多用途組合式盾構門式起重機

王永波

上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

圖1 盾構門式起重機

盾構工法廣泛應用于城市軌道交通、海底和過江隧道等市政工程的建設。由于盾構機模塊重量大，如使用常規門式起重機吊裝盾構機上下井，需要對承載地面進行額外加固、鋪設軌道，其運輸和安裝十分困難，從施工準備到全部完成需12～15天時間[1]，因此目前我國普遍采用大噸位履帶式起重機或汽車吊抬吊施工進行盾構機的吊裝[2]。本文介紹一種可滿足不同工作條件要求的盾構門式起重機(見圖1),該機具有運輸和安裝方便、操作靈活簡單、軌下起升高度大等優點，且能替代履帶吊或汽車吊完成盾構機的組裝與拆卸工作。該產品已成功應用于某國外大深度海底盾構和城市隧道工程的施工[3]，一機多用,安裝儲存方便,安裝使用成本低、使用效率高。

2 機械性能優勢

2.1 軌距與高度可調，適應性強

該盾構門式起重機軌距和起升高度各有3種型式可調節，軌下起升高度可達60 m，最多有16種不同的組合模式，可以適應不同工程場地的盾構施工組裝拆卸要求。起重機總體參數見表1，起重機組合模式見表2。

2.2 穩定性好，抗震能力強

由表3可見，該起重機采用低輪壓雙軌設計(見圖2)，整機最大工作輪壓低于25 t，在55 m/s暴風狀態下的輪壓為13.1 t，對工作井的土建要求低，經濟性好。雙軌設計同時具有穩定性好的特點，門式起重機在安裝豎立過程中無需增加額外的纜風繩。地震系數按0.2 g設計，抗震能力強，符合地震多發國家的抗震要求。

表1 起重機的總體參數

表2 典型軌距與起升高度組合

表3 不同工況的輪壓

圖2 低壓雙軌大車設計

2.3 有效避免啃軌

啃軌現象是軌道式起重機普遍存在的問題，既降低了生產效率，又增加了維修成本，甚至會導致產生安全事故。盾構門式起重機運行場地軌道為臨時軌道,為節約成本，降低軌道的安裝要求,起重機的門腿采用一剛一柔的設計,可有效避免大車的啃軌問題。

2.4 快捷收纜裝置

起重機在拆卸和安裝過程中，電裝工作占用了大量人力和時間，為應對本設備進行不同的的軌距和高度組合，以及分段運輸組裝的工況，在剛性腿和柔性腿上部各設置了1個收纜器。其中剛性腿側采用減速電機驅動的收纜器搭配外接電源，柔性腿側采用手動(帶棘輪裝置)收纜器，使電纜的排裝變的容易和快捷。

3 電氣設計特點

3.1 遙控器操作

通常情況下，起重機吊裝過程中需要配備專職司機來完成操作。本起重機操控方式靈活,有遙控操作和電氣房操作2種操作方式，操作人員可在工作井內邊操作邊通過鋼腿橫梁上的LED顯示屏觀測吊載情況。無線遙控器能完成起重機的所有操作，設有電源開關按鈕、主鉤起升和下降、副鉤起升和下降、小車行走、大車行走及照明操控。因此起重機司機可以兼顧起重指揮的職責，操控安全性、經濟性和效率均有所提高。

3.2 電纜插頭連接

各接線箱上及部分需拆裝的燈接線、限位接線的電纜，均使用插頭插座連接方式(見圖3)，以適應門式起重機的快速組裝與拆卸的要求。

圖3 電纜插頭

3.3 扁電纜低壓供電

由于盾構門式起重機的工作場地需要經常隨著工程項目的變換而改變,從經濟性方面考慮,與起重機配套的土建工作需要盡可能小,占用工作井上的位置盡可能少。為此，起重機設計為直接接市電就可投入使用，不需要變電箱。供電電纜采用低壓扁電纜，減小了接線坑處電纜卷筒的直徑，節約了場地空間。

4 設計和制造難點

4.1 分段式設計

為便于運輸,對起重機進行分段設計，對各分段的重量和尺寸都需控制在小于普通公路運輸限制要求范圍內。小車架采用分片式設計，重量控制在30 t以內,鋼結構主梁和剛腿最大分段重量控制在22 t，長度最大11.5 m,便于常規平板車的運輸。門腿的分段結構采用法蘭螺栓連接,主梁的分段結構采用夾板高強度螺栓連接。為保證連接質量，兩種連接的螺栓孔使用配鉆的方法。

4.2 大容繩量多層纏繞卷筒

起重機最大軌下起升高度為80 m，起升卷筒多層纏繞層數達12層,為避免底層鋼絲繩因張力不夠而引起亂繩，造成事故,纏繞時須用張緊裝置張緊。鋼絲繩因穿繩時有預張緊,在卷筒上的排列保持整齊。

5 結語

多用途可變組合門式起重機，可有效降低對工作井邊的基礎加固要求，其安全性和效率均高于履帶吊和汽車吊,既可用于盾構機的組裝拆卸,也能用于盾構施工過程中的管片、渣土及其他附件的吊裝。分段式組合使構件的運輸變得容易,不需要封路限行,降低了城市交通道路的運輸負擔；較大的軌下起升高度使該設備能夠用于大深度的海底隧道工程。隨著水下隧道工程和城市軌道交通建設的日益增加，這種一機多用的多組合式盾構門式起重機必將得到廣泛應用。