矩形頂管裝機(jī)技術(shù)

王世昌

中鐵隧道股份有限公司

矩形頂管裝機(jī)技術(shù)

王世昌

中鐵隧道股份有限公司

頂管機(jī)組裝作為頂管施工首要工作，對(duì)施工影響重大，本文根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)詳細(xì)介紹了頂管機(jī)組裝步驟，為相關(guān)工程提供參考。

頂管機(jī);組裝;工序流程

0 引言

矩形盾構(gòu)頂管法采用土壓平衡矩形盾構(gòu)頂管利用土壓平衡原理進(jìn)行全斷面切削施工具工期短、安全可靠、不影響地面交通、管線遷改量小、技術(shù)先進(jìn)和發(fā)展前景廣闊等特點(diǎn)。頂管機(jī)作為施工的主要設(shè)備對(duì)施工過(guò)程至關(guān)重要，為保證頂管機(jī)吊裝安全、防止事故的發(fā)生；保證頂管機(jī)吊裝的合理工序、科學(xué)組織最大限度的節(jié)約工期和成本；保證頂管試組裝的質(zhì)量，確保后續(xù)頂管機(jī)掘進(jìn)的順利。本文詳細(xì)介紹了頂管機(jī)組裝過(guò)程。

1 工程概況

本標(biāo)段是紅專路隧道下穿中州大道工程，紅專路為城市次干路，紅專路位于豐產(chǎn)路南側(cè)，黃河路北側(cè)，道路寬度約為8m，根據(jù)城市規(guī)劃，紅專路道路規(guī)劃紅線均為40m。規(guī)劃隧道為機(jī)動(dòng)車(chē)雙向四車(chē)道+非機(jī)動(dòng)車(chē)道。根據(jù)要求，需拓寬姚寨路至龍湖外環(huán)路道路紅線至50米。根據(jù)城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)和相交道路性質(zhì)，本標(biāo)段下穿中州大道隧道工程道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車(chē)道，單車(chē)道寬度為3.5m，隧道機(jī)動(dòng)車(chē)道土壓平衡矩形盾構(gòu)頂管段、明挖暗埋段、U型槽段凈寬均為2×8.75m。每側(cè)非機(jī)動(dòng)車(chē)道土壓平衡矩形盾構(gòu)頂管段、明挖暗埋段、U型槽段凈寬均為6m。頂管段采用土壓平衡矩形盾構(gòu)頂管機(jī)進(jìn)行隧道施工，分為機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道隧道，頂管隧道長(zhǎng)度為105米。工程地理位置如圖1。

頂管機(jī)組裝的位置位于中州大道與紅專路交叉口路東側(cè)，井長(zhǎng)44m、寬15m、深12m。頂管機(jī)各部件重量尺寸參數(shù)如表1。

根據(jù)場(chǎng)地和頂管機(jī)部件情況采用一臺(tái)250T履帶吊配合1臺(tái)90+90t門(mén)式起重機(jī)進(jìn)行部件的翻轉(zhuǎn)與吊裝。

2 頂管組裝的重難點(diǎn)

本工程頂管機(jī)起吊重量大(最大起重量機(jī)動(dòng)車(chē)道前盾約為162T)、工序多，保證起重吊裝作業(yè)人員設(shè)備的安全和組裝質(zhì)量是本次頂管機(jī)組裝、調(diào)試控制的重點(diǎn)。

表1 頂管機(jī)各部件尺寸及重量明細(xì)表

因場(chǎng)地限制，吊裝范圍和設(shè)備存放區(qū)域主要集中在始發(fā)井北側(cè)只有長(zhǎng)26米、寬18米的區(qū)域內(nèi)，頂管機(jī)的進(jìn)場(chǎng)順序和進(jìn)場(chǎng)時(shí)間以及吊裝的順序和工序組織是本次組裝的難點(diǎn)。

3 頂管機(jī)吊裝作業(yè)

頂管機(jī)的組裝工作工序繁多，系統(tǒng)龐大，人員較多，為順利完成頂管機(jī)的組裝，在組裝開(kāi)始之前必須進(jìn)行周密的準(zhǔn)備工作。

圖1 工程地理位置圖

1) 地面和井內(nèi)清理：將吊裝場(chǎng)地清理干凈，地面進(jìn)行平整、對(duì)進(jìn)場(chǎng)的設(shè)備擺放位置和門(mén)式起重機(jī)的行走位置用油漆畫(huà)好邊界線，貯備好頂管機(jī)的各種機(jī)具、材料。頂管井內(nèi)進(jìn)行清空，將頂管吊裝下井存在干涉的欄桿等拆除清理干凈。

2) 始發(fā)臺(tái)施工檢查：按照工程部設(shè)計(jì)技術(shù)交底進(jìn)行始發(fā)臺(tái)施工，施工完畢后進(jìn)行復(fù)測(cè)，作好軌道的安裝和固定，確保隧道頂管機(jī)中線位置、軌道坡度確保頂管機(jī)下井各部件定位的準(zhǔn)確性。

3) 排水、供電、照明準(zhǔn)備：準(zhǔn)備足夠的排污管路和污水泵滿足下雨的排水要求，配置充足的配電箱滿足頂管機(jī)組裝、調(diào)試的要求，地面上和基坑內(nèi)安裝足夠的照明燈具。

4) 其它準(zhǔn)備：安排專人做好防雨準(zhǔn)備，有專人看守材料、機(jī)具、設(shè)備，準(zhǔn)備足夠的應(yīng)急物資和藥品以及通訊設(shè)施。

4 頂管組裝技術(shù)

頂管組裝位置位于中州大道與紅專路交匯處(中州大道路東)，目前組裝場(chǎng)地為始發(fā)井與渣坑之間(門(mén)吊軌道間)，大小約為26*18米，頂管組裝場(chǎng)地布置見(jiàn)附圖1。

頂管部件進(jìn)場(chǎng)主要分為五個(gè)階段，第一階段前盾進(jìn)場(chǎng)，第二階段螺旋機(jī)進(jìn)場(chǎng)，第三階段刀盤(pán)進(jìn)場(chǎng)，第四階段盾尾進(jìn)場(chǎng)，第五階段頂管機(jī)附屬裝置進(jìn)場(chǎng)。

4.1 頂管組裝工序流程

根據(jù)頂管的組裝程序和要求，頂管機(jī)的各部件組裝流程和順序如圖2：

圖2 ：頂管組裝工序流程圖

4.2 頂管機(jī)組裝

頂管機(jī)下井組裝前必須在始發(fā)臺(tái)的軌面上涂抹足量的潤(rùn)滑脂，以減小主機(jī)移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。

4.3 前盾下部安裝

前盾下部重162T，吊裝采用2臺(tái)小車(chē)起吊(進(jìn)場(chǎng)時(shí)前盾上下部結(jié)合面朝上放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺(tái)小車(chē)大鉤上，另一頭掛在前盾下部吊裝孔內(nèi)的插銷(xiāo)上。前盾下部完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在前盾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將前盾下部吊運(yùn)至始發(fā)井內(nèi)的始發(fā)臺(tái)上，前盾距洞門(mén)5m左右，方便刀盤(pán)下井安裝，下井過(guò)程中各點(diǎn)由專人監(jiān)護(hù)。

圖3 前盾下部吊裝示意圖

注意：提前在始發(fā)臺(tái)和前盾下部做好標(biāo)識(shí)定位(兩端)，吊裝放入時(shí)使盾體下部塊與始發(fā)臺(tái)的標(biāo)示重合，要求測(cè)量工程師配合測(cè)量定位。

4.4 前盾上部安裝

前盾上部重153T，吊裝采用2臺(tái)小車(chē)起吊(進(jìn)場(chǎng)時(shí)前盾上下部結(jié)合面朝下放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺(tái)小車(chē)大鉤上，另一頭掛在前盾上部吊裝孔內(nèi)的插銷(xiāo)上。前盾上部完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在前盾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將前盾上部吊運(yùn)至前盾下部面上，下井過(guò)程中各點(diǎn)由專人監(jiān)護(hù)。吊裝過(guò)程中注意接合面與密封的保護(hù)，采用液壓預(yù)緊扳手按照規(guī)定力矩將前盾上下兩部分的聯(lián)接螺栓擰緊。

4.5 螺旋機(jī)安裝

螺旋輸送機(jī)重6T，吊裝采用2臺(tái)小車(chē)起吊，使用2條Ф16m× 6m鋼絲繩分別掛于大鉤上，用2個(gè)5T卸扣連接在螺旋機(jī)兩端吊裝孔上，鋼絲繩與卸扣之間分別掛兩個(gè)5T的倒鏈。螺旋機(jī)由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在螺旋機(jī)兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將螺旋機(jī)前端位置緩慢吊運(yùn)至其與前盾下部結(jié)合面處，下井過(guò)程中各點(diǎn)由專人監(jiān)護(hù)。調(diào)整小車(chē)大鉤位置，再用兩個(gè)5T倒鏈調(diào)整輸送機(jī)法蘭位置，將螺旋機(jī)前端法蘭口和前盾法蘭口對(duì)接用螺栓連接。

4.6 刀盤(pán)安裝

刀盤(pán)單件重量 5T(含刀具)，吊裝采用兩臺(tái)小車(chē)起吊，使用4條Ф16m×6m鋼絲繩分布掛于兩個(gè)小車(chē)大鉤上， 2個(gè)5T卸扣分別連接到已焊接好的2個(gè)吊裝吊耳上。再將兩個(gè)5T卸扣分別連接到翻身吊耳上。兩臺(tái)小車(chē)緩慢起鉤至刀盤(pán)離地面1m左右，連接翻轉(zhuǎn)吊耳的小車(chē)大鉤停止提升，連接吊裝吊耳的小車(chē)的大鉤繼續(xù)提升，直至刀盤(pán)完成翻轉(zhuǎn)，解除翻轉(zhuǎn)吊耳上的鋼絲繩和卸扣，在刀盤(pán)兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將刀盤(pán)吊運(yùn)至其與前盾結(jié)合面處，下井過(guò)程中各點(diǎn)由專人監(jiān)護(hù)。注意刀盤(pán)與前后的距離，調(diào)整刀盤(pán)位置使其與前盾法蘭相接，將刀盤(pán)法蘭與主驅(qū)動(dòng)前面板、旋轉(zhuǎn)接頭固定好，檢查刀盤(pán)的安裝固定情況確認(rèn)正確安全可靠之后松鉤解除鋼絲繩和卸扣，刀盤(pán)吊裝完成后， 用專用緊固工具緊固刀盤(pán)與主軸承連接螺栓。按照額定扭矩和正確順序(先上下左右對(duì)稱各緊固3顆，后在再上下左右緊固全部的螺栓)緊固。

注意：刀盤(pán)安裝順序?yàn)椋合劝惭b后部靠下(紅色)的刀盤(pán)，然后安裝后部靠上(紅色)的刀盤(pán)，再安裝前部靠下(藍(lán)色)的刀盤(pán)，最后安裝前部靠上(藍(lán)色)的刀盤(pán)。

4.7 盾尾下部安裝

尾盾下部重60T，吊裝采用2臺(tái)小車(chē)起吊(進(jìn)場(chǎng)時(shí)尾盾上下部結(jié)合面朝上放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺(tái)小車(chē)大鉤上，另一頭掛在盾尾下部吊裝孔內(nèi)的插銷(xiāo)上。盾尾下部完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在前盾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將盾尾下部吊運(yùn)至始發(fā)井內(nèi)的始發(fā)臺(tái)上(螺旋機(jī)下部)，下井過(guò)程中各點(diǎn)由專人監(jiān)護(hù)。

注意：提前在始發(fā)臺(tái)和盾尾下部用記號(hào)筆做好標(biāo)識(shí)定位(兩端)，吊裝放入盾尾時(shí)，使盾尾下部塊與始發(fā)臺(tái)的標(biāo)示重合，要求測(cè)量工程師配合，測(cè)量定位。

4.8 盾尾上部安裝

盾尾上部重62T，吊裝采用2臺(tái)小車(chē)起吊(進(jìn)場(chǎng)時(shí)尾盾上下部結(jié)合面朝下放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺(tái)小車(chē)大鉤上，另一頭掛在盾尾下部吊裝孔內(nèi)的插銷(xiāo)上。盾尾上部完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在盾尾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將盾尾上部吊運(yùn)至盾尾下部面上，下井過(guò)程中各點(diǎn)由專人監(jiān)護(hù)。吊裝過(guò)程中注意接合面與密封的保護(hù)，采用液壓預(yù)緊扳手按照規(guī)定力矩將盾尾上下兩部分的聯(lián)接螺栓擰緊。

4.9 后靠背安裝

后靠背重70T， 吊裝采用1臺(tái)小車(chē)起吊，使用2條Ф75mm×6m鋼絲繩掛于大鉤上，用2個(gè)50T卸扣連接。后靠背完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在后靠背兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將后靠背吊運(yùn)至始發(fā)井的安裝位置上，并按要求固定。

4.10 頂推裝置安裝

頂推裝置總重206T，分3次吊裝，下部重量約140T， 吊裝采用2臺(tái)小車(chē)起吊，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩分別掛于大鉤上，用4個(gè)50T卸扣連接。頂推裝置完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在頂推裝置兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將頂推裝置放到始發(fā)井的安裝位置上，并按要求固定。再用1臺(tái)小車(chē)分別吊運(yùn)頂推裝置左右兩部件至其下部結(jié)合面處，用螺栓連接，最后按要求連接頂推裝置與泵站的所有管路。

4.11 U型頂鐵安裝

U型頂鐵重45T， 吊裝采用1臺(tái)小車(chē)起吊，使用4條Ф28mm×6m鋼絲繩掛于大鉤上，用4個(gè)50T卸扣連接。U型頂鐵完全由90+90T門(mén)式起重機(jī)吊起后，在U型頂鐵兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機(jī)慢慢將U型頂鐵吊運(yùn)至始發(fā)井的安裝位置上，并按要求固定。

4.12 盾尾前移

利用頂推裝置和門(mén)式起重機(jī)配合，將盾尾緩慢頂入前盾。

注意：鉸接密封的安裝和防護(hù)，按要求安裝鉸接密封和鉸接壓板，安裝到位后，進(jìn)行鉸接油缸的連接。

4.13 頂管主機(jī)前移

頂管主機(jī)及其附屬裝置安裝完成后，為滿足管節(jié)的安裝需求，啟動(dòng)頂推裝置將U型頂鐵和頂管主機(jī)一起前移1m。

(1)推移前將軌道上涂抹黃油，減少盾體前移時(shí)主機(jī)與軌道的摩擦阻力。

(2)在頂管主機(jī)步進(jìn)前檢查主機(jī)與軌道的接合面，將接合面棱角打磨干凈，使盾體與軌道以線性接觸。

(3)頂管主機(jī)推移時(shí)，速度控制在1-2CM/分鐘，油缸速度必須同步。

(4)推移時(shí)緩慢進(jìn)行保證頂管主機(jī)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑，可在主機(jī)和鋼軌之間焊接防扭裝置。

5 組裝工藝注意事項(xiàng)

(1)各連接表面必須清潔無(wú)毛刺，采用手砂輪、砂紙打磨修復(fù)，并用棉紗清潔干凈。

(2)螺栓必須嚴(yán)格按照規(guī)定力矩進(jìn)行緊固。

(3)設(shè)備安裝必須按照示意圖位置安裝，并達(dá)到相應(yīng)規(guī)定。

(4)設(shè)備安裝必須小心進(jìn)行，防止并杜絕設(shè)備吊裝損壞。

[1] 《起重機(jī)械安全監(jiān)察規(guī)定》國(guó)家質(zhì)監(jiān)局〔2006〕92號(hào).中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2] 《起重機(jī)械安全規(guī)程》GB6067.1-2010.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3] 《起重機(jī)械設(shè)備安裝工程及驗(yàn)收規(guī)范》GB50278-2010.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[4] 《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》JGJ276—2012.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[5] 《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》JGJ 33-2012.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.