盾构设备吊装理论研究与关键控制

晏志

【摘要】随着社会经济的快速发展，市政、地铁以及油气管道工程等项目不断增多，盾构设备和盾构施工方法也得以广泛的应用。吊装是盾构施工过程中最为重要的一个环节，高效、合理地进行吊装施工作业，是保障盾构始发以及接收安全推进的关键，能够有效减少因吊装原因而造成的事件，以免造成人身伤害和经济损失。本文将对盾构设备吊装理论进行研究，并在此基础上就其控制要点，谈一下自己的观点和认识，仅供参考。

【关键词】盾构设备；吊装理论；关键控制；研究

近年来，随着交通拥堵问题的不断加剧，城市地铁工程项目不断增加，盾构设备吊装施工速度快、风险小，在现代工程建设过程中的应用非常的广泛。同时，盾构技术也比较的复杂，尤其表现为单件重量非常的大，运输、吊装技术要求非常的高。

1、盾构设备吊装理论研究

根据盾构设备的主要部件尺寸要求，对主机吊装安全施工质量进行保障。主机计算过程中，质量G，尺寸规格为a×b×c（毫米），标高为h（m），吊装质量G实际=（G×K+g）/L=Mt。G代表设备理论质量（t），g代表吊钩、钢丝绳以及索卡的质量；K、L分别代表动载系数和安全系数。以场地情况为基础，对吊装最大半径进行确定，合理选择起重机。比如，利用双台车吊装设备，起重量分配根据以下公式进行计算。P1=1.25Qd2/d1+d2；P2=1.25Qd1/d1+d2。其中，P1代表主起重机可起重量，P2代表副起重机可起重量，d1、d2分别代表主起重机吊耳距重心距离、副起重机吊耳距重心距离。经计算，优选P2超过M即可。

在选择吊索具时，主起重机索具配备Q，钢丝绳以及卸扣受力P；对于索具而言，其受力P=QK/（4sinα），其中α代表水平夹角、K代表动载系数。同时P大于M即可。对于地基承载力而言，严格按照起重最的大量M时进行计算，如果起吊M重物地基承载力可以有效满足要求，则其余均可有效满足要求。对于汽车式起重机而言，其自重与起重量分别为P、M，吊装半径为R；起重机支腿全伸过程中，支腿横向、纵向间距分别为B和C。就支座反力而言，最大值严格按照公式进行计算，T= QR（其中R代表吊装半径）。对于起重机承力面积而言，支腿路基箱尺寸计算公式为S=Bm×Cm，对于路基箱底路面而言，地基最大承载力F= T/S。以起重机硬化范围内混凝土强度硬化尺寸为基础，对地基承载力进行计算，即F1=T/S1，其中 F1>F。

（图1：盾构设备吊装示意图）

2、盾构设备吊装管控

以盾构设备吊装方案、施工部署为基础，对盾构设备进行吊装操作。

2.1盾构设备吊装操作之前，应做好准备工作

在进行盾构设备吊装操作前，需进行地面设备准备、井下始发附属设施施工安装，施工参与人员应当做好技术交底工作，明确组织分工、岗位职责以及具体工作内容和技术工艺要求。同时，还要组织人员对吊装操作方案进行学习，准确把握作业指导书、注意事项以及安全操作规程，全面了解盾构设备性能、结构以及原理；盾构始发场地布设，需满足合理区以及方便吊装要求，尤其是车辆通行区、构建存放区以及起重吊装区，应当根据不同区域的承载力要求，适当对其进行硬化操作。对于盾构存放区而言，硬化面积一定要足够，而且吊装时应当有效满足盾构运输车辆的停放。当盾体部件入场以后，需立即卸车，然后运输车辆立即退场。在此过程中，还要注意场地的彻底清理，具体从以下几个方面着手。第一，起重机施工场地地面应当合理规划、布置，对场内的杂物以及施工材料进行彻底清理，确保施工区域范围内没有地表构筑物以及杂物等。第二，严格按照吊装施工方案要求，对么一个盾构部件做好存放、吊起翻转管控。第三，清理完场地以后，主要吊装设备需严格按照吊装工况实施空载验证，以保证各部分限界能够有效满足要求，最后进行正式吊装操作。

2.2垂直起重设备及机器运行试验

盾构设备吊装施工现场，场地道路一定要形成并可使重型机械通行、满足起重作业条件。比如，井口周围、井底影响施工的相关杂物、障碍物等，应当进行彻底的清理。井壁以及井底作业照明设备，应当完备，而且还要充分考虑临时停电时的备用照明。起重机运行试验过程中，钢丝绳、吊环以及夹扣等，正式起吊之前，需进行严格的吊重试验。具体操作工序如下： 将主机缓慢地吊离地面大约 100毫米，然后稳定至少10分钟的时间；在此过程中，应当对起重机的运行、钢丝绳以及制动和吊索具进行严格控制、统一指挥，所有的检查试验达到要求以后，开始进行正式的吊装作业。具体而言，在盾构设备吊装操作过程中，其基本流程如下图所示。

（图2：盾构设备吊装施工工艺）

2.3其他注意事项

在盾构设备吊装施工操作过程中，应当对吊装方案、技术资料等进行认真的阅读，在核对好盾构设备空间尺寸、关系以后，准确把握结构的高、宽，而且构件型号、尺寸以及数量等也许严格控制，主构件质量、构件之间应当做好连接。在准确把握好吊装场地范围以后，注意地面、高空以及地下环境条件。同时，还要全面了解已选定的起重设备、运输设备和其他机械设备的应用要求及性能状况；认真、细致和全面的把握技术方案，做好技术交底工作。同时，还要组织施工人员、材料进场以及机械设备等，对主吊装设备严格检查，做好运维管理工作。

实践中，应当组织相关人员，尤其是施工人员对吊装方案、指导书以及安全操作规程进行学习，全面了解吊装设备施工安装工艺流程、设备结构以及基本原理和具体性能；严格安装安全作业操作标准、规定以及相关的法律法规等进行施工操作，禁止出现违章作业现象；对施工现场作业人员进行安全教育和技能培训，做好技术交底工作。同时，还要严禁无关用具、人员和材料进入作业现场；进入吊装作业现场的人员，一律要佩戴安全帽和相关安全设施，尤其是高空作业时，必须系好安全带，而且作业区域内的照明一定要充足。对于指挥人员而言，应当站在明显的可见位置，事先需演练信号传递，保证作业过程中信号传递无误。

在吊装设备下井之前，还要在地面进行超半径试吊待观察，确定无异常后才能进行正式的吊装操作。在此过程中，为了能够有效防止吊装设备在具体吊装操作过程中碰撞井壁，必要時需做好安全防范工作，并且派专人对其进行指挥，以保证吊装操作的安全可靠性。在吊装操作时，一定要严禁在吊臂、工件下部位置站人，而且吊装区域不能长时间逗留；任何人坚决避免随与吊装机具、工件等同时升降，必要时需采取安全措施，经负责人批准后方可进行操作。盾构设备吊装施工过程中，还应当根据实际需要，建立安全应急管理机制。盾构设备吊装，是一种大型吊装施工作业，应当建立健全应急安全管理体系，梳理好流程工艺，做好技术交底工作，必要时进行应急演练，提前对各项风险进行识别，以确保盾构吊装安全可靠性。

（图3： 盾构设备吊装应急流程）

吊装方案是确保安全吊装的关键，施工操作过程中，作业人员应当服从统一调配，坚守岗位、分工明确，以确保吊装操作的顺利进行。在吊运之前，对钢丝绳、千斤顶以及手拉葫芦和卡环等吊具进行检查，不符合要求的一律不用。同时，还要严格检查各绑轧点可靠性，重心准确与否。合理选择起重设备，保证方案的可靠性、经济性。

结语：总而言之，盾构设备吊装技术非常重要，每个项目盾构施工过程中，均需将设备吊装下井，并且将设备组装进行盾构施工。隧道贯通后，吊装设备需分解后再吊装出井，洞门封堵即可。

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