盾構(gòu)機(jī)的前盾、中盾、尾盾卸扣的選用按盾構(gòu)前盾考慮，構(gòu)件重110t。采用四個(gè)吊點(diǎn)，每吊點(diǎn)為27.5t，選用55t 的卸扣，直徑為66.5mm，安全負(fù)荷為55t≥27.5t×1.5（安全系數(shù)）=41.25t，滿(mǎn)足施工要求。

盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)重68.5t。采用二個(gè)吊點(diǎn)，每吊點(diǎn)為34.25t，選用55t 的卸扣，直徑為76.2mm，安全負(fù)荷為55t≥34.25t×1.5=51.375t，滿(mǎn)足施工要求。

臺(tái)車(chē)最重為32t，有四個(gè)吊點(diǎn)，考慮吊裝最不利情況按三點(diǎn)受力，每吊點(diǎn)為10.7t，選用17t 的卸扣，直徑為44.5mm，安全負(fù)荷17t≥10.7t×1.5=16.05t，滿(mǎn)足施工要求。

6 盾構(gòu)吊裝設(shè)備選擇

綜合以上分析，結(jié)合300t 履帶吊性能參數(shù)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)吊裝最大件、超長(zhǎng)件重量及吊裝作業(yè)半徑條件，符合吊裝要求，選定300t 履帶吊作為本項(xiàng)目盾構(gòu)吊裝設(shè)備。

7 盾構(gòu)吊裝安全注意事項(xiàng)

（1）在盾構(gòu)設(shè)備吊裝施工操作過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真閱讀吊裝方案、技術(shù)資料等內(nèi)容，在核對(duì)好盾構(gòu)設(shè)備空間尺寸、關(guān)系以后，準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)的高、寬[1]。

（2）在準(zhǔn)確把握好吊裝場(chǎng)地范圍以后，注意地面、高空以及地下環(huán)境條件，同時(shí)要全面了解已選定的起重設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備和其他機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用要求及性能狀況；認(rèn)真、細(xì)致和全面把握技術(shù)方案，做好技術(shù)交底工作。

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

（4）盾構(gòu)設(shè)備吊裝施工過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要建立安全應(yīng)急管理機(jī)制。盾構(gòu)設(shè)備吊裝是一種大型吊裝施工作業(yè)，應(yīng)當(dāng)建立健全應(yīng)急安全管理體系，梳理好流程工藝，必要時(shí)進(jìn)行應(yīng)急演練，提前對(duì)各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，以確保盾構(gòu)吊裝安全可靠性。

8 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)半鋪蓋狹小場(chǎng)地盾構(gòu)吊裝吊件重量以及作業(yè)半徑綜合考察選擇吊裝設(shè)備，通過(guò)科學(xué)計(jì)算選擇吊具，以及對(duì)盾構(gòu)吊裝安全的注意事項(xiàng)，提高了大型設(shè)備吊裝作業(yè)的安全性，有效防止吊裝作業(yè)過(guò)程中各類(lèi)事故發(fā)生，為今后類(lèi)似工程吊裝設(shè)備選型提供了參考依據(jù)。