xx市轨道交通1号线一、二期工程
土建施工9标
盾构机吊装、组装、调试
施工方案
中铁二十四局集团有限公司
二0一三年十二月
xx市轨道交通1号线一、二期工程
土建施工9标
盾构机吊装、组装、调试
施工方案
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目录
一、工程概况 (1)
二、编制依据 (1)
三、盾构机概况 (2)
四、人员配备情况 (2)
五、工作场地概况 (3)
六、吊车工作位置 (4)
七、主要起吊部件尺寸和重量 (10)
八、吊装设备及工具验收 (11)
九、起重吊耳的计算及焊接 (15)
十、场地准备 (16)
十一、人员教育培训 (16)
十二、盾构机的吊装 (16)
十三、盾构机组装 (24)
十四、盾构机调试 (25)
十五、施工过程安全保证措施 (31)
十六、专项应急预案 (34)
一、工程概况
xx市轨道交通1号线一、二期工程由xx站至徽州大道站，线路长约24.65km，其中地下线23.65km，地面线1km。一期工程共设车站22座，全部为地下站。
云谷路站～南宁路站区间为盾构区间，区间线路沿规划庐州大道向南敷设，区间线路长度右线317.071m，左线317.050m，不设置联络通道；右线盾构区间在南宁路站始发掘进至云谷路站，于站内调头后左线盾构区间始发掘进至南宁路站，然后吊出。
南宁路站～贵阳路站区间为盾构区间，区间线路沿规划庐州大道向南敷设，区间线路长582.911m，不设置联络通道；右线盾构区间在南宁路站始发掘进至贵阳路站，于站内调头后左线盾构区间始发掘进至南宁路站，然后盾构转运至南宁路站右线小里程端头井处。
本工程主要工作内容是对项目部所用中国铁建重工集团有限公司生产的Φ6250mm 土压平衡式盾构机（型号ZTE6250）进行吊装，吊装地点在xx市轨道交通1号线南宁路站，鉴于南宁路站现场的施工场地限制，综合考虑就安装Φ6250mm土压平衡式盾构机所需起吊能力和工作半径采用500t汽车吊一台，单独对盾构机刀盘、盾体进行吊装，并利用200t汽车吊一台以辅助将盾构机刀盘、盾体翻转吊装，200t汽车吊一台单独对盾构机后配套台车等附属设备吊装。
二、编制依据
（1）《起重机械安全规程》（GB6067-2010）；
（2）《起重吊装指挥信号》（GB5082-85）；
（3）《建筑起重机械安全监督管理规定》（建设部令第166号）；
（4）《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》（JGJ276-2012）；
（5）《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）；
（6）《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（GB50231-2009）；
（7）关于印发《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》的通知（建质[2010]5号）；
（8）关于印发《城市轨道交通工程质量安全检查指南（试行）的通知》（建质[2012] 86号）；
（9）xx市有关吊装方面的规定；
（10）盾构机设计加工图纸及相关组装要求；
（11）南宁路站始发井尺寸和现场条件。
三、盾构机概况
本工程即将下井吊装的盾构机为中国铁建重工集团有限公司生产的土压平衡式盾
构机，出厂编号为DZ0048。盾体外径为6250mm，盾体长度为7.98m，整机长度约85m（由刀盘至盾尾）；盾体及后配套总重为478t，其中最重的前盾重量为98t。
四、人员配备情况
为确保盾构机吊装工作的安全有序和高效稳妥，由本项目部全面协调各个吊装环节的工作，具体吊装作业由xx市丰力起重吊装有限公司负责，具体人员配备安排如下：
表1：项目部主要管理人员表
表2：xx市丰力起重吊装有限公司管理人员表
表3：吊装作业人员配备表
本次吊装以项目部人员、吊装公司人员、盾构机生产厂家人员为主组成。
五、工作场地概况
5.1、工作井
盾构吊装位置为南宁路站南端头。起点里程K25+926.000，作为盾构吊装井，井口平面尺寸为7.5×11.5m，深度约14m。
5.2、地层岩性
南宁路站始发端头盾构穿越区域为粘土③层，修正后围岩分级为Ⅵ级。通过对相应部位土体进行试验，测得该土层地基承载力为0.18Mpa。
5.3、端头加固
南宁路站始发井端头加固采用高压旋喷桩加固。地面硬化采用C30混凝土，混凝土厚度为300mm，硬化后的场地即可满足盾构机的吊装要求。
5.4、吊装场地
盾构机吊装场地地貌：
南宁路站南端盾构机吊装场地为台阶状，端头井南侧有12.5m宽平台，然后是2m 宽4m高的斜坡，坡顶处为平台（如图1），边坡及平台已进行硬化处理。
南宁路站北端盾构机吊装场地为平整场地，在盾构机吊装前将进行相应的硬化处理。
图1：南宁路站南端盾构机吊装场地地貌
六、吊车工作位置
承担本次吊装工作任务的吊装公司要求具备大型设备吊装资质，有相关盾构下井组装吊装经验的大型吊装单位。盾构机吊装过程中的指挥、司索等与安全相关的工作均由吊装单位具有相应资质的人员担任，吊装单位对吊装过程中的安全负主要责任。考虑安全性、现场情况及吊车的吊重能力，靠近吊装井的500t汽车吊支腿外侧距离吊装井边缘的距离不小于1m。
从表4可以得知：盾构机最重部件为前盾（约98t），500t汽车吊的起重臂长28.6米，在160T配重，工作半径为12m时起重能力为129t，最重部件前盾的重量小于起重能力的85%，满足起吊要求。当把盾体推至与吊机位置平齐时，吊机的工作半径约为11.6m （=4.8+1+0.8+5)，可以满足盾构机所有部件起吊。
图2：南宁路站～贵阳路站盾构区间盾体翻身、下井汽车吊工作位置图
图3：南宁路站～贵阳路站盾构区间盾体拆除起吊、翻身汽车吊工作位置图
图4：云谷路站～南宁路站盾构区间盾体翻身、下井汽车吊工作位置图表4、盾构机主要部件重量和吊机起重参数对比一览表
注：以上吊机数据由xx市丰力起重吊装有限公司提供的500t汽车起重机的机械性能表查得。见附录：xx市丰力起重吊装有限公司500t汽车起重机的机械性能表。
图5：云谷路站～南宁路站盾构区间盾体拆除起吊、翻身汽车吊工作位置图场地地基承载能力验算：
（1）验算依据
①南宁路站吊装井结构图。
②盾构机吊装机具清单。
③xx市丰力起重吊装有限公司500t汽车起重机的机械性能表。
（2）验算数据
1）盾构机主体
①前盾：重量98t
②中盾：重量88t
③盾尾：重量30t
④刀盘：重量47t。
2）吊装设备
xx市丰力起重吊装有限公司500t汽车起重机。
（3）吊机位置地面状况
在地表上铺设四块规格为2200mm×4000mm×200mm钢板路基箱，使汽车起重机支腿受力均匀，通过垫板均匀扩散至深层地基土上。
（4）起吊时地基承载力验算（按最大件重量98吨计算）
1）计算依据：
①盾构机吊装重量清单。
②500T汽车起重机的技术性能表。
③盾构机主体吊装三大件重量：前盾重98t，中盾重88t，刀盘重47t。
2）吊装设备：500t汽车起重机，吊机自重96t，配重160t，支腿尺寸9.6m×9.622m。
3）起吊时地基承载力验算（地基承载力按组装时最大重量计算，最大件前盾重量98t）。
①吊机重量： 96t
前盾重量： 98t
配重： 160t
合计： 354t
②吊机下地基受力面积按起重机下垫板面积计算：
2.2m×4m×4=35.2m2
③当不考虑附加力矩时，平均荷载为：354t/35.2m2=0.1006Mpa，
该平均荷载可通过钢板路基箱均匀扩散至深层地基土上。
④考虑起吊时最不利的附加荷载
根据施工工况分析，当起吊最重块且吊臂旋转到某一支腿位置处时为最不利工作状态，起吊时附加力矩全部由该支腿承担。
吊机回转半径：10m；
吊机配重距离回转中心距离：6.1m；
吊机支腿距离回转中心的距离：6.8m；
σf=(M/L)/A=（(98×10-160×6.1)/6.8）/（2.2×4）=0.007Mpa
σmax=0.1006+0.007=0.1076Mpa
该荷载可通过钢板路基箱均匀扩散至深层地基土上。
4）起吊时对地基承载力基本要求为：0.1076Mpa，加上安全系数1.15倍后，地基承载力应为0.1237Mpa。工作井口南侧吊机作业一侧土层为粘土③层，该土层地基承载力为0.18Mpa，并已采用高压旋喷桩加固，地面硬化采用C30混凝土，混凝土厚度为300mm，硬化后的场地即可满足盾构机的吊装要求。施工前，应清理道路和场地，以方便吊机行驶和站位。
七、主要起吊部件尺寸和重量
表5：主要起吊部件尺寸和重量数据一览表
八、吊装设备及工具验收
8.1、吊机选择
该盾构机尺寸大，重量大。盾构机需要分件吊装，散件的尺寸较大。盾构机总重约478t，经分解后，最大单件重约98t。由于现场的施工场地复杂，施工工艺繁多，综合考虑吊机的起吊能力和工作半径，采用500t汽车吊，并利用200t汽车吊一台以辅助将盾构机刀盘、盾体翻转吊装，200t汽车吊一台单独对盾构机后配套台车等附属设备吊装。
图6：盾体翻身图7：盾体翻身
图8：盾体下井
8.2、钢丝绳选用
（1）前盾、中盾、盾尾、刀盘吊装
盾构机的前盾、中盾、盾尾是4个吊点；刀盘是2个吊点。盾构机的前盾、中盾、盾尾吊装钢丝绳的选用按最重的盾构机中盾考虑。
①主吊索具配备
主吊钢丝绳规格：6*37+1—170—65；前盾重量为98t；吊钩重量为2.3t；钢丝绳重量为0.5t。
总负荷Q=98+2.3+0.5=100.8t；
主吊钢丝绳水平夹角α=600，动载系数K=1.2；
主吊钢丝绳受力P=Q*K/(4*sinα)=34.92t；
钢丝绳单根实际破断力S
=253t；
破
/P=253/34.92=7.25，大于6，满足吊装规范安全要求。
钢丝绳安全系数K=S
破
配备：Φ65钢丝绳（L=6m）4根，55t级合金钢卸扣4个。
②副吊索具配备
平卧状态起吊时，副吊索具最大受力Smax=98*59%=57.82t；
副吊钢丝绳规格：6*37+1—170—65；吊钩重量为1.2t；钢丝绳重量为0.5t；
总负荷Q=57.82+1.2+0.5=59.52t；
副吊钢丝绳水平夹角β=700，动载系数K=1.2；
副吊钢丝绳受力P=Q*K/(2*sinβ)=38t；
=253t；
钢丝绳单根实际破断力S
破
/P=253/38=6.66，大于6，满足吊装规范安全要求。
钢丝绳安全系数K=S
破
配备：Φ65钢丝绳（L=6m）4根，55t级合金钢卸扣4个。
（2）螺旋输送机、安装器、拖车吊装
螺旋输送机、安装器是2个吊点，拖车是4个吊点。
盾构机后配套钢丝绳的选用按螺旋输送机、安装器最大重量21t，均采用二个吊点考虑；
钢丝绳规格：6*37+1—170—39；吊钩重量为1.2t；钢丝绳重量为0.4t。
总负荷Q=21+1.2+0.4=22.6t；
钢丝绳水平夹角α=800，动载系数K=1.2；
钢丝绳受力P=Q*K/(2*sinα)=13.77t；
钢丝绳单根实际破断力S
=98.7t；
破
钢丝绳安全系数K=S
/P=98.7/13.77=7.17，大于6，满足吊装规范安全要求。
破
配备：Φ39钢丝绳（L=6m）4根，35t级合金钢卸扣4个。
8.3、汽车吊工况分析
（1）500t汽车吊
①盾体下井吊装
盾构机前盾下井，500t汽车吊工况：主臂L=33.2m，作业半径R=10m，额定起重量130t。
吊前盾时的总负荷Q=100.8t<额定起重量130t的85%，满足吊装规范安全要求。
②盾体翻身时双机抬吊
前盾平卧状态翻身起吊时，主吊负载S max主=98×41%=40.18t。
500t汽车吊工况：主臂L=33.2m，作业半径R=12m，额定起重量115t。
吊前盾时的总负荷Q=42.88t(=40.18+2.3+0.4)<额定起重量92t（=115×80%），符合双机抬吊80%额定起重量安全规范，满足吊装规范安全要求。
（2）200t汽车吊
①盾体翻身时双机抬吊
前盾平卧状态翻身起吊时，副吊负载57.82t（=98*59%）。
200t汽车吊工况：主臂L=22.5m，作业半径R=7m，额定起重量84t。
吊中盾时的总负荷Q=59.52t（=57.82+1.2+0.5）<额定起重量67.2t（=84×80%），符合双机抬吊80%额定起重量安全规范，满足吊装规范安全要求。
②拖车等后配套下井吊装
盾构机拖车下井，200t汽车吊工况：主臂L=26.8m，作业半径R=11m，额定起重量53t。
吊最重的拖车时的总负荷Q=36.6t（=35+1.2+0.4）<额定起重量53t，满足吊装规范安全要求。
8.4、工具及设备清单
表6：工具及设备清单
九、起重吊耳的计算及焊接
因为设备为新设备初次吊装，由制造厂根据行标设计制造，而且在车间组装过程中多次使用，符合相关标准。
在盾构机转场时需在每节盾体上焊接4只吊耳，在刀盘上焊接2只吊耳，吊耳焊接安排专业的电焊工作业，严格按照盾构制造厂图纸设计要求对吊耳进行焊接并检验。
十、场地准备
（1）南宁路站大里程端头既有护坡，在盾构机及汽车吊等设备进场前对场地进行平整，施工14m×12m的平整场地，地基承载力满足施工需求，地面硬化采用C30混凝土，混凝土厚度为300mm，供500t汽车吊吊装时停放。
（2）盾构始发架根据设计轴线标高及方向安装定位。
（3）在始发架上铺设负环管片和钢轨枕，并铺设钢轨，用于移动电机车及盾构拖车。
（4）在盾构机台车下井之前，将电机车吊入井下电机车轨道上，然后进行组装调试并运行至车站内。电机车用于牵引拖拉盾构拖车。
十一、人员教育培训
（1）吊装工作开始前，由吊装总指挥组织全体施工人员学习吊装方案并进行详细技术交底。
（2）技术人员认真阅读拆卸方案有关技术资料，核对构件的空间就位尺寸和相互的关系，掌握结构的高度、宽度，构件的型号、数量、几何尺寸，主要构件的重量及构件间的连接方法及拆卸断点位置。
（3）吊装人员熟悉吊装场地范围内的地面、地下和高空的环境情况。
（4）吊装人员了解已选定的起重、运输及其它机械设备的性能及使用要求。
（5）全体施工人员学习一般安全常识和特定工件拆卸、吊装中的特别安全注意事项教育。
十二、盾构机的吊装
12.1、吊车安装及就位
按照规定位置安装并停放好500t汽车吊，铺设四块规格为2200mm×4000mm×200mm 的钢板路基箱，以增加承重面积。
12.2、盾构机吊装
（1）盾构组装工作流程