西北（陕西）国际招标有限公司 陕西西安 710075
摘要：随着城市轨道交通施工工法发展，现城市轨道交通区间隧道施工多为盾构法。盾构法具有安全开挖和衬砌，掘进速度快；盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；不影响地面交通与设施、地下管线等设施等特点，本文根据实践经验，总结概括在该项目中处理地下连续墙渗漏水好的做法和成功的经验，提出关键施工技术。
关键词：隧道 盾构机 吊装技术
1 施工概况
1.1工程概况
西安地铁某标段共包含三个盾构区间，共投入三台盾构机进行盾构施工，采用中铁装备土压平衡式盾构机，盾构机吊装重量参数如下表：
2 准备工作
2.1吊装机具准备
吊装过程中需要机械、工具和材料，其清单如下表所示。
2.2场地条件要求
（1）履带吊作业区域要求场地平整结实。
（2）履带吊组装区域要求地面耐压不小于20t/m2，尺寸为40m×20m。
（3）整个施工区域要求平整结实，纵向场地坡度≤1°。
（4）施工区域内无影响吊机行走、转向的障碍物。
（5）施工作业面地下无燃气、上水管线，地上高、低压电线。
（6）根据吊装时间安排，编制工程进度表，特别是天气问题，尽量安排在晴朗稳定天气作业。
3 盾构吊装技术工艺及有关计算
3.1吊装设备选型
本次吊装采用的中联重科QUY260型履带吊，其履带长度9.130m，整机宽度7.6m，吊装时主臂长度20m，重型副臂长度6m，安装角度25°，主臂和副臂满足盾构机部件的翻转作业。
中联重科QUY260型履带吊，主吊钩选用150吨钩（吊钩自重4.2吨）穿五轮十一股绳；用20米主臂吊装，副臂与主臂成25°，副钩选用80吨钩（吊钩自重1.5吨）穿三轮七股绳。本次最大件吊装工作半径取8.0～10米，吊车最大吊装负荷116吨（含绳索具及吊钩自重计4吨），此时吊车额定负荷175～132t，吊车负荷系数66.3%～87.87%（吊车性能表75%吊装能力）
3.2吊装及拆解作业区域地基承载力的计算
吊车自重为210t，地基承载力按中盾最大起重量112t时计算，若起吊112t重物地基承载力满足要求，则其余均满足。
履带吊的两条履带板均匀受力，反力最大值可按下列公式计算：
RMax=a×（P+Q）
其中P—吊车自重，Q吊件重量，a—动载系数，按a=1.1计算，得：
RMax=1.1×（210+112）×10KN/T =3542KN
吊车承力面积（两条履带板下铺垫钢板，尺寸为10m×2.5m，两块厚度为4cm）
S=10×2.5×2=50m2。
吊车起吊对场地的均布荷载为：P= RMAX/S =3542KN/50m2=70.84kpa。
考虑安全系数2.5，则最大地基承载力为：70.84×2.5=177.1KPa
吊装过程中，吊车的两条履带坐落在端头硬化的地面上，计算硬化路面的承载力，只要大于177.1KPa即可满足要求。
同时地面硬化采用C30砼加Φ14 单层钢筋网片，硬化厚度为30cm。把履带所压的地面面积理想为条形基础，条形基础宽2.5m，长度10m，埋置深度0.3m。
根据地基极限承载力计算公式，一般安全系数取2-3，在这里取安全系数k=2.5，因此地基的承载力为：fT= Pu/k=1156.2/2.5=462.5 Kpa
从计算结果得知，硬化30cm厚C30混凝土完全可以承受最大承载力。
3.3吊装绳索的计算
盾构机单件最大重量是中盾112t，选用直径4根Ф65mm的钢丝绳（压制套头）：
P=k×G/（nsinα）=1.1×112/（4sin67）=33.46（t）
钢丝绳选型号为6×37+1，Ф65mm，抗拉强度为170kg/mm2，单股使用，钢丝绳破断拉力为266.5t，安全系数=266.5*0.82/33.46=6.53大于6，（0.82为钢丝绳不均匀系数）满足吊装规范安全要求。
3.4吊耳计算
前盾、中盾、尾盾起吊吊耳各四个，并关于盾体重心对称布置，刀盘起吊吊耳两个，并关于刀盘中心对称布置，每个吊耳设计载荷40t。根据盾构机重量参数表，盾构机中盾吊耳载荷最大，若中盾吊耳满足吊装安全要求，则其他满足。
分析得出，耳板应力在100MPa以下，焊缝应力在35MPa以下，安全余量充足。
综合以上分析，吊耳满足盾体吊装要求。
吊耳在盾构机出厂时已按设计焊接好，完全满足吊装要求。
3.5卸扣选用
本次主要部件的吊装全部使用55t卸扣。
盾构机吊装卸扣的选用按吊装中盾计算，中盾重112t。采用四个吊点，卸扣的安全负荷为55t，大于28t，满足施工安全要求。
3.6试吊
在开始正式吊装工作之前，按如下程序进行试吊试验。
（1）空载试验，检查吊机运转情况和各限位开关是否可靠。空载试验进行如下动作：吊钩的起升和下降（高、中、低速）及其制动和起升限位；变幅（高、中、低速）及其制动和限位；回转及其制动。
（2）静载和动载试验。根据现场条件，用最重构件中盾进行静载和动载试吊，按相关作业程序要求绑扎固定好中盾后，缓慢匀速将构件平稳吊离地面约200mm后停止起钩，悬停5分钟。仔细检查起重机主臂、滑轮组、卷扬机构、钢丝绳、吊钩、索具等各部有无裂纹、变形、松动以及其它对起重机性能和安全有影响异常情况；检查起重机力矩限制器工作是否正常；并通过测量仪器进行监测起重机站位承载地基有无沉降、开裂等情况。确定无异常后，对吊物进行起钩、落钩、变幅、回转等动作，注意控制动作加速度和减速度使其在起重机正常工作范围之内，检查和静载相同的项目（动作和地基监测）是否正常，确认无异常后方可开始正式吊装。
4.7翻转
中联重科QUY260履带吊具有独立翻转能力，自行翻转时主钩升起，副钩下落，直到机身完成90°翻转。用4根主绳索与盾体连接，2根副钩绳索与盾体外侧两个吊耳连接，主钩副钩同时起升，离开地面200mm时，主钩以0.5米/min起钩，副钩以0.5m/min落钩，保持均匀速度，盾体翻身过程中始终与地面保持200mm，直到机身完成90°翻转。
主钩：QUY260履带吊主钩选用150吨钩穿五轮十一股绳；用20米主臂吊装。开始翻身时吊装工作半径6米，吊车主钩负荷56吨（盾构部件重量的1/2，加上绳索具及吊钩自重计4吨），此时主钩额定负荷227吨，吊车负荷系数24.67%（吊车性能表75%吊装能力）；随着盾构部件的缓慢竖立，主钩承载逐渐增加，直至承受盾构部件的全部重量，吊装半径并缓慢变幅至8米，此时吊车额定载荷175吨，吊车负荷系数64%（此时盾构已完全竖立，处于单钩吊装状态），满足盾构吊装的规范安全要求。
副钩：副钩选用80吨钩（吊钩自重1.5吨）穿三轮七股绳；用20米主臂+副臂吊装。副钩起吊工作半径12米，吊车副钩负荷56吨（盾构部件重量的1/2，加上绳索具及吊钩自重计2.5吨），此时吊车额定负荷77.9吨，吊车最大负荷系数71.8%（吊车性能表75%吊装能力）；随着主钩的起升，辅助溜尾的副钩载荷逐渐减小，直至为零并摘钩；副钩负载系数也逐渐减小。
4 盾构机吊装流程
4.1吊车站位场地布置
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260吨吊车两侧指定区域摆放，既控制在吊车有效工作半径内，又方便直接下井。
4.2盾构机吊装
（1）盾体下井步骤：
螺旋输送机→中盾→前盾→刀盘→管片拼装机及轨道梁→盾尾。
（2）主机组装步骤：
中盾与前盾的组装→前盾与刀盘的组装→螺旋输送机的组装→盾尾的组装→桥架的组装→后配套与主机的连接。
5 结束语
吊装作业由一人统一协调，指挥吊装作业。吊装期间需检查所有液压球阀打到关闭状态，已拆各种管线和电缆必须做好接头标识，对油管、水管、油脂管、发泡剂等进行保护。
论文作者:郑冬冬
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第27期
论文发表时间:2019/8/15
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