一洞雙機(jī)TBM設(shè)備大件吊裝計(jì)算分析

摘? 要：TBM各結(jié)構(gòu)件不僅重量驚人，而且技術(shù)含量高，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要求具有高度的可靠性、安全性。因此整機(jī)的組裝是重點(diǎn)，尤其是大件吊裝，吊裝前確定其重量，并經(jīng)安全計(jì)算分析，選擇相匹配的吊具、索具，平穩(wěn)吊裝，做到萬(wàn)無(wú)一失。

關(guān)鍵詞：一洞雙機(jī);TBM;大件吊裝

中圖分類號(hào)：U45? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1工程概況

隧洞長(zhǎng)度38253m，開挖洞徑7.0m，縱坡i=1/2583，采用2臺(tái)TBM施工（TBM1、TBM2），其中：TBM1掘進(jìn)段17888m、輔助洞室730m、TBM2掘進(jìn)段19635m。隧洞中間設(shè)有一條交通運(yùn)輸支洞，支洞長(zhǎng)5152m。先期采用鉆爆法完成輔助洞室施工，TBM1和TBM2設(shè)備從支洞運(yùn)輸至輔助洞室，在洞內(nèi)完成組裝、調(diào)試、步進(jìn)并分別向上下游同時(shí)掘進(jìn)，并至終點(diǎn)樁號(hào)。

2組裝洞室布置

輔助洞室作為TBM組裝洞，全長(zhǎng)730m，包括：上游始發(fā)洞段20m、步進(jìn)洞段215m、后配套組裝洞段110m、主支洞交叉段40m、連接洞段10m、TBM安裝洞段100m、下游步進(jìn)洞段215m以及始發(fā)洞段20m。輔助洞室平面布置見圖1，TBM始發(fā)洞橫斷面見圖2，TBM步進(jìn)洞橫斷面見圖3。

3吊裝設(shè)備

后配套組裝洞段，斷面圓拱直墻型，凈寬11.7m、凈高14.4m，C30底板混凝土厚350mm，隧洞中心設(shè)置300×260mm（寬×深）導(dǎo)向槽。布置1臺(tái)QD30-5t橋式起重機(jī)，采用鋼結(jié)構(gòu)框架基礎(chǔ)，作業(yè)范圍84m，額定起重量30/5t ，跨度9.8m，起升高度10/12m，主要負(fù)責(zé)TBM后配套拖車及其附屬設(shè)備安裝，起重機(jī)布置見圖4。

安裝洞段，斷面蘑菇型，凈寬11.0m、凈高16.8m。C30底板混凝土厚400mm，兩側(cè)邊墻C35混凝土襯砌厚度600mm，隧洞中心設(shè)置300×260mm（寬×深）導(dǎo)向槽。布置1臺(tái)QE80t+80t橋式起重機(jī)，作業(yè)范圍100m，額定起重量80+80t ，跨度12.5m，起升高度12.0m，主要負(fù)責(zé)TBM主機(jī)、連接橋、噴混橋吊裝，起重機(jī)布置見圖5。

4“一洞雙機(jī)”組裝方案

2臺(tái)TBM設(shè)備在安裝洞室利用QE80t+80t橋式起重機(jī)先后完成主機(jī)組裝，TBM1主機(jī)、連接橋、噴砼橋安裝完成以后，步進(jìn)至上游步進(jìn)洞段，在后配套組裝洞利用QD30-5t橋式起重機(jī)完成后配套拖車組裝，邊步進(jìn)邊組裝。同時(shí)騰出安裝洞場(chǎng)地進(jìn)行TBM2主機(jī)、連接橋、噴砼橋安裝，TBM2主機(jī)與連接橋、噴砼橋安裝完成后步進(jìn)至下游步進(jìn)洞段，邊步進(jìn)邊組裝后配套拖車及其附屬設(shè)備拼裝。TBM設(shè)備總體組裝程序見圖6。

5大件吊裝計(jì)算

5.1設(shè)備大件重量

TBM整機(jī)長(zhǎng)度215m，從結(jié)構(gòu)上分為主機(jī)、連接橋、噴砼橋以及后配套拖車四部分，主機(jī)重量約600t，整機(jī)重量約1300t，主要大件重量尺寸見表1。

5.2刀盤吊裝

TBM設(shè)備大型部件主要包括刀盤、主驅(qū)動(dòng)、主梁、后支撐、連接橋等，不僅單件重而且尺寸大，其中以刀盤結(jié)構(gòu)、重量為最大，單重140t、尺寸φ7.0×2.1m，是整個(gè)設(shè)備組裝的重點(diǎn)。

整體刀盤運(yùn)輸進(jìn)洞，并確認(rèn)裝配關(guān)系，將刀盤水平置于安裝區(qū)域前端，裝運(yùn)時(shí)注意放置方向，即安裝時(shí)不再進(jìn)行翻身，豎直起吊后即可安裝。待TBM主機(jī)步進(jìn)裝置、底護(hù)盾、機(jī)頭架、主梁及后支撐安裝完成，最后進(jìn)行刀盤組裝。刀盤采用QE80t+80t橋式起重機(jī)吊裝，選用4條Φ64×4m的鋼絲繩及85t卸扣，每側(cè)的鋼絲繩采用對(duì)折成環(huán)的使用方法，長(zhǎng)度2.0m，分別吊裝到左右二側(cè)的吊鉤[1]。起吊前，刀盤下方墊枕木，檢查卸扣連接是否緊固可靠，兩側(cè)吊鉤同時(shí)起吊，將刀盤一端由水平方向緩慢抬升，使刀盤起吊至垂直位置，觀察兩大鉤受力顯示是否相同，全部檢查無(wú)異常后，垂直起吊0.2m，對(duì)準(zhǔn)機(jī)頭架前端，緩慢移動(dòng)，利用20t、10t導(dǎo)鏈輔助作業(yè)，待刀盤進(jìn)入止口后，用3t導(dǎo)鏈旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接環(huán)，以此來(lái)調(diào)整螺栓孔。先安裝刀盤上下6顆螺栓，再安裝左右6顆螺栓，緊固其12顆螺栓，再安裝其他所有螺栓，這時(shí)方可將鋼絲繩泄力并取下，刀盤吊裝見圖7[2]。

5.3安全計(jì)算

（1）起重量驗(yàn)算：

橋機(jī)額定起重量Q1=160t

最大起重量：Q2=k（m+q）=156.8t

式中：m—單件最大質(zhì)量，140t

q—吊具重量，2.5t

k—?jiǎng)虞d系數(shù)，取1.1

Q1=160t>Q2=156.8t，故滿足安全吊裝要求。

（2）起升高度驗(yàn)算：

刀盤高度7.0m，安裝高度0.2m，鋼絲繩與卸扣高度2.0m，吊裝就位工作間隙0.2m，提升高度9.4m，橋機(jī)最大起升高度12.0m，滿足安全吊裝要求。

（3）吊扣校核：

刀盤吊裝，選用2個(gè)85t的“Ω”卸扣連接刀盤起吊吊耳與起吊鋼絲繩，每個(gè)卸扣承擔(dān)的負(fù)荷為：

T=km/2

式中：m—單件最大質(zhì)量，140t

k—?jiǎng)虞d系數(shù)，取1.1

T=77t<85t，故滿足安全吊裝要求。

（4）鋼絲繩校核：

鋼絲繩規(guī)格：Ф64×4m、型號(hào)6×37+FC-1960纖維芯鋼絲繩，最小破斷拉力2650kN，即P=270.4t

刀盤重量140t，吊具重量2.5t

總負(fù)荷Q=140+2.5=142.5t

主吊鋼絲繩受力：

S=kQ/（4×sinβ）=1.1×142.5/（4+ sin90）=49.7t

式中：k—?jiǎng)虞d系數(shù)，取1.1

β—鋼絲繩水平夾角，90°

單根鋼絲繩最小破斷拉力P=270.4t

鋼絲繩安全系數(shù)：K=270.4/39.2=6.9，故滿足安全吊裝要求。

6結(jié)語(yǔ)

TBM各結(jié)構(gòu)件不僅重量驚人，而且技術(shù)含量高，涉及面廣，門類齊全，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要求具有高度的可靠性、安全性。因此整機(jī)的安裝必須嚴(yán)格符合構(gòu)件安裝規(guī)范要求和組件的性能特點(diǎn)，大件擺放時(shí)確認(rèn)部件裝配關(guān)系，吊裝時(shí)確定其重量，選擇相匹配的吊具、索具，起吊平穩(wěn)、做到萬(wàn)無(wú)一失，以保證設(shè)備正常運(yùn)行并充分發(fā)揮設(shè)備的優(yōu)良性能。

參考文獻(xiàn)

[1]GB8918-2006重要用途鋼絲繩[S].2006.

[2]SL 425-2017水利水電起重機(jī)械安全規(guī)程[S].2017.

收稿日期：2021-08-15

作者簡(jiǎn)介：許東（1975—），男，滿族，遼寧遼陽(yáng)人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：水利工程等。