摘要：盾构机上井、下井吊装为城市轨道交通工程建设中的关键节点。本文介绍其施工工艺，并提出吊装施工关键要点，供同行借鉴。
关键词：轨道交通；盾构机；吊装；要点；安全
引言：在当前城市工程建设中，盾构法施工日益增多，已成为常用的施工方法，其适用于各类软土地层和复合地层的隧道掘进，尤其适用于城市轨道交通工程。
1盾构机的功能及分类
盾构法是使用盾构机械，在围岩中推进，一边防止土砂崩塌，一边在其内部进行开挖、衬砌作业而修建隧道的方法。用盾构法修建的隧道称为盾构隧道，修建盾构隧道的机械称为盾构机。盾构机按机械式分类，一般分为土压平衡盾构机和泥水加压盾构机。
1.1盾构机的组成
土压平衡盾构机由刀盘、前盾、中盾、尾盾、拼装机、设备桥、台车（多节）、螺旋输送机组成。其构件运输、吊装除台车分节运输、吊装外，其它构件均为一个运输单元为一个吊装单元。最重的吊装单元通常为前盾和中盾，最大几何尺寸的吊装单元通常为设备桥和螺旋输送机。
目前厦门轨道建设采用厦工中铁CTE6450型复合式土压平衡盾构机和海瑞克Ф6990（编号：S-991、S-992）泥水加压盾构机二种类型。CTE6450型复合式土压平衡盾构机最重的吊装单元分别为前盾（重110吨，半径~长度为φ6450-2926mm）和中盾（重110吨，半径~长度为φ6440-3630mm）；最大的吊装单元为设备桥（重13吨，长*宽*高为12761.8×4870×3645.9mm）和螺旋输送机（重25吨，长*宽*高为13236.5×1500×1775mm）。
泥水加压盾构机组成没有螺旋输送机，其构件吊装方法与土压平衡盾构机吊装方法相同，仅为构件吊装的重量、几何尺寸不同。
1.2盾构机上下井吊装场地要求
盾构机始发井、接收井为盾构机各构件下井吊装、上井吊装出入口。
1.2.1盾构机构件的吊装场地通常为盾构井端头正洞上方，或者盾构井侧边墙外侧。构件吊装作业在井口边缘，处于基坑边，构件重量大、体积大，超宽超长，吊装作业难度和风险较大，对施工场地有特殊要求。
1.2.2因施工周边环境及场地条件的不同，有些工地吊装场地受限制，正洞上方及盾构井侧边墙外侧均无法布置吊车，盾构机构件吊装时吊车布置在已施工的车站顶板上。
1.3盾构机构件吊装上下井的特点
（1）吊装位置处于盾构井正洞上方、盾构井侧边墙外侧，或布置在已施工的车站顶板上；均应有足够的场地外，同时对吊装位置基面承载力及稳定性要求高。
（2）吊装构件重量大（前盾、中盾），几何尺寸大（设备桥、螺旋输送机、超长台车）。
（3）构件下井吊装、上井吊装井口小（通常长度小于设备桥、螺旋输送机、超长台车），同时，井口四周通常设置加强板（通常作为人行通道）。
2轨道工程盾构机下井吊装施工工艺技术
以厦门某工程履带吊吊装土压平衡盾构机下井组装施工工艺技术为例进行说明。
2.1施工前准备工作
1、认真审阅拆卸、安装方案有关技术资料，核对构件的空间就位尺寸和相互的关系，掌握结构的长度、宽度、高度、重量、型号、数量等，主要构件的重量及构件间的连接方法。
2、掌握吊装场地范围内的地面、地下、高空及周边的环境情况。
3、明确已选定的起重、运输及其它机械设备的性能及使用要求。
4、监管施工技术人员对现场施工人员进行安全技术交底，监理人员审查交底内容并见证交底过程。
5、监理人员对进场特种作业人员进行资格审查，对进场机械设备、材料进行验收，并对主要吊装机械设备进行必要的检查、维修、试车。
6、验收吊装用的绳索、吊具及常用的起重工具。
2.2试吊装
在吊装前，检查吊车及吊具的性能，完全符合要求后，先进行起重试吊，开始起吊时，应先将构件吊离地面200～300mm后停止起吊，并检查起重机的稳定性、制动装置的可靠性、构件的平衡性和吊点或绑扎的牢固性等，待确认无误后，方可继续起吊。已吊起的构件不得长久停滞在空中。
2.3盾构机下井吊装、组装工序
盾构机下井吊装顺序：6#拖车→5#拖车→4#拖车→3#拖车→2#拖车→1#拖车→设备桥→螺旋机下井→中盾→前盾→拼装机→尾盾→螺旋机安装→刀盘。
2.3.1拖车下井组装
拖车的下井按6、5、4、3、2、1的顺序下井，下井前先在地面上安装台车轮对、皮带支架等附件，安装完成后起吊下井，放置于轨道上由电瓶车拖至轨道后端依次连接。桥架和螺旋输送机下井后置于支架上，支架固定于管片车上，由电瓶车拖至台车内空间。
拖车组装顺序：按6#拖车→5#拖车→4#拖车→3#拖车→2#拖车→1#拖车组装。
2.3.2设备桥与螺旋输送机下井组装
（1）设备桥下井安装
提前做好设备桥前端的支撑，支撑需要焊接在管片小车上，移动到始发井前端，用于设备桥后移时活动支撑。将管片吊机梁及管片吊机固定到设备桥上，防止其在下落的过程中晃动滑落。通常井口长度小于设备桥的长度，设备桥下井前利用履带吊主钩与副钩配合，调整至与水平面成经计算的倾角（前端翘起）时，确保设备桥前后部位与边缘间隙不小于安全距离（通常取200~500mm），吊入下井口下井。设备桥吊装下井后按步骤安装。
（2）螺旋机下井
螺旋输与设备桥吊装特性相同，几何尺寸大，重量较轻，吊装下井方法与设备桥相同。
2.3.3主机下井组装
主机主要部件的下井顺序为：中盾→前盾→拼装机下井→尾盾→螺旋机安装→刀盘。盾体下井前清洁结合面，并焊接垫块，以调整盾壳直径差别。
（1）中盾下井
采用履带吊主钩和副钩配合，主钩用两组钢丝绳挂主吊耳一侧，副钩挂副吊耳。将中盾吊起至离地面300~500mm左右时，主钩缓慢上升，将中盾翻转，主钩上升过程中，要注意配合副钩的起落，防止因离地面距离过小发生碰撞。翻转过程中，盾体边沿与钢丝绳接触的部位要进行防护，防止钢丝绳因弯曲半径过小而损坏，翻转后吊装下井。中盾下井平稳放置在始发台上后，焊接顶推耳座，将中盾向后推移。保证中盾与竖井边沿之间留后一构件（前盾）安装足够（约4100mm）的距离位置。
（2）前盾下井
采用履带吊主钩和副钩配合，在地面将前盾翻转（翻转过程与中盾翻转步骤相同），翻转后吊装下井。前盾平稳放置在始发台上后，在密封槽内装入盾体密封，密封面上涂抹平面密封胶。推移油缸移到耳座（牛腿）另一侧，把中盾推到与前盾完全配合时，穿入连接螺栓，按扭矩打紧固定。前盾、中盾固定好以后，整体向前推至洞门口后进行组装。
（3）拼装机下井
管片安装机安装，用履带吊平稳吊起管片拼装机，下井后与中盾梁体的底板配合安装到位，固定好行走油缸及旋转油缸。
（4）尾盾下井
尾盾下井方法，要求履带吊主钩副钩配合，完成翻身过程后下井。
（5）螺旋输送机下井安装
螺旋输送机在中盾下井之前已先行吊装下井，在刀盘下井前先行安装。螺机安装完成后，在尾盾法兰面上涂抹密封胶，装入密封圈。把前盾、中盾向后推至与尾盾配合，完全配合后安装上固定螺栓固定。
（6）刀盘下井
刀盘下井前，应先完成安装位置的准备工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在尾盾与中盾连接完成后，始发井前边沿将前盾、中盾和尾盾一起向后推移，推至足够刀盘下井安装的空间位置。刀盘下井前，还应完成翻转准备工作。对于立放运输到安装位置的刀盘，应先在平地翻转至平放，再下井安装。刀盘翻转过程：履带吊主钩先将刀盘单独从运输车卸至地面后；将履带吊主钩、副钩的钢丝绳挂在刀盘上，主钩缓慢上升（副钩停止），上升至一定高度后，主钩停止；副钩缓慢下降（主钩停止），最终将刀盘平稳翻转。履带吊主副钩联合吊装作业时按平稳、协调的原则进行。翻转后（下井前）在地面割除下部两个翻身吊耳，安装两道刀盘密封。
吊装刀盘下井，吊钩缓慢下降，在快到位时，注意观察，调整刀盘方位，连接定位销。定位后，安装刀盘与主驱动连接螺栓，紧固螺栓后，吊车松钩。
（7）拖车轨道铺设，后配套前移并与主机连接。
刀盘安装完成后割除盾体上的所有吊耳，铺设轨道至盾体内部，用电瓶车向前牵引后配套至设备桥搭接到管片拼装机行走梁上。连接后配套管线。
3轨道工程盾构机上井吊装施工工艺技术
3.1盾构机接收拆卸吊装
3.1.1拆机步骤
（1）盾构机到达前安装接收架。
（2）盾构机推出至接收架上。
（3）盾构机主机与后配套脱离。
（4）拆卸主机电气、液压系统管线。
（5）拆卸主机结构件至既不影响再次使用又方便吊装运输。
（6）利用吊机将盾构机的大件依次吊卸，同时进行配合大件翻身。
（7）将后配套拖出并依次顺序拆卸并同步吊装，用运输车运输至存放场地。
（8）清理现场，完成盾构机的拆卸工作。
3.1.2盾构机拆卸顺序
刀盘→螺旋机→尾盾→拼装机→前盾→中盾→设备桥→1#台车→2#台车→3#台车→4#台车→5#台车→6#台车。
拆除工艺与吊装工艺相反。
（1）刀盘上井吊装时，位于井口下方远洞门位置。若吊车布置在洞口上方时，吊装工作半径较大；区别于刀盘下井吊装至洞门位置，吊装工作半径较小。
（2）盾构机构件吊装上井，因吊装空间位置、工作半径、吊装间隙等因素，根据需要，其它待上井构件可适当前移或后移。
4.1盾构机吊装要点
在盾构机上下井吊装方案专家审查时就特别强调吊装要点，主要有吊装设备满足要求、吊装作业空间满足要求、吊装场地强度及稳定性满足要求、吊点位置的布置必须正确等内容。
4.1.1吊装设备的选取方法
在起重吊装方案中，对于起吊设备的选取，通常结合现场情况，先拟定一定起吊能力的吊车，作为吊装工作主要设备、绘出吊装平面布置图、立面布置图，再进行选取或选取后复核。
（1）按比例绘出吊装最重件、最大件时的平面布置图——包括：吊车的布置（含吊车平面几何尺寸）、构件的起吊（含构件几何尺寸）位置、构件与吊车之间的间隙；吊装转动方向，安装位置（含构件几何尺寸）；计算出最小的吊车吊装工作半径并标明。
（2）按比例绘出吊装最重件、最大件时的立面布置图——包括：吊车的布置位置（含吊车立面几何尺寸）、构件的起吊（含构件几何尺寸）高度、吊点布置位置、吊装绳的夹角及高度，构件起吊高度，吊装高度安全裕量、吊装构件与吊车之间的间隙（距离较近时特别注意标明构件与吊臂之间距离）；安装位置（含构件立面几何尺寸）；计算出最小的吊车吊装高度并标明。
（3）结合平面布置图中吊装工作半径，立面布置图中吊车吊装高度，可计算出吊车的最小吊臂长度，再进行吊车的型号选取。在已选用吊车的情况下，进行性能比较，判断出吊车吊装性能是否能够满足要求。
4.1.2吊装方案中，盾构机构件上下井吊装的平面图、立面图要求
（1）根据盾构机构件吊装上下井的特点（本文中特点2、3），吊装构件平面图——标明构件起吊位置、工作半径、上下井位置与侧墙的间隙，必须满足构件上下井过程中与侧墙间的安全距离要求。
因部分井口上方四周设置加强板（通常作为人行通道）的大小不同，对构件吊装直接影响到起吊工作半径。见图1：（前盾、中盾）吊装平面图，图2：（前盾、中盾）吊装立面图。
要点之一：吊装设备必须满足方案要求——根据吊装现场情况，按比例绘出吊装平面图、吊装立面图，得出最小的吊装设备。防止吊装人员仅凭借多年的吊装盾构设备的经验，认为具有一定规模起重量的起重机一定可以满足吊装要求。
（2）根据盾构机构件吊装上下井的特点（本文中特点2、3），吊装构件立面图——标明构件与侧墙的间隙，构件与井口侧墙人行道边缘间隙，必须满足构件上下井过程中的安全距离要求。前盾、中盾构件可水平吊装，设备桥、螺旋输送机必须计算倾斜入井吊装角度，在保证吊装安全距离的前提下，尽量减小倾斜入井吊装角度。见图3：（设备桥、螺旋输送机、超长台车）吊装立面图3，图4：（设备桥、螺旋输送机、超长台车）吊装立面图。
要点之二：设备吊装中，必须按方案实施——吊装构件与结构物的间隙必须满足要求，防止构件与结构物相碰撞。
4.1.3吊车及运输车位置地基承载力要求
在盾构井位置，结合地质要求，设计单位通常设计承载力必须满足（通常为70Kpa）。现实中，对盾构吊装井位置（包括盾构机进出洞门位置）进行旋喷桩加固，满足吊装要求，并在吊装位置进行混凝土平整。在吊装时，布设钢板（通常厚度不小于20mm），使吊装位置地基受力均衡。因工程现场位置的不同，场地较大的盾构吊装，可直接布置吊车及运输车。场地较小的位置，通常需占用周边行车用道等（若占用行车用道必须向当地交通主管部门申请占道时间、范围）。
要点之三：设备吊装的场地强度、稳定性必须满足要求（按方案实施）——根据现场吊装布置图，分析吊装过程中，并考虑到吊装冲击力，吊车对地面的最大压力部位，结合吊装平面图，计算地面最大承载力（局部位置——通常为洞边缘位置），大于设计计算承载力时，方可认为地基承载力要求可以满足吊装要求。防止平均计算地面承载力（仅依据吊车和构件的重量及吊车布置的面积）大于设计承载力时，认为地基承载力要求可以满足吊装要求。
4.1.4构件吊装吊点的布置
盾构机大构件（前盾、中盾、刀盘）上下井吊装，均采用焊接吊耳进行吊装（吊耳材质必须与母材材质匹配）。吊耳布置除了考虑构件重心、吊点间距、吊点对称布置之外，还应注意吊装点不能连续焊接的问题。
要点之四：构件吊装吊点位置必须正确选取——因为构件同一部位进行多次加热施焊，易造成在热影响区变脆，韧性、塑性下降，对盾构机安全带来严重危害，所以，对吊点的布置，除了正常分析布置点的同时，还要考虑每次吊点布置应尽量避开前面已焊接吊点位置，错开热影响区（通常约100mm），必须进行记录，特别是多次转场的盾构机设备吊点位置的布置应更加慎重。
4.1.5吊装设备变更
盾构机吊装方案必须经专家论证，若出现原则性变更，应重新组织专家论证。
因各种原因，分包单位将拟定到场的吊装设备，要求变更，与专项方案中吊装设备不一致，需对吊装方案进行调整，主要审查吊装位置作业区域是否场地足够、盾构井吊装作业区域墙体稳定性、吊车吊装时工作能力三个方面。同时，原有主钩、副钩的履带吊能够可以对平放运输到现场的构件（前盾、中盾、刀盘）进行翻转。吊装设备更为汽车吊时，可采用2台汽车吊双机抬吊构件进行翻转或其他翻转方式。双机抬吊翻转时，类似于履带吊翻转，主机操作与履带吊主钩相同，副机操作与履带吊副钩相同。双机抬吊时，应分别计算出主机、副机的按拟定工件半径时的吊装荷载，吊装作业时，不得超过该机额定荷载的80%。
4.2监管盾构机上下井吊装的主要方法
为了全面监管盾构机上下井吊装，除了以上几点重点监控内容之外，增加“盾构机吊装作为城市轨道交通工程关键节点”，并按关键节点的要求组织验收，起到加强城市轨道交通工程施工现场安全质量预控管理，规范城市轨道交通工程关键节点施工前条件验收行为，避免安全质量事故的发生的作用。
5体会：
对于全面监管轨道工程盾构机上下井吊装，在施工单位能够重视，严格按程序实施的同时，监管部门认真履职，对以上几点重点监控内容，按增加“盾构机吊装作为城市轨道交通工程关键节点”的要求组织验收，笔者认为，是可以避免安全质量事故的发生的。
论文作者:郑慰祥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/18
标签：盾构论文; 构件论文; 吊车论文; 设备论文; 位置论文; 拖车论文; 台车论文; 《基层建设》2018年第5期论文;