长沙地铁盾构机吊装方案

目 录

一、编制依据 .......................................................................................... - 2 -

二、工程概况 .......................................................................................... - 3 -

三、组织架构体系 .................................................................................. - 3 -

四、盾构机主要构件 …………………………………………………-4-

五、吊装施工 .......................................................................................... - 7 -

六、质量措施 ........................................................................................ - 15 -

七、安全保证措施与文明施工 ............................................................ - 15 -

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长沙地铁2号线13标盾构机吊装方案

一、编制依据

1、GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》 2、TJ321(一)-95《机械设备安装及验收规范》

3、日本土木学会主编《隧道标准规范（盾构篇）及解说》 4、《机械设备安装手册》中国建筑工业出版社 5、GB5306-85《特种作业人员安全技术管理规则》

6、《建筑安装工程安全技术规程》、《建筑安装工人安全技术操作规程》、《建筑施工高处作业安全技术规程》

7、GB50194-93《建筑工程施工现场供用电安全规范》 8、JGJ46-2005《建筑施工临时用电施工组织设计及标准电箱》 9、GBJ147-90《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》 10、GB50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 11、DJ-OHS-4.4.6-5《消防管理程序》

12、JGJ79-2002，J220-2002《水泥搅拌桩设计计算公式》 13、《关于成层土地基极限承载力的计算方法》 迈耶霍夫、汉纳 14、长沙市地铁2 号线施工文件及施工设计图

15、海瑞克公司盾构机安装使用说明书、盾构机吊装清单 16、《大型设备吊装工程施工工艺标准》 （SH/T3515-2003） 17、《工程建设安装工程起重施工规范》 （HG 20201-2000） 18、《汽车起重机和轮胎起重机安全规程》 （HG 20201-2000）

19、抚挖重工QUY250型250T履带式吊车和徐工QAY160型160T汽车式吊车的使用说明书以及机械性能表

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二、工程概况

2.1 工程概况

本标段拟采用两台海瑞克生产的盾构机进行隧道施工，盾构机为超大型设备，由刀盘、前体、中体、后体、连接桥、各台车组成，单台总长度为80米，单台总重量约450t。盾构机不能自行运载及起降至施工地下井，需要吊装设备降至施工地下井，本方案即为对盾构机各构件在吊装下井的施工组织设计。

2.2 工程特点

1) 本工程盾构机分体吊装，吊装时吊车最大作业半径在10m左右，最大起重量为98t，设备之大作业半径之远是本工程的重点与难点。

2) 设备在地下井，高度大过6m为高空作业，为施工的难点。

3) 多个大吨位部件需在地面由运输存放姿态翻转90°再下井，此工序为施工难点。

三、组织架构体系

3.1 组织架构

项目负责人 技术负责人 指挥员 协调 安全主任

运输组 吊装组 机械组 指挥组 3.2 各级人员主要职责

(1) 项目负责人：对工程全面负责，在组织工程施工中，制定措施，确保施工处于受控状态，工程质量达到合同要求，对工程的质量、安全负全面责任。

(2) 项目技术负责人：提供吊装过程中的技术指导，负责吊装过程的技术交底、车辆进行检查工作，保证过程施工始终处于受控状态。

(3) 协调员：在施工过程中对内外进行沟通协调，使整个工程顺利完成。 (4) 安全员：对施工过程中的吊装安全、文明施工临建等进行综合管理，制定各种

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安全技术措施，对工程安全生产目标进行控制，负责对施工过程中的安全技术交底。

(5) 指挥员：对施工范围内的进度进行具体管理、调度，吊装操作指挥。

4.1 盾构机主要部件重量和吊机起重参数对比一览表

本标段盾构机单台总长度为80 米，单台总重量约450t，共分为刀盘、前体、中体、后体、连接桥和后配套台车等。

表4.1 盾构机主要构件参数 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名称 刀盘 前盾 中盾 盾尾1 盾尾2 盾尾3 连接桥 螺旋输送机 管片拼装机 拼装机导轨 1号台车 2号台车 3号台车 4号台车 5号台车 其他相关材料和配件 长×宽×高(mm) 6280×1400 6250×3100 6240×3300 6230×3200×3700 5150×1300×3700 3800×650×3700 1250×2500×2200 12150×1800×1600 4430×3900×3230 5650×2270×2100 9000×5100×3450 9000×5100×3450 9000×5100×3450 9000×5100×3450 9000×5100×3450 重量(T) 55 92 85 13 7 4 6 20 16 9 28 31 20 20 20 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.2 吊机选择

本次吊装采用一台QUY250液压履带式起重机和一台QAY160全地面起重机配合完成，。主要设备名称性能、尺寸： 4.2.1 QUY250液压履带式起重机 1）、主提升设备：QUY250液压履带式起重机；

2)、工况：21.2m重主臂及额头副臂工况； 3）、额定起重量：此工况最大额定起重量为200T/5.9m； 4）、作业半径：5.0~22.0/m

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5）、占地尺寸：9365/7600/mm； 6）、尾部回转半径：6100/mm； 7）、接地比压：1.14~136 kg/cm2

4.2.1 QAY160全地面起重机

1）、辅助提升设备：QAY160全地面起重机； 2）、额定起重量：160/T； 3）、作业半径：3~52/m； 4）、支脚全伸占地尺寸：8700/15900/mm； 5）、尾部回转半径（平衡重）：4850/mm；

4.3 吊装场地地基强度情况验算

(1) 根据盾构始发井端头加固方案提供的资料表明，承载面下部是Φ800咬合150的梅花型布置水泥旋喷桩，并在地面铺垫30mm厚钢板加固处理。

计算按建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002、J220-2002）中水泥旋喷桩设计计算公式：

nmAAe (10.2.3---1)

RkdfcukApdkn (10.2.3---2)

RdhiqsiApqpi1 (10.2.3---3)

式中Ae——单根桩承担的处理面积；

Ap——桩的平均截面积；

Rdk——单桩竖向承载力标准值，可通过现场载荷试验确定； fcuk——桩身试块的无侧限抗压强度平均值； η——强度折减系数，可取0.35～0.50； d——桩的平均直径；

n——桩长范围内所划分的土层数； hi——桩周第i层土的厚度；

qsi——桩周第i层上的摩擦力标准值，可采用钻孔灌注桩侧壁摩擦力标准值； qp——桩端天然地基土的承载力标准值

根据计算结果可知，履带吊机活动范围的地基承载力为135.75Kpa。 (2) 吊机重量： 210 t

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被吊物最大件（前体）重量：92 t 合计： 302 t (3) 将端头80m2 作业地面范围作以下改造：

在地表上铺垫一层2～3cm 厚的细沙层，将30mm厚钢板依次铺设在沙层上，使履带吊机受力均匀，确保吊装施工安全。

(4) 吊机履带作用于地面的范围：（钢板尺寸：8m×2.5m） 8m×2.5m×2 =40m2

需要的地基承载力：308t/40m2=7.7 t/m2=77kpa，即每平方米承重7.7吨。 77Kpa×1.5 =115.5kpa＜135.75kpa

该地基承载力可通过钢板均匀扩散至深层地基土上。据理论计算，当履带吊机自重加上起吊最重前体时地基的承载力安全系数己达到1.5，完全满足吊装安全作业的要求。

4.4 吊装所需材料、设备和工具要求 4.4.1钢丝绳及卸扣的选择

1、吊车工作时起重量验算参照表4.1。 2、钢丝绳选用

盾构机的前盾、中盾、盾尾有四个吊点；刀盘有二个吊点。

盾构机的前盾、中盾、盾尾钢丝绳的选用按盾构前盾考虑，构件加吊具吊索重93T（以下近似采用100t计算），长6.3m，宽6.3m，高3.4m。采用四个吊点，每吊点为25T，应选用型号为6×37+1－170kg/mm2－60.0mm、4只头、长度为14m的钢丝绳一付，查资料可知其破断拉力为266.5T。安全系数K=266.5/25=13.3>8~10倍 ,满足施工要求。

盾构机的刀盘构件重55T，长6.3m，宽6.3m，高1.8m。采用二个吊点，每吊点为28.75T，应选用型号为6×37+1－170 kg/mm2－60.0mm、4只头、长度为14m的钢丝绳一付，查资料可知其破断拉力为266.5T。安全系数K=266.5/28.75=9>8~10倍 ,满足施工要求。

其他构件最重为31T，采用四个吊点，每吊点为7.75T，应选用型号为6×37+1－170 kg/mm2－39.0mm、4只头、长度为15m的钢丝绳两付，查资料可知其破断拉力为78.68T。安全系数K=78.68/5>8~10倍 ,满足施工要求。

3、卸扣选用

盾构机的前盾、中盾、盾尾有四个吊点；刀盘有二个吊点。

盾构机的前盾、中盾、盾尾卸扣的选用按盾构前盾考虑，构件重100T。采用四个吊点，每吊点为25T，应选用美式弓型2.5寸卸扣, 卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及调质热处理,美式弓型2.5寸卸扣直径为69.85mm,额定负荷为55T，大于25T，满足施工要求。

盾构机的刀盘重55T。采用二个吊点，每吊点为25.25T，应选用美式弓型2.5寸卸扣,

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卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及调质热处理,美式弓型2.5寸卸扣直径为69.85mm,额定负荷为55T，大于25.25T，满足施工要求。

五、吊装施工

5.1 吊装前准备工作

5.1.1 井下准备工作

接受盾构井并清理 测量班投点放线 安装托架并测量固定 完成井下准备工作 在托架上铺设管片，底板范围内铺设轨道并定位 图5.1 准备工作流程图

1）始发架的安装

测量投点后，始发架分前后两段放在井下托台上。两段轨面必须在同一水平面上，符合盾构机始发定位的要求，前后两段轨架必须固定在地面上。在始发洞门口安装完毕的始发托架，经测量定位后焊接牢固。

2）始发井隧道内按台车行走范围中心线和盾体位置铺设符合要求的两对路轨（轨距分别为900mm，2080mm），从开挖面向后铺设轨道的距离应大于80m。并在始发托架上铺设管片，将路轨按固定轨距前后水平延伸至始发洞门口。

3）各种工具、使用材料、安装用辅助设备下井就位。 5.1.2 地面准备工作

1）地面把各节拖车装好车轮，并在车轮附近用 14b 槽钢焊接支撑左右，焊接支撑后保证左右车轮中心距为2080mm。

2）各号拖车相连接的管线做好编码记号，整齐堆码在将要布置的相应拖车走道板上，连同拖车一起吊下井，以方便盾构机组装的有序进行。 5.1.3其他准备工作

1）盾构机各部件运输、摆放到位。合理布置场地，安排专人做好防雨准备，随机工具和工装特别照看和回收。台车和连接桥做到进场后立即组织卸车并配合组装人员进行轮子的装配，并及时下井。

2）始发井内需具备完善的排水、照明、换气和自来水供应。

3）为防止整体吊装时发生变形，用左右连接件（临时）支撑台车底部。 4）后续台车上的皮带输送机，连同后续台车一起吊入。

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5.2 盾构机吊装

5.2.1 盾构机吊装工序流程图

现场场地准备

安装螺旋输送机 拆托架上轨道 履带吊进场 检查托架及轨道 电瓶车下井 吊装5至1号台车 吊装连接桥 螺旋输送机下井并牵引到连接桥下方 中盾下井并后移 前盾下井、人仓下井 后移前盾与中盾连接 刀盘下井 连接刀盘 盾体整机前移 安装拼装机 尾盾就位 将主机与连接桥、台车连接 安装反力架 - 8 -

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图5.2 吊装工艺流程图

按质量标准自检自验 图5.3 分部工艺流程图 工序衔接按吊装逐段校正 正常吊装架设 试吊检查 运装车定位 吊装人员到位 250T吊机定位 吊机进场并停放 施工技术准备 吊机道路及停机位置地基检查 吊机机械设备检查及试运转 施工技术交底 5.2.2 下井吊装过程

（1）、始发托架吊装

始发托架长是10m，宽是5.4m,井口长11.5米左右，宽是7.5米 。始发托架下井后的中心与洞门的中心在一线上，与始发线路完全符和，在托架上铺设电瓶车和台车轨道以使台车下井后往车站里推进。

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长沙地铁2号线13标盾构机吊装方案 盾构支撑架吊装盾构支撑架始发台 图5.4 始发托架下井示意图 （2）、铺轨、电瓶车下井 在始发托架上及车站底板铺上轨距为900mm和2000mm轨道120米，钢轨间距以保证电瓶车和拖车可以在上面顺利运行，轨道完成后把电瓶车吊下井放在轨道上，为台车后移提供动力。 （3）、台车、连接桥下井 按反顺序5#到1#依次吊后配套台车下井，台车下井后进行连接桥吊装下井。连接桥吊装下井前应焊接连接桥临时支腿，保证桥架后移方便。二号桥架与一号台车连接后牵引至车站标准段（中板下方），同法吊装一号连接桥。 台车下井时一定要将该台车范围内部件如水箱、风筒等全部放置就位，经技术人员确认才能吊装下一节。 一号台车二号台车三号台车四号台车 - 10 - 长沙地铁2号线13标盾构机吊装方案

图5.5 台车下井示意图

（4）、螺旋输送机下井

螺旋输送机吊装选用250T履带式液压吊车，当平板车把螺旋输送机运至工地，停放到吊装最佳位置，选择合适的位置系上两条起吊平衡索，先把它微微吊起，然后将平板车开走，250T履带吊把螺旋输送机缓缓吊到距始发井1m处时把管片车放在下面，螺旋输送机按要求放在管片车并焊接好，后移到拖车下方位置。

（5）、吊装中盾

中盾吊装机型选用250T履带式液压吊车和160T的汽车吊，中盾是竖直放在地面, 选择合适的位置系上两条起吊平衡索，先把盾构部件微微吊起，再提升250T履带式液压吊车一侧的4个吊点，慢慢放下160T一侧的2个翻身吊点，使部件翻至水平位置，260T履带式液压吊车通过旋转、起落臂杆把中盾缓缓吊到距始发井1m处停止，此时一定要保证中盾的水平和垂直，缓慢放至始发架上。在盾体两侧上焊接牛腿，在始发架上装上活动牛腿，用备好的80T的分离式液压千斤顶向后推到现场要求的位置。 中体一号台车二号台车三号台车 图5.6 中盾下井示意图 （6）、吊装前盾

前盾包括刀盘驱动。前盾吊装方式与中盾一样。250T履带式液压吊车把前盾缓缓吊到距始发井1m处停止，此时一定要保证前盾的水平和垂直，缓慢放在始发架上。

在盾体两侧上焊接牛腿，以便将前盾推至中盾处（满足前盾和中盾的机械装备图要求，即销子定位和螺丝联接）与中盾进行组装。待组装负责人确认组装完成，用80T的分离式液压千斤顶将前盾、中盾推向开挖端，保证刀盘的组装距离3.5米。

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长沙地铁2号线13标盾构机吊装方案 前体中体一号台车二号台车三号台车 图5.7 前盾下井示意图 （7）、吊装刀盘 刀盘包括刀具和回转接头。在井上安装好刀具和回转接头，刀具为硬岩刀具（滚刀/齿刀）重55T。刀盘起吊也需采用抬吊方式翻转刀盘（吊装方式与中盾一样）。选用一台250T履带式吊车将刀盘竖直吊稳，刀盘下井后，将其慢慢靠向前盾，回转接头穿过主轴承，在土舱里焊接两个耳环，用两个2T的导链拉住刀盘，把前盾和刀盘的螺栓孔位及定位销（机械装备图要求尺寸）完全对准后，再穿入拉伸预紧螺栓，按拉伸力由低到高分两次预紧螺栓，待组装负责人确认预紧完毕，解索待吊下一构件。 前体中体一号台车二号台车三号台车 图5.8 刀盘下井示意图 （8）、拼装机下井组装 拼装机导轨在地面组装好后下井。用一台160T汽车式吊车把拼装机导轨平衡吊起，拼装机导轨应呈水平。待组装队伍确认螺栓紧固完成，在组装拼装机导轨时，平板车把拼装机运到工地。用一台250T履带式吊车缓缓吊到井下（吊装程序与中盾一样），找准机械装配位置尺寸，让拼装机组装在拼装机的导轨上，上好该固定位置的螺栓及销子（与- 12 -

长沙地铁2号线13标盾构机吊装方案 拼装机导轨螺栓要求一样）。 在尾盾下部就位后需要将反力架下部就位，以不影响连接桥与拼装机梁连接和安装螺旋输送机为标准，并临时固定。 盾尾 前体中体一号台车二号台车三号台车 图5.9 拼装机吊装示意图 （9）、组装螺旋输送机 把螺旋输送机推到需要吊点位置，250T履带吊按螺旋输送机的自身前后两吊点，基本按螺旋输送机组装的角度23度吊起来，缓慢的从拼装机的内圆斜插入，到一定的吊装位置解掉前吊点，再用导链吊住螺旋输送机的前端（中盾的门架）的位置缓慢移到前盾螺旋输送机法兰，完成滑槽安装，定位销（机械装备图要求尺寸）完全对准，锁片螺栓紧固完毕后，解索待命。 螺旋输送机一号台车二号台车三号台车 图5.10 组装螺旋出土器

（10）、吊装反力架

反力架结构长7.8米左右，宽6.3米左右。在后配套与主机连接前，先将反力架底部横梁安放在反力架安装的大概位置，待尾盾安装完成后，进行反力架精确定位并焊接。

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长沙地铁2号线13标盾构机吊装方案 吊装反力架一号台车二号台车三号台车 图5.11 反力架吊装

5.2.3 吊装方法

（1）下井原则

凡不影响到运输和下井工作的零部件，应连同各自的台车吊装下井（必须做好固定的工作）；凡对下井有影响的台车零部件应拆下，在该车下井后，随即下井并马上按要求组装。

（2）试吊方法

A、起吊物件应有专人负责，统一指挥。指挥时不准戴手套，手势要清楚，信号要明确，不得远距离指挥吊物。

B、起吊过长过大等大型重吨位物件时，必须先试吊，离地不高于0.5米，经检查确认稳妥，并用围绳牵住吊物保持平稳，方可指挥起吊运行。要求试吊2次方可正常吊运。本次施工试吊分两类：在下台车和盾体前分别选择六号拖车和中盾从地基承载力角度出发进行试吊;每一件部件下井前进行安全性试吊。

C、大型物件及分段翻身吊运前，应划出警戒区，检查各点受力情况及吊攀的焊接质量，并经试吊，确认安全可靠，方可指挥起吊翻身。

D、吊运物上的零星物件必须清除，防止吊运中坠落伤人。 （3）翻身施工方法

吊车平稳将盾体从平板车吊到地面后，需采用抬吊方式翻身构件进行吊装。构件翻

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身时250T履带式吊车与160T汽车式吊车将构件平衡吊起，构件吊至3~5m高时，吊住盾体尾部的160T汽车式吊车缓慢下钩，使构件自然下垂，此时250T履带式吊车完全吊稳构件。

（4）双机抬吊方法

考虑到井口的尺寸,螺旋输送机我们选用250T履带式吊车和160T汽车式吊车双机抬吊。两台吊车将螺旋输送机吊起，螺旋输送机与水平线夹角约70°，两台吊车缓慢移动到离开井口1m处停止。吊车通过起、落臂杆和旋转臂杆使螺旋输送机就位。两台吊车同时缓慢下钩。当螺旋输送机与管片车接触时，用手动葫芦将螺旋输送机拉进车站内。螺旋输送机完全放在管片车上，两台吊车松钩。

（5）下井时，应采用地上、地下两级指挥。凡不影响到运输和下井工作的零部件，应随同各自的台车运输、下井，下井前必须做好各部件的固定工作。凡对下井有影响的台车零部件应拆下，在该车下井后，随即下井并马上按要求组装。

六、质量措施

（1）、施工前组织有关人员进行熟悉图纸，方案以及进行技术交底。 （2）、构件在运输过程中，运输的支承点应按规定放摆。 （3）、构件在吊装过程中，吊点应按规定不得随意改动。

（4）、构件在吊装过程中，应把构件扶稳后，吊车才能旋转和移动。 （5）、构件在吊装过程中，严禁碰撞其它构件，以免损坏盾构机。 （6）、机械机具使用前应重新检查其机械性能，确保符合使用要求。

（7）、各件构件的吊装方法均为双机抬吊，因此根据实际情况，采用4点起吊（每台吊车2点），选用的4条钢丝绳长度必须一致，严禁有长短不一，以免起吊后造成构件扭曲变形。钢丝绳长度应与构件的夹角为70°，大大减少了构件的压应力。

（8）、各构件起吊后应呈水平。

（9）、各构件移动时应小心移动，速度应缓慢，以免损坏盾构机。

（10）、防止盾构基座结构破坏，基座必须由专业工程师检查钢结构尺寸、检查焊点质量。

七、安全保证措施与文明施工

（1）、进入施工现场必须戴安全帽，高空作业人员应佩戴安全带。

（2）、施工前安全检查员应组织有关人员进行安全培训及交底，开吊时安全工程师

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时时进行巡检。

（3）、吊车、拖挂机车行走路线应平整压实，基坑回填的地方应铺设20毫米厚钢板。 （4）、在规定的地点起吊，检查地面是否稳定；检查起吊半径；检查最大的起吊荷载；检查吊臂的长度是否在范围内，防止吊车倾覆；每个部件都应该试吊一次。确认没有任何问题后，拴挂缆风绳，随时控制吊件的姿态。

（5）、双机抬吊时要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配，并在操作时统一指挥，互相密切配合，整个抬吊进程两台吊钩应基本保持垂直状态。

（6）、指挥人员应使用统一指挥信号，信号要鲜明、准确，吊装下井时须采用井上、井下两级指挥，吊车司机应听从指挥。

（7）、在起重机操作时，由于吊装方式不正确、地面不稳定、吊具失效等，都会使吊装作业存在风险，因此，挂钩人员必须经过培训，有相关的证书。

（8）、开工前应检查工具、机械的性能。防止绳索脱扣、破断。 （9）、高空作业人员切勿急于求成，用力过猛，严禁向下丢掷工具。 （10）、在井下施工时应设置足够亮的灯光，满足现场施工的需要。

（11）、注意井口安全施工，井口铺设安全网，熟悉现场上下通道及作业、指挥平台。

（12）、组装、拆卸盾构机时应设置施工禁区，禁区有明显的标示，并安排专门警戒人员。

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