多用途組合式盾構(gòu)門式起重機(jī)

王永波

上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司

1 引言

圖1 盾構(gòu)門式起重機(jī)

盾構(gòu)工法廣泛應(yīng)用于城市軌道交通、海底和過江隧道等市政工程的建設(shè)。由于盾構(gòu)機(jī)模塊重量大，如使用常規(guī)門式起重機(jī)吊裝盾構(gòu)機(jī)上下井，需要對(duì)承載地面進(jìn)行額外加固、鋪設(shè)軌道，其運(yùn)輸和安裝十分困難，從施工準(zhǔn)備到全部完成需12～15天時(shí)間[1]，因此目前我國(guó)普遍采用大噸位履帶式起重機(jī)或汽車吊抬吊施工進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的吊裝[2]。本文介紹一種可滿足不同工作條件要求的盾構(gòu)門式起重機(jī)(見圖1),該機(jī)具有運(yùn)輸和安裝方便、操作靈活簡(jiǎn)單、軌下起升高度大等優(yōu)點(diǎn)，且能替代履帶吊或汽車吊完成盾構(gòu)機(jī)的組裝與拆卸工作。該產(chǎn)品已成功應(yīng)用于某國(guó)外大深度海底盾構(gòu)和城市隧道工程的施工[3]，一機(jī)多用,安裝儲(chǔ)存方便,安裝使用成本低、使用效率高。

2 機(jī)械性能優(yōu)勢(shì)

2.1 軌距與高度可調(diào)，適應(yīng)性強(qiáng)

該盾構(gòu)門式起重機(jī)軌距和起升高度各有3種型式可調(diào)節(jié)，軌下起升高度可達(dá)60 m，最多有16種不同的組合模式，可以適應(yīng)不同工程場(chǎng)地的盾構(gòu)施工組裝拆卸要求。起重機(jī)總體參數(shù)見表1，起重機(jī)組合模式見表2。

2.2 穩(wěn)定性好，抗震能力強(qiáng)

由表3可見，該起重機(jī)采用低輪壓雙軌設(shè)計(jì)(見圖2)，整機(jī)最大工作輪壓低于25 t，在55 m/s暴風(fēng)狀態(tài)下的輪壓為13.1 t，對(duì)工作井的土建要求低，經(jīng)濟(jì)性好。雙軌設(shè)計(jì)同時(shí)具有穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，門式起重機(jī)在安裝豎立過程中無需增加額外的纜風(fēng)繩。地震系數(shù)按0.2 g設(shè)計(jì)，抗震能力強(qiáng)，符合地震多發(fā)國(guó)家的抗震要求。

表1 起重機(jī)的總體參數(shù)

表2 典型軌距與起升高度組合

表3 不同工況的輪壓

圖2 低壓雙軌大車設(shè)計(jì)

2.3 有效避免啃軌

啃軌現(xiàn)象是軌道式起重機(jī)普遍存在的問題，既降低了生產(chǎn)效率，又增加了維修成本，甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)生安全事故。盾構(gòu)門式起重機(jī)運(yùn)行場(chǎng)地軌道為臨時(shí)軌道,為節(jié)約成本，降低軌道的安裝要求,起重機(jī)的門腿采用一剛一柔的設(shè)計(jì),可有效避免大車的啃軌問題。

2.4 快捷收纜裝置

起重機(jī)在拆卸和安裝過程中，電裝工作占用了大量人力和時(shí)間，為應(yīng)對(duì)本設(shè)備進(jìn)行不同的的軌距和高度組合，以及分段運(yùn)輸組裝的工況，在剛性腿和柔性腿上部各設(shè)置了1個(gè)收纜器。其中剛性腿側(cè)采用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的收纜器搭配外接電源，柔性腿側(cè)采用手動(dòng)(帶棘輪裝置)收纜器，使電纜的排裝變的容易和快捷。

3 電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 遙控器操作

通常情況下，起重機(jī)吊裝過程中需要配備專職司機(jī)來完成操作。本起重機(jī)操控方式靈活,有遙控操作和電氣房操作2種操作方式，操作人員可在工作井內(nèi)邊操作邊通過鋼腿橫梁上的LED顯示屏觀測(cè)吊載情況。無線遙控器能完成起重機(jī)的所有操作，設(shè)有電源開關(guān)按鈕、主鉤起升和下降、副鉤起升和下降、小車行走、大車行走及照明操控。因此起重機(jī)司機(jī)可以兼顧起重指揮的職責(zé)，操控安全性、經(jīng)濟(jì)性和效率均有所提高。

3.2 電纜插頭連接

各接線箱上及部分需拆裝的燈接線、限位接線的電纜，均使用插頭插座連接方式(見圖3)，以適應(yīng)門式起重機(jī)的快速組裝與拆卸的要求。

圖3 電纜插頭

3.3 扁電纜低壓供電

由于盾構(gòu)門式起重機(jī)的工作場(chǎng)地需要經(jīng)常隨著工程項(xiàng)目的變換而改變,從經(jīng)濟(jì)性方面考慮,與起重機(jī)配套的土建工作需要盡可能小,占用工作井上的位置盡可能少。為此，起重機(jī)設(shè)計(jì)為直接接市電就可投入使用，不需要變電箱。供電電纜采用低壓扁電纜，減小了接線坑處電纜卷筒的直徑，節(jié)約了場(chǎng)地空間。

4 設(shè)計(jì)和制造難點(diǎn)

4.1 分段式設(shè)計(jì)

為便于運(yùn)輸,對(duì)起重機(jī)進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，對(duì)各分段的重量和尺寸都需控制在小于普通公路運(yùn)輸限制要求范圍內(nèi)。小車架采用分片式設(shè)計(jì)，重量控制在30 t以內(nèi),鋼結(jié)構(gòu)主梁和剛腿最大分段重量控制在22 t，長(zhǎng)度最大11.5 m,便于常規(guī)平板車的運(yùn)輸。門腿的分段結(jié)構(gòu)采用法蘭螺栓連接,主梁的分段結(jié)構(gòu)采用夾板高強(qiáng)度螺栓連接。為保證連接質(zhì)量，兩種連接的螺栓孔使用配鉆的方法。

4.2 大容繩量多層纏繞卷筒

起重機(jī)最大軌下起升高度為80 m，起升卷筒多層纏繞層數(shù)達(dá)12層,為避免底層鋼絲繩因張力不夠而引起亂繩，造成事故,纏繞時(shí)須用張緊裝置張緊。鋼絲繩因穿繩時(shí)有預(yù)張緊,在卷筒上的排列保持整齊。

5 結(jié)語

多用途可變組合門式起重機(jī)，可有效降低對(duì)工作井邊的基礎(chǔ)加固要求，其安全性和效率均高于履帶吊和汽車吊,既可用于盾構(gòu)機(jī)的組裝拆卸,也能用于盾構(gòu)施工過程中的管片、渣土及其他附件的吊裝。分段式組合使構(gòu)件的運(yùn)輸變得容易,不需要封路限行,降低了城市交通道路的運(yùn)輸負(fù)擔(dān)；較大的軌下起升高度使該設(shè)備能夠用于大深度的海底隧道工程。隨著水下隧道工程和城市軌道交通建設(shè)的日益增加，這種一機(jī)多用的多組合式盾構(gòu)門式起重機(jī)必將得到廣泛應(yīng)用。