中铁六局盾构机吊装方案正式稿2.doc
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中铁六局盾构机吊装方案正式稿2.doc
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北京地铁10号线二期工程盾构机组装、拆解吊装方案
目录
1.编制说明 3
1.1. 编制依据 3
1.2. 编制原则 3
2.工程概况 4
3.盾构机机械参数 5
4.盾构机吊装准备 6
4.1. 劳动力准备 6
4.2. 材料准备 6
4.3. 机械准备 7
4.4. 工具准备 8
4.5. 其他准备 11
5.工程重点、难点 12
5.1.本工程施工的重点及难点 12
5.2.工程重点、难点施工采取的措施 12
6.盾构吊装技术工艺及有关计算 13
6.1. 吊装索具及其它辅助机具 13
6.2. 地基承载力计算 13
6.3. 吊机选择性能计算 14
6.4. 吊耳设置 15
6.5. 吊耳的允许负荷计算 17
7.角门东站盾构进场、吊装、调试 20
7.1. 角门东站场地布置 20
7.2. 盾构机吊装翻身方法 22
7.3. 主体盾构部件的吊装下井 23
7.4. 吊装顺序 23
7.5. 吊装方法 24
7.6. 组装与调试 28
7.7. 盾构机吊装与调试时间规划 28
8.角门西站盾构机拆解、转场、组装调试 33
8.1. 吊耳的焊接与检查 33
8.2. 主机拆解顺序 33
8.3. 后配套台车过站 35
8.4. 主机部件转场 36
8.5. 角门西站东站厅场地布置 36
8.6. 角门西站西站厅场地布置 37
8.7. 主机部件在角门西站西站厅吊装下井 38
8.8. 组装与调试 40
9.草桥站盾构机退场 42
10.起重吊装突发事件应急预案 43
10.1. 组织机构及职责 43
10.2. 应急救援事故的预防与预警 45
10.3. 应急响应流程图 48
10.4. 应急救援物资与装备保障 48
10.5. 事故的处理 48
11. 冬雨期施工措施 49
11.1. 冬期施工措施 49
11.2. 雨期施工措施 49
附件1双机抬吊作业要求 51
附件2吊耳的无损探伤 52
1.编制说明
1.1.编制依据
1)北京地铁十号线二期07标段盾构施工合同
2)角门东站、角门西站、草桥站场地图
3)小松公司提供的盾构机各部分相关参数
4)《起重吊装常用数据手册》
5)《起重机设计手册》
6)《起重机械安全规程》(GB6067-85)
7)《起重机用钢丝绳检验和报废实用规范》(GB/T5972)
8)《汽车起重机和轮胎起重机技术要求》
9)《汽车起重机和轮胎起重机安全规程》
10)《建筑工程安全生产管理条例》(国务院第393号令)
1.2.编制原则
1)详细了解现场实际情况,熟悉盾构机结构图纸。
2)根据盾构机各个部件的重量合理选用起吊设备。
3)采用先进、成熟、有效、切实可行的施工方案,确保盾构机顺利吊装、组装及拆卸,为整个盾构作业奠定基础。
4)充分考虑施工场地的周边环境,最大限度地降低工程施工对城市秩序、环境卫生、市容市貌、地面交通、既有设施安全及市民正常生活带来的不利影响。
5)严格贯彻“安全第一”的原则,采用监控量测措施和信息反馈系统指导施工,确保施工安全、环境安全及周边建筑物安全。
6)保护环境,保护文物,文明施工,绿色施工。
施工力求做到对环境破坏最小,占用场地最少,并有周密的环境保护措施。
2.工程概况
北京地铁10号线二期07标段位于北京市丰台区,主要包括一站两区间:
角门东站-角门西站区间,角门西站,角门西站-草桥站区间的土建工程。
中铁六局盾构分公司承建角门东站-角门西站区间及角门西站-草桥站区间,两区间均为盾构法施工,采用日本小松公司设计制造的TM625PMM土压平衡盾构机。
两台盾构机先后从角门东站左右线始发,到达角门西站东站厅后,主体部分由吊出井拆解吊出,从地面转场至角门西站西站厅下井组装,后配套台车直接用电瓶车牵引经过车站主体后到达角门西站西站厅始发井,与主体组装连接。
盾构机在角门西站二次始发,到达草桥站后全体吊出退场。
工程概况如图1
图1
其中角门东站、角门西站东站厅、角门西站西站厅、草桥站吊装井口尺寸均为11m×7m,满足吊装要求。
施工期间,历经盾构机组装调试4台次、拆卸解体4台次、盾构机转场2台次。
首次吊装在角门东站西端头井位置进行,待盾构机掘进至角门西站东站厅拆卸吊出,转场至角门西站西站厅再次吊装,最后待盾构机掘进至草桥站时解体吊出撤场。
3.盾构机机械参数
表3.1盾构机机械参数表
序号
名称
外观尺寸
总重量
备注
1
刀盘
6280mm×1395mm
42T(含刀具)
面板割除后重量更轻
2
前盾前部(包含主驱动和人仓)
6250mm×4135mm
94T
3
前盾后部及中盾(包含推进油缸和铰接油缸)
6250mm×3200mm
98T
整体吊放
4
尾盾上部
6240mm×3685mm
15.9T
5
尾盾下部
6240mm×3685mm
15.3T
6
拼装机
4630mm×2954mm
16T
7
螺旋机
11578mm×1778mm
18T
8
双梁左部
13160mm
9T
9
双梁右部
13780mm
7T
10
一号台车
6500mm×3920mm×4151mm
16T
台车两侧走道板不算在内,走到板宽544mm(×2),下同。
11
二号台车
7500mm×3920mm×4151mm
14T
12
三号台车
7100mm×3920mm×4151mm
15T
13
四号台车
7500mm×3920mm×3621mm
21T
14
五号台车
6500mm×3920mm×3971mm
11T
15
六号台车
6100mm×3920mm×4151mm
10T
4.盾构机吊装准备
4.1.劳动力准备
根据现场施工需要,配置电气工程师、机械工程师(含液压专业)指导吊装作业;吊车司机、司索工等相关人员具体实施。
盾构机组装人员组成(按一天24小时,两班计算)如下表:
表4.1盾构吊装、组装人员配备表
序号
工种
人数
备注
1
吊车司机
4
2
机械、液压工程师
2
3
电气工程师
2
4
测量工程师
2
5
调度人员
2
6
信号工
4
7
普工
8
8
安全员
2
9
司索工
4
合计
30人
4.2.材料准备
表4.2盾构吊装所需机具及材料清单
工具名称
规格
数量(个)
U型卡环
55t
6
U型卡环
35t
2
U型卡环
17t
4
U型卡环
5t
4
钢丝绳
φ65mm
8.5m各6根
φ52mm
12m各2根
φ32mm
12m、8m各4根
倒链
20t
2(个)
10t
2(个)
5t
4(个)
安全带
10(条)
方木
300×300×600mm
20(块)
90×90×4000mm
20(块)
枕木
40根
4.3.机械准备
表4.3机械用表
主要设备名称
规格
单位
数量
350t汽车吊
350T
辆
1
160t汽车吊
160T
辆
1
采用全液压德国TEREX-DEMAGAC350型350吨全路面汽车吊单机主臂吊装,LTM1160-2 160t全液压160吨汽车吊配合翻身。
1)TEREX-DEMAGAC350型350吨全路面汽车吊:
长16.715米,宽3米,支腿间距纵向8.5米,横向8.5米。
2)LTM1160-2 160t全液压160吨汽车吊:
长15.270米,宽3米,支腿间距纵向8.84米,横向8.3米。
表4.4TEREX-DEMAGAC350型350吨汽车吊单机主臂起重性能表
表4.5160吨吊车起重性能表
4.4.工具准备
表4.6工具清单
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
电工工具
套
2
2
活动人梯
架
4
3
氧气、乙炔割具
套
2
4
44
吊篮
个
1
5
起吊链条
32t
付
1
6
小棘轮扳手
1/2英寸,19mm套筒
把
2
7
大棘轮扳手
1/2英寸、1英寸
把
各2
8
套筒
套
1
9
重型套筒
套
1
10
内六角扳手
英制
套
3
11
内六角扳手
十件套
套
6
12
内六角扳手
14mm、17mm、19mm、22mm、30mm
把
各2
13
开口扳手
<42mm
套
2
14
开口扳手
≥42mm
套
1
15
梅花扳手
<42mm
套
2
16
梅花扳手
≥42mm
套
1
17
开口扳手
英制
套
1
18
敲击打扳手
36、41、42、46、50、55、60、65、70(mm)
套
1
19
敲击梅花扳手
36、41、42、46、50、55、60、65、70(mm)
套
1
20
管钳
200、300、450、600、900
把
各1
21
链条管子钳
A型300、B型900
把
各1
22
丝锥
套
1
23
扳牙
套
1
24
手拉葫芦
3t、5t、10t和15t
个
各2
25
4米扁平吊带
1.5t、3t、5t
个
各2
26
8米扁平吊带
10t
个
2
27
环形吊带
3t、5t
根
各2
28
卸扣
3t、5t、10t、20t
个
各4
29
油压千斤顶
3.2t、5t、10t、16t、50t
个
各2
30
螺旋千斤顶
50t
个
2
31
液压小推车
3t
个
1
32
起道器
20t
个
2
33
角磨机
SIM-100B、SIM-125
把
各2
34
角磨机
SIM230B
把
2
35
钢丝绳
Φ16mm×5m、Φ16mm×10m
根
各2
36
钢丝绳
Φ20mm×20m
根
2
37
钢丝绳
Φ12mm×10m
根
4
38
撬棍
根
4
39
气割设备
套
2
40
刀子
把
4
41
刀片
盒
6
42
风动扳手
个
2
43
铁锤
5公斤
个
3
44
榔头
2公斤
个
6
45
橡皮锤
个
1
46
铜棒
个
2
47
吊机
160t
台
1
350t
台
1
48
运输车
辆
2
49
二氧化碳保护焊
辆
1
50
空压机
台
1
51
压线钳
个
2
52
拨线钳子
个
2
表4.7消耗品清单和库存
1
氧气
瓶
6
2
乙炔
瓶
3
3
二氧化碳
瓶
2
4
焊丝
包
10
5
二氧化碳焊丝
卷
5
6
生胶带
卷
30
7
电工胶带
(6色)
0)
套
100
8
防水胶布
卷
100
9
扎带
包
100
10
线耳
包
4.5.其他准备
提前进行实地勘察,确定盾构机转场运输路线,排除运输障碍。
5.工程重点、难点
5.1.本工程施工的重点及难点
1)盾构机组装吊下及拆卸吊出都属于大构件吊装作业,作业过程中必须确保吊机的安全,即是如何确保作业过程中,吊机支座具有足够的承载力及吊机本身的稳定性,是施工中的重点。
2)吊装作业过程中,如何确保周围建筑物及地下管线等的安全,也是本工程的一个重点。
3)吊装作业的空间有限,如何充分利用有限作业空间顺利完成作业,是本工程的一个难点。
5.2.工程重点、难点施工采取的措施
1)首先编制安全合理的吊装及拆卸方案,对支座承载力进行验算,方案要经过专家评审论证,确保方案的可行性,并严格按照方案进行施工。
2)吊机支设前,要对现场情况做详细的调查,由于在角门东站进行吊装时,角门东站端头地下有管线,吊车进行座落时,考虑压力管线位置,避免吊车支座位置直接压在有压管线上,确保压力管线安全。
3)对有限的作业场地进行合理布置,合理确定吊机支座位置,综合协调,确吊机顺利作业。
6.盾构吊装技术工艺及有关计算
5.
6.
6.1.吊装索具及其它辅助机具
主吊装绳扣受力:
P=100×1.1/4sin60°=31.755(吨)(100为起吊重量)
绳扣选用6×37+1,Ф65,抗拉强度为170kg/mm2,长12米,四根,单股使用,绳扣破断拉力为238.53吨,安全系数=238.53/31.755=7.51大于6,满足吊装规范安全要求。
辅吊绳扣:
6×37+1,φ52,抗拉强度170kg/mm2,长20米,二根,双股使用,安全系数大于6。
吊装卡扣:
主吊用55吨卡扣四个;辅吊用35吨卡扣二个。
20吨、10吨倒链:
倒链需检查合格,润滑良好。
其它机具使用前需认真检查,符合规范安全要求的才可投入使用;否则禁止进场。
6.2.地基承载力计算
地基承载力按起重最大量100t时计算,若起吊100t重物地基承载力满足要求,则其余均满足。
吊车自重80t,最大配重142t,
支座反力最大值可按下列公式计算
其中,P吊车自重+配重,Q为起重量,为吊臂仰角,按最小仰角60°计算,,吊装半径R按最大8m计算,得
吊车承力面积:
(支腿路基箱尺寸2.5m×2.5m)2.5m×2.5m=6.25m2。
最大地基承载力为:
P=1448KN/6.25m2=231.68KPa
吊装过程中,吊车的两条支座坐落在车站维护桩上,另外两条支座坐落在端头硬化的地面上,车站维护桩的承载力完全可以满足承载力的要求,现在只需要计算硬化路面的承载力,只要大于232KPa即可满足要求。
设计地面硬化厚度为25cm厚C30钢筋混凝土地面,把支腿路基箱所压的地面面积理想为条形基础,条形基础宽2.5m,长度2.5m,埋置深度0.25m,通过本标段岩土工程勘察报告得知,地基为砂质粉土、粘质粉土和素填土三种土质,通过查岩土工程勘察报告列表,土的重度19kN/m3,粘聚力c=25kPa,内摩擦角φ=22.7°。
根据太沙基极限承载力公式:
Pu=0.5Nγ*γ*b+Nc*c+Nq*γ*d
γ—地基土的重度,kN/m3;
b—基础的宽度,m;
c—地基土的粘聚力,kN/m3;
d—基础的埋深,m。
Nγ、Nc、Nq—地基承载力系数,是内摩擦角的函数,可以通过查太沙基承载力系数表见表6-1所示:
表6.1太沙基地基承载力系数Nγ、Nc、Nq的数值
内摩擦角
地基承载力系数
内摩擦角
地基承载力系数
φ(度)
Nγ
Nc
Nq
φ(度)
Nγ
Nc
Nq
0
0
5.7
1.00
22
6.50
20.2
9.17
2
0.23
6.5
1.22
24
8.6
23.4
11.4
4
0.39
7.0
1.48
26
11.5
27.0
14.2
6
0.63
7.7
1.81
28
15.0
31.6
17.8
8
0.86
8.5
2.20
30
20
37.0
22.4
10
1.20
9.5
2.68
32
28
44.4
28.7
12
1.66
10.9
3.32
34
36
52.8
36.6
14
2.20
12.0
4.00
36
50
63.6
47.2
16
3.00
13.0
4.91
38
90
77.0
61.2
18
3.90
15.5
6.04
40
130
94.8
80.5
20
5.00
17.6
7.42
45
326
172.0
173.0
太沙基极限承载力公式为:
Pu=0.5Nγ*γ*b+Nc*c+Nq*γ*d
根据内摩擦角φ=22.7(按22取值)查表1-1得承载力系数Nγ=6.5、Nc=20.2、Nq=9.17
代入公式
Pu=0.5×6.5×19×2.5+20.2×25+9.17×19×0.25=702.55Kpa
取安全系数k=2.5,因此地基的承载力为:
fT=Pu/k=702.55/2.5=281.02Kpa
从计算结果得知,硬化25cm厚C30混凝土完全可以承受最大承载力。
6.3.吊机选择性能计算
查《起重吊装常用数据手册》取吊物动载系数为1.1。
1)350吨吊车时吊装最大重量为100吨。
实际重量:
G=100t×1.1+2=112t,查350t汽车吊吊装曲线,选择吊杆长23.6米,作业幅度8米,满足吊装要求。
2)160吨吊车时吊装最大重量为四号台车21t。
实际重量:
G=21t×1.1+2=25.1t,查160t汽车吊吊装曲线,选择吊杆长22.14米,作业幅度10米,满足吊装要求。
6.4.吊耳设置
利用盾构机出厂时设计的吊耳进行吊装,具体见下图
图6.1刀盘吊耳位置图
图6.2前盾前部吊耳位置图
图6.3前盾后部吊耳位置图图6.4中盾吊耳位置图
图6.5前盾后部与中盾吊耳位置图
图6.6盾尾吊耳位置图
6.5.吊耳的允许负荷计算
吊耳规格尺寸如下:
图6.7盾构上部吊耳规格尺寸图
图6.8盾体下部吊耳规格尺寸图
式中:
P——吊耳允许的负荷,kgf;
D——起重量(包括加强材料等重量),kgf;
c——不均匀受力系数,取c=1.5-2;
n——同时受力的吊耳数。
吊耳的强度按下列公式校验:
正应力
切应力
式中:
Fmin——垂直于P力方向的最小截面积,mm2
Amin——平行于P力方向的最小截面积,mm2
σs——材料的屈服点,N/mm2(kgf/mm2)
[σ]——材料许用正应力,N/mm2(kgf/mm2)
[τ]——材料许用切应力,N/mm2(kgf/mm2)
k——安全系数,取k=2.5-3.0
在一般情况下,吊耳强度仅校验其剪切强度即可。
当有必要时,也可校验其弯曲强度。
吊耳的焊缝按规定要求施焊时,可不作强度校验。
当采用不同钢材时,换算公式为:
吊耳允许负荷
式中:
P——按原钢种计算得出的吊耳允许负荷,kgf
P’——新钢种的换算允许负荷,kgf
σs——原钢种的屈服点,一般即取σs=235N/mm2(24kgf/mm2)
σs’——新钢种的屈服点,N/mm2(kgf/mm2)
角焊缝
式中:
P——焊缝应力,kgf/mm2
N——载荷,kgf
l——焊缝长度,mm
h——焊缝高度,mm
k——折减系数
小松盾构机在出厂时吊耳已设计焊接好,完全满足吊装要求。
为确保安全,在起吊前,再对吊耳进行检查。
检查时注意如下事项:
1.吊耳是否完整;
2.工作载荷、厂商标记是否清晰可辨;
3.吊耳主体、吊环等部件是否有变形;
4.是否有机械性损伤,如划痕,特别是强受力部位;
5.磨损不应超过于截面直径的10%
6.是否有腐蚀;
7.是否有裂纹;
8.焊接部位是否有裂纹或其它损伤;
7.角门东站盾构进场、吊装、调试
6.
7.
7.1.角门东站场地布置
角门东站大门宽度为7.7m,盾构机最宽部件为6.28m,大门满足盾构进场运输要求。
为提高吊装的效率,盾构机各部分摆放位置要确定好,尤其是前体、中体、刀盘三大件在运输到位后,在350吨吊车两侧指定区域摆放,既控制在吊车有效工作半径内,又在下井前两台吊车翻转时吊车的配重能够正常回转。
角门东站围护结构为Φ1000、间距1600mm的钻孔桩,冠梁结构尺寸为800×800mm的钢筋混凝土结构,且车站主体结构已完成,经电气化局施工人员与华晨吊装公司现场吊装人员确认,完全可以承载吊装过程中产生的压力。
1)角门东站左线吊装台车场地布置图:
由于后配套台车部分会先到现场,利用160吨的汽车吊进行吊装。
图7.1角门东站左线吊装台车场地布置图
按照图7.1的布置,吊装过程中吊机的作业半径如表7.1
表7.1吊机的作业半径
吊装部位
部位重量
作业半径
吊机额定吊装重量
吊机臂长
六号台车
10t
14.5m
25.7t
34.94m
五号台车
11t
14.5m
25.7t
34.94m
四号台车
21t
11.3m
40t
26.41m
三号台车
15t
8m
50t
22.14m
二号台车
14t
13m
40t
26.41m
一号台车
16t
13m
40t
26.41m
双梁
9t
20m
18t
43.48m
注:
起吊半径小于10m时,按照10m计算,以上吊臂仰角均大于60°。
2)角门东站左线吊装主机场地布置图:
图7.2角门东站左线吊装主机场地布置图
3)角门东站右线吊装场地布置图
图7.3角门东站右线吊装场地布置图
表7.2吊机的作业半径
吊装部位
部位重量
作业半径
吊机额定吊装重量
吊机臂长
六号台车
10t
11.5m
40t
26.41m
五号台车
11t
15m
25.7t
34.94m
四号台车
21t
8m
50t
22.14m
三号台车
15t
12.5m
32t
30.68m
二号台车
14t
11m
40t
26.41m
一号台车
16t
15m
25.7t
34.94m
双梁
9t
15m
25.7t
34.94m
注:
起吊半径小于10m时,按照10m计算,以上吊臂仰角均大于60°。
7.2.盾构机吊装翻身方法
吊车平稳将盾构部件从运输车吊到地面后,地面铺上6500mm*6500mm范围的枕木或300mm厚的方木,防止盾构机翻转与地面接触时发生变形。
翻转时需采用滑移法翻转。
350吨吊车用4根Ф65mm的钢丝绳挂在盾构
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