狭小场地机械设备选型技术研究

申晓琛

(中铁十八局集团第一工程有限公司， 河北 保定 072750)

1 盾构吊装机械选择遵循原则

（1）既要重点考虑盾构吊装施工，又要充分考虑其他吊装工程对机械使用的情况。

（2）充分考虑吊装单元构件结构尺寸以及吊重。

（3）充分考虑施工现场环境以及场地布置情况。

2 现场环境及场地布置

厦门市轨道交通2 号线育秀东路站位于湖滨北路与育秀东路交叉口，车站沿湖滨北路敷设，北侧为居民社区，南侧毗邻筼筜湖，吊装作业期间需保持湖滨北路、育秀路道路通畅，且为半铺盖场地，吊装作业区域狭小；吊装作业区域位于端头加固范围，地面采用硬化处理。综合外部环境考虑只能选择单机作业吊装方式。

3 盾构设备吊装理论研究

根据盾构设备的主要部件尺寸要求，保障主机吊装安全施工质量。主机计算过程中，质量G，尺寸规格为a×b×c（mm），标高为h（m），吊装质量G 实际=（G×K+g）/L=Mt。G 代表设备理论质量（t），g 代表吊钩、钢丝绳以及索卡的质量；K、L 分别代表动载系数和安全系数。以场地情况为基础确定吊装最大半径，合理选择起重机。比如利用双台车吊装设备，起重量分配根据以下公式进行计算：P1=1.25Qd2/d1+d2；P2=1.25Qd1/d1+d2。其中，P1 代表主起重机可起重量，P2 代表副起重机可起重量，d1、d2 分别代表主起重机吊耳距重心距离、副起重机吊耳距重心距离。经计算，优选P2 超过M 即可。

在选择吊索具时，主起重机索具配备Q，钢丝绳以及卸扣受力P；对于索具而言其受力P=QK/（4sina），其中a 代表水平夹角、K 代表动载系数。同时P＞M 即可。对于地基承载力而言，严格按照起重最大的量M 时进行计算，如果起吊M 重物地基承载力可以满足要求，则其余均可满足要求。

4 吊装单元构件结构尺寸以及吊重情况

本工程系盾构吊装工程，根据现场布置情况作业半径以及单件吊重如下：

（1）最大件吊装及作业方式。前盾和中盾单件最大吊装重110t，根据现场吊装设备站位区域，前盾吊装作业半径最大为8m，中盾吊装作业半径最大为10m，作业方式为垂直吊装。根据各吨位履带吊机械性能，300t 履带吊工作幅度（作业半径）10m 时，主臂最大吊装215t，满足单件最大吊装要求。

（2）超长件吊装及作业方式。超长件2#台车长度12.2m、单件重32t，吊装井口长度11.5m，无法满足垂直起吊要求。采用主钩起吊，副钩配合调整台车出井角度，主钩作业半径14m，副钩作业半径最大14m。根据各吨位履带吊机械性能，300t 履带吊工作幅度14m 时主臂最大吊装124.6t，副臂工作幅度14m 时最大吊装81.8t，满足超长件最大吊装32t 要求。

5 吊具选用

5.1 钢丝绳选用

根据《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》（JGJ 276-2012）计算吊装绳索。

前盾、中盾、尾盾有四个吊点；刀盘有二个吊点。前盾、中盾、尾盾钢丝绳的选用按中盾考虑，构件最重110t，四个吊点，两吊耳钢丝绳与盾体之间的最大夹角β=65°，按保守计算β=60°，可求出吊点最大荷载为110/4=27.5t，单根钢丝绳受力为27.5/sin60°=31.8t，选用抗拉强度为187kg/mm2，D=64mm 的6 股×37根钢丝绳，其破断拉力为253t。安全系数K=253/31.8=7.9≥6 倍，满足施工要求。

刀盘构件重68.5t，直径6480mm，长度1645mm。采用两个吊点2 根钢丝绳，两吊耳钢丝绳之间的最大夹角β=60°，可求出吊点最大荷载为34.25t/sin60°=39.5t，每吊点为39.5t，选用抗拉强度为187kg/mm2，D=64mm 的6 股×37 根钢丝绳，其破断拉力为253t。安全系数K=253/39.5=6.4≥6 倍，满足施工要求。

台车最重32t，两吊耳钢丝绳之间的最大夹角β=60°，吊点最大荷载为8t/cos30°=9.23t。选用抗拉强度为177kg/mm2，D=42mm 的6 股×37 根钢丝绳，查资料可知其破断拉力为100t。则安全系数K=103/9.23=11.1≥6 倍，满足施工要求。

吊装盾体及刀盘吊装吊绳选用四条6×37+1-φ64mm×8m 钢丝绳，台车、螺旋机、拼装机等吊绳选用四条6×37+1-φ42mm×10m 钢丝绳。

5.2 卸扣选用

盾构机的前盾、中盾、尾盾卸扣的选用按盾构前盾考虑，构件重110t。采用四个吊点，每吊点为27.5t，选用55t 的卸扣，直径为66.5mm，安全负荷为55t≥27.5t×1.5（安全系数）=41.25t，满足施工要求。

盾构机的刀盘重68.5t。采用二个吊点，每吊点为34.25t，选用55t 的卸扣，直径为76.2mm，安全负荷为55t≥34.25t×1.5=51.375t，满足施工要求。

台车最重为32t，有四个吊点，考虑吊装最不利情况按三点受力，每吊点为10.7t，选用17t 的卸扣，直径为44.5mm，安全负荷17t≥10.7t×1.5=16.05t，满足施工要求。

6 盾构吊装设备选择

综合以上分析，结合300t 履带吊性能参数，满足现场盾构吊装最大件、超长件重量及吊装作业半径条件，符合吊装要求，选定300t 履带吊作为本项目盾构吊装设备。

7 盾构吊装安全注意事项

（1）在盾构设备吊装施工操作过程中，应认真阅读吊装方案、技术资料等内容，在核对好盾构设备空间尺寸、关系以后，准确把握结构的高、宽[1]。

（2）在准确把握好吊装场地范围以后，注意地面、高空以及地下环境条件，同时要全面了解已选定的起重设备、运输设备和其他机械设备的应用要求及性能状况；认真、细致和全面把握技术方案，做好技术交底工作。

（3）在吊装设备下井之前，还要在地面进行超半径试吊待观察，确定无异常后才能进行正式的吊装操作[2]。在此过程中，为了有效防止吊装设备在具体吊装操作过程中碰撞井壁，必须派专人对其进行指挥，以保证吊装操作的安全可靠性。

（4）盾构设备吊装施工过程中，还应当根据实际需要建立安全应急管理机制。盾构设备吊装是一种大型吊装施工作业，应当建立健全应急安全管理体系，梳理好流程工艺，必要时进行应急演练，提前对各项风险进行识别，以确保盾构吊装安全可靠性。

8 结束语

本项目通过对半铺盖狭小场地盾构吊装吊件重量以及作业半径综合考察选择吊装设备，通过科学计算选择吊具，以及对盾构吊装安全的注意事项，提高了大型设备吊装作业的安全性，有效防止吊装作业过程中各类事故发生，为今后类似工程吊装设备选型提供了参考依据。