抓斗式桥式起重机在地铁施工中的应用

华新安

（中铁二十局集团 第四工程有限公司，青岛 266100）

抓斗在港口建设中使用得较早，抓斗的特点就是方便、快捷。随着城市轨道交通的大力发展，不管是从技术上还是经济上考虑，出渣设备的起重机要求也逐步提高。根据工程实际情况，选用合理的抓斗式桥式起重机，不仅可以节约施工成本，还可以提高工作效率。下面对抓斗式桥式起重机进行具体分析。

1 抓斗与料斗的区别

结构方面：料斗是依靠钢板的拼装焊接组合而成的；抓斗是由滑轮、上支撑、长撑杆、下支撑、颚板组合而成的。

原理方面：料斗装卸渣土基本要借助外部力量，如劳动力与机械设备等；抓斗装卸渣土依靠自身的动作来实现渣土的装卸。

2 常见抓斗的结构形式

常见的抓斗结构形式有三种，分别为异步启闭多颚板抓斗、扭矩撑推式抓斗和恒力剪式抓斗。

3 抓斗式桥式起重机的结构组成

抓斗式桥式起重机由钢结构框架、驱动和电器等3部分组成。钢结构框架有：立柱、横支撑、斜支撑、行走大车、行走小车；驱动部分有：卷筒、电机、减速器、制动器、抓斗、副钩；电器部分有：控制柜、配电箱、线路等。

4 抓斗式桥式起重机的实际应用

以中铁二十局承建的青岛地铁2号线为例，说明抓斗式桥式起重机在地铁施工中的应用，如图1所示。考虑到实际工况、造价和维修，该起重机采用的是异步启闭多颚板抓斗，其结构如图2所示。李村公园站3号井安装的桥式起重机QZ16t/10t-8.6m A5，该起重机尺寸为35500mm×10400mm×13150mm；起升高度40m,其中地上9m，地下31m；大小车的运行速度均为30m/min；抓斗的容量为3m3，尺寸为3.2m×3.2m×3.8m，起升与下降速度均为30m/min，自重7.5t。

钢横梁上边有一条长轨道，行走大车坐落在此轨道上；行走小车坐落在行走大车的轨道上。小车上边有两套卷筒装置，并配有液压钳式制动器防止卷筒在静止时转动。从卷筒上穿过的钢丝绳通过抓斗，两个钢丝绳卷筒实现以下功能：提升或下降抓斗的上横梁；放松、收紧下横梁来实现多颚板的开合。在使用过程中，抓斗的上横梁、长撑杆和下横梁等是通过相互配合来满足抓渣与出渣的需要。另外，小车一端的副钩为一套10t的电动葫芦，用于满足日常材料等的吊装。

图1 抓斗式桥式起重机总装图

图2 异步启闭多颚板抓斗

行走大车上除了坐落行走小车外，还布置有电器控制柜、接线柜等。驾驶室的顶部固定在大车的底部，驾驶室跟随大车的移动而移动，驾驶员通过透明的玻璃方便观察吊装的情况。行走大车、行走小车的两端均设置有行程限位开关和末端防撞减震装置。抓斗和副钩也均设有高程限位开关。

下面通过一个工作循环来说明该起重机的使用过程，一个工作循环为：空斗抓渣→满斗提升→小车运行→停车卸料→空斗返回抓渣位置。

驾驶员在操作室通过控制手柄下放开闭绳，依靠抓斗自重、抓斗张开，使其下横梁接触渣土，收紧开闭绳使下横梁竖直向上运动，通过上横梁与下横梁的距离减小来合拢抓斗，合拢过程中要注意避免让大石头卡在颚板分隔开的间隙中，若出现卡塞等现象，应及时清除卡塞的石块等，拒绝野蛮操作；合拢的抓斗在支持绳和开闭绳的配合下，升至出渣进口地面上；通过操作大车行走轮，使转斗移动至卸料位置上方；到达卸料位置后，打开开闭绳，释放渣土；抓斗原路返回至待抓取渣土位置，进入下一个工作循环。

驾驶员在操作室通过控制手柄来移动小车的位置，小车位置的变换主要是为了便于在施工现场的合适位置抓渣和下放渣土。抓斗和副钩均装有超载限位器，若出现超载，驾驶室的监控设备会通过报警来终止提升。

5 使用中需注意的问题

（1）与相关有经验人员沟通，根据经验与理论相结合选择对应的抓斗，否则抓斗的使用效率会大大降低。青岛地铁2号线李村公园站2号井的抓斗式桥式起重机，抓斗容量2m3,自重5t，在使用过程中的效率很低，最后改换成的出渣料斗。经分析，效率低的原因大致为：抓斗容积小、质量轻，结构强度不够，现场施工条件差等。

（2）严格按照操作规程操作。在抓斗空载下放时，切不可为了省事将抓斗快速下放，快速下放的抓斗因惯性作用导致抓斗钢丝绳另一端的卷筒底座承受巨大的冲击力，该冲击力会直接造成行走小车的大梁变形，严重情况下可能造成小车反弹从而脱离轨道，接下来维修耗费的人力、物力和时间较多，直接会导致原计划工期搁浅。

（3）更换钢丝绳时，要认真仔细核对好钢丝横的型号、钢丝绳穿接的方式和方法，避免出现返工。

6 生产率比较分析

抓斗的生产率可以用式（1）计算：

式中，V为抓斗容积，m3；r为物料密度，t/m3；Ω为抓斗充满系数；t为作业循环时间，min。

以抓斗式桥式起重机QZ16t/10t-8.6m A5为例来说明抓斗的实际生产率。其中，V是常数，取值3；r根据现场渣土情况取值1.2；Ω考虑到实际情况，取值0.9；t应根据实际情况计算。

一个工作循环包括空斗抓渣→满斗提升→小车运行→停车卸料→空斗返回抓渣位置。在提升中暂不考虑加速度的因素，空斗抓渣的时间5s，满斗提升的时间为80s。小车运行30s，停车卸料3s。因此，一个工作循环时间t=5+（80+30+3）×2=231s=3.85min。

抓斗的生产率为：

若改换做同样容量的料斗，一个工作循环时间t=30+（80+30+10）×2=270s=4.5min。

料斗的生产率为：

经对比，抓斗的生产率明显优于料斗的生产率。另外，选用料斗的话，装渣时需借助设备，如挖掘机等；卸渣打开料斗时也需借助人力或物力打开料斗底仓。

7 结语

目前，抓斗式起重机在港口、矿山等建设中比较普及，抓斗式桥式起重机也逐渐应用在地铁施工中。但是，抓斗式桥式起重机属于特种设备，在使用前均需在相关单位进行备案和办理使用登记，各环节均需严格管控。近年来，政府对城市轨道交通项目的投入逐步增加，不管是从社会发展还是从企业经济效益角度考虑，人们对设备的安全和使用性能要求越来越高。随着机械行业逐步向自动化领域发展，抓斗式桥式起重机日益趋于智能化，除了用于地铁施工外，其必将获得更广泛的应用。