一洞双机TBM设备大件吊装计算分析

摘  要：TBM各结构件不仅重量惊人，而且技术含量高，运转时要求具有高度的可靠性、安全性。因此整机的组装是重点，尤其是大件吊装，吊装前确定其重量，并经安全计算分析，选择相匹配的吊具、索具，平稳吊装，做到万无一失。

关键词：一洞双机;TBM;大件吊装

中图分类号：U45    文献标识码：A

1工程概况

隧洞长度38253m，开挖洞径7.0m，纵坡i=1/2583，采用2台TBM施工（TBM1、TBM2），其中：TBM1掘进段17888m、辅助洞室730m、TBM2掘进段19635m。隧洞中间设有一条交通运输支洞，支洞长5152m。先期采用钻爆法完成辅助洞室施工，TBM1和TBM2设备从支洞运输至辅助洞室，在洞内完成组装、调试、步进并分别向上下游同时掘进，并至终点桩号。

2组装洞室布置

辅助洞室作为TBM组装洞，全长730m，包括：上游始发洞段20m、步进洞段215m、后配套组装洞段110m、主支洞交叉段40m、连接洞段10m、TBM安装洞段100m、下游步进洞段215m以及始发洞段20m。辅助洞室平面布置见图1，TBM始发洞横断面见图2，TBM步进洞横断面见图3。

3吊装设备

后配套组装洞段，断面圆拱直墙型，净宽11.7m、净高14.4m，C30底板混凝土厚350mm，隧洞中心设置300×260mm（宽×深）导向槽。布置1台QD30-5t桥式起重机，采用钢结构框架基础，作业范围84m，额定起重量30/5t ，跨度9.8m，起升高度10/12m，主要负责TBM后配套拖车及其附属设备安装，起重机布置见图4。

安装洞段，断面蘑菇型，净宽11.0m、净高16.8m。C30底板混凝土厚400mm，两侧边墙C35混凝土衬砌厚度600mm，隧洞中心设置300×260mm（宽×深）导向槽。布置1台QE80t+80t桥式起重机，作业范围100m，额定起重量80+80t ，跨度12.5m，起升高度12.0m，主要负责TBM主机、连接桥、喷混桥吊装，起重机布置见图5。

4“一洞双机”组装方案

2台TBM设备在安装洞室利用QE80t+80t桥式起重机先后完成主机组装，TBM1主机、连接桥、喷砼桥安装完成以后，步进至上游步进洞段，在后配套组装洞利用QD30-5t桥式起重机完成后配套拖车组装，边步进边组装。同时腾出安装洞场地进行TBM2主机、连接桥、喷砼桥安装，TBM2主机与连接桥、喷砼桥安装完成后步进至下游步进洞段，边步进边组装后配套拖车及其附属设备拼装。TBM设备总体组装程序见图6。

5大件吊装计算

5.1设备大件重量

TBM整机长度215m，从结构上分为主机、连接桥、喷砼桥以及后配套拖车四部分，主机重量约600t，整机重量约1300t，主要大件重量尺寸见表1。

5.2刀盘吊装

TBM设备大型部件主要包括刀盘、主驱动、主梁、后支撑、连接桥等，不仅单件重而且尺寸大，其中以刀盘结构、重量为最大，单重140t、尺寸φ7.0×2.1m，是整个设备组装的重点。

整体刀盘运输进洞，并确认装配关系，将刀盘水平置于安装区域前端，装运时注意放置方向，即安装时不再进行翻身，竖直起吊后即可安装。待TBM主机步进装置、底护盾、机头架、主梁及后支撑安装完成，最后进行刀盘组装。刀盘采用QE80t+80t桥式起重机吊装，选用4条Φ64×4m的钢丝绳及85t卸扣，每侧的钢丝绳采用对折成环的使用方法，长度2.0m，分别吊装到左右二侧的吊钩[1]。起吊前，刀盘下方垫枕木，检查卸扣连接是否紧固可靠，两侧吊钩同时起吊，将刀盘一端由水平方向缓慢抬升，使刀盘起吊至垂直位置，观察两大钩受力显示是否相同，全部检查无异常后，垂直起吊0.2m，对准机头架前端，缓慢移动，利用20t、10t导链辅助作业，待刀盘进入止口后，用3t导链旋转转接环，以此来调整螺栓孔。先安装刀盘上下6颗螺栓，再安装左右6颗螺栓，紧固其12颗螺栓，再安装其他所有螺栓，这时方可将钢丝绳泄力并取下，刀盘吊装见图7[2]。

5.3安全计算

（1）起重量验算：

桥机额定起重量Q1=160t

最大起重量：Q2=k（m+q）=156.8t

式中：m—单件最大质量，140t

q—吊具重量，2.5t

k—动载系数，取1.1

Q1=160t>Q2=156.8t，故满足安全吊装要求。

（2）起升高度验算：

刀盘高度7.0m，安装高度0.2m，钢丝绳与卸扣高度2.0m，吊装就位工作间隙0.2m，提升高度9.4m，桥机最大起升高度12.0m，满足安全吊装要求。

（3）吊扣校核：

刀盘吊装，选用2个85t的“Ω”卸扣连接刀盘起吊吊耳与起吊钢丝绳，每个卸扣承担的负荷为：

T=km/2

式中：m—单件最大质量，140t

k—动载系数，取1.1

T=77t<85t，故满足安全吊装要求。

（4）钢丝绳校核：

钢丝绳规格：Ф64×4m、型号6×37+FC-1960纤维芯钢丝绳，最小破断拉力2650kN，即P=270.4t

刀盘重量140t，吊具重量2.5t

总负荷Q=140+2.5=142.5t

主吊钢丝绳受力：

S=kQ/（4×sinβ）=1.1×142.5/（4+ sin90）=49.7t

式中：k—动载系数，取1.1

β—钢丝绳水平夹角，90°

单根钢丝绳最小破断拉力P=270.4t

钢丝绳安全系数：K=270.4/39.2=6.9，故滿足安全吊装要求。

6结语

TBM各结构件不仅重量惊人，而且技术含量高，涉及面广，门类齐全，运转时要求具有高度的可靠性、安全性。因此整机的安装必须严格符合构件安装规范要求和组件的性能特点，大件摆放时确认部件装配关系，吊装时确定其重量，选择相匹配的吊具、索具，起吊平稳、做到万无一失，以保证设备正常运行并充分发挥设备的优良性能。

参考文献

[1]GB8918-2006重要用途钢丝绳[S].2006.

[2]SL 425-2017水利水电起重机械安全规程[S].2017.

收稿日期：2021-08-15

作者简介：许东（1975—），男，满族，辽宁辽阳人，本科，高级工程师，研究方向：水利工程等。