天津6號線盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)吊裝方案(天拖~鞍山)

天津地鐵6號線工程土建施工第17合同段鞍山西道站天拖站盾構(gòu)區(qū)間工程,盾構(gòu)機吊裝、吊拆方案,中鐵一局集團天津建設(shè)工程有限公司二一五年一月,主要匯報內(nèi)容,一、工程概況二、區(qū)間隧道工程總體籌劃圖三、現(xiàn)場條件四、周邊環(huán)境概況及吊車布置五、現(xiàn)場準備工作六、盾構(gòu)吊裝主要參數(shù)七、主要吊裝設(shè)備選擇,八、地基承載要求驗算九、吊機索具配備十、吊耳焊接及強度驗算十一、盾構(gòu)機吊裝順序十二、盾構(gòu)分體吊裝施工十三、盾構(gòu)機吊拆施工,2020/5/5,3,一、工程概況,天津地鐵6號線工程土建施工第17合同段共2站3區(qū)間，本次盾構(gòu)機吊裝、吊拆方案僅針對鞍山西道站天拖站區(qū)間編制。鞍山西道站天拖站區(qū)間全長535.475m，區(qū)間左右線平行布設(shè)。線路起于南起天拖站，沿紅旗路下北行，最后到鞍山西道站。目前，車站盾構(gòu)機下井所需的條件已基本完成。,二、區(qū)間隧道工程總體籌劃圖,由于盾構(gòu)機正在維修，開始掘進日期計劃暫定以上時間，根據(jù)實際情況進行調(diào)整。,三、現(xiàn)場條件,天拖站北端頭井為盾構(gòu)始發(fā)井，位于紅旗路與保澤道交口處，沿紅旗路南北向布置，始發(fā)工作井平面尺寸為：14.78.15m（井內(nèi)襯壁），預(yù)留盾構(gòu)吊裝孔平面尺寸為117.5m（凈空），隧道始發(fā)處的地面標高為+3.25m，左、右行線洞門中心標高均為-9.64m。車站總長284.3m，標準段寬度為20.7m，盾構(gòu)段寬度為24.7m，標準段高度為13.51m，盾構(gòu)段高度為15.21m。車站為地下兩層三跨結(jié)構(gòu)，為島式車站，站臺寬度12m，車站圍護結(jié)構(gòu)采用800mm厚地連墻，車站盾構(gòu)井段側(cè)墻采用800mm厚混凝土。,3.1端頭概況,鞍山西道站南端頭井為區(qū)間盾構(gòu)接收井，位于紅旗路與鞍山西道交口處，沿紅旗路南北向布置，盾構(gòu)接收工作井平面尺寸為14.38.15m（井內(nèi)襯壁），預(yù)留盾構(gòu)吊裝孔平面尺寸為117.5m（凈空）。隧道始發(fā)處的地面標高為+3.25m，洞門中心標高為-9.64m。車站總長223.3m，標準段寬度為22.7m，盾構(gòu)段寬度為26.7m，標準段高度為13.51m，盾構(gòu)段高度為15.21m。車站為地下兩層三跨結(jié)構(gòu)，為島式車站，站臺寬度12m，車站圍護結(jié)構(gòu)采用800mm厚地連墻，車站盾構(gòu)井段側(cè)墻采用800mm厚混凝土。,鞍山西道站天拖站區(qū)間采用三菱制造的土壓平衡盾構(gòu)機進行施工。三菱盾構(gòu)機主體設(shè)備由刀盤、前盾、中盾、盾尾組成；后置配套設(shè)備有連接橋、管片拼裝機、螺旋輸送機及后續(xù)臺車。盾構(gòu)機外徑為6340mm，盾構(gòu)總重約450t，大構(gòu)件質(zhì)量分別為前盾98t、中盾85t、刀盤35t。其主要部件尺寸如下表：,3.2盾構(gòu)機情況,四、周邊環(huán)境概況及吊車布置,本區(qū)間始發(fā)、接收端頭距道路兩側(cè)建筑物均較遠，對盾構(gòu)吊裝、解體拆吊施工無影響。盾構(gòu)井路面硬化條件：鋼筋14200網(wǎng)格狀布置，砼強度等級為C25，厚度為300mm；端頭盾構(gòu)出洞地基加固采用了850600三軸攪拌和800500雙高壓旋噴，大大優(yōu)化了端頭井處場地的地基承載條件。,天拖站北端頭始發(fā),鞍山西道站南端頭接收,五、現(xiàn)場準備工作,安裝井上、井下照明應(yīng)該滿足工作要求。自來水管應(yīng)接至井口及井下。動力電源380V，容量300A以上應(yīng)配置至井口。隧道內(nèi)車架軌道與管片平板車軌道鋪設(shè)完畢，準備2部平板車。提供始發(fā)井吊車停放的場地和大件運輸車輛通過的施工道路；井口準備延長用軌道410m，車架及平板車軌枕各15套。,上下井有可供利用的扶梯。盾構(gòu)停止位置確定準確（滿足螺旋輸送機尾部與井口邊緣的平距為3m以上）。井口場地能滿足停吊車的同時，并具有相當承載力。確保運輸用大平板貨車能夠場內(nèi)按要求移動的場地。準備臨時托物用木枕木20根及木方20根。準備6張防雨布（20尺16尺）。需在中板提供多個孔用于安裝葫蘆吊點。,五、現(xiàn)場準備工作,六、盾構(gòu)機吊裝主要參數(shù),六、盾構(gòu)機吊裝主要參數(shù),六、盾構(gòu)機吊裝主要參數(shù),七、主要吊裝設(shè)備選擇,吊裝所需材料機具清單,500T汽車吊性能表（單位：T）,200T汽車起重機性能表（單位：T),吊裝方法,汽車吊試吊,吊裝方法,汽車吊雙機翻轉(zhuǎn),汽車吊雙機翻轉(zhuǎn)后狀態(tài),八、地基承載要求驗算,在500T吊機每側(cè)鋪設(shè)規(guī)格為2500mm*2500mm*20mm鋼板基箱，使吊車支腿受力通過基箱和砼墊層均勻擴散至地基深層土上。起吊時地基承載力驗算（按最大件前體重量98T計算）吊機重量：96T;配重：135T前體重量：98T;其他：4T合計:333T式中：T=P+Q，P為吊車自重加配重，Q為起重量；為吊臂工作方位角，M=QR（吊裝半徑R按10m計算）。Rmax=1517.1kN。,八、地基承載要求驗算,吊車路基箱承力面積為2.5m2.5m=6.25吊車坐落位置路面采用單層鋼筋網(wǎng)、C25混凝土硬化30cm，硬化混凝土路面按照擴大基礎(chǔ)考慮，以路基箱每側(cè)擴大30cm計算：承力面積為（2.5+0.32）（2.5+0.32）=9.6硬化路面以下為經(jīng)過夯實處理的雜填土層，其地基承載力特征值按180kPa計算。則地基承載力為1517.1kN/9.6=158.0kPa180kPa，滿足要求。,九、吊機索具配備,鋼絲繩選用及計算（1）637+1-656m鋼絲繩使用部位：前盾、中盾、刀盤。前盾（中盾）：，滿足要求。式中：0.82為鋼絲繩荷載不均勻系數(shù)，4為鋼絲繩根數(shù)，2580為鋼絲繩的破斷拉力，75.5為鋼絲繩的吊裝角度,98T為前盾重量，1770為鋼絲繩公稱抗拉強度級別，中盾以此為例。刀盤：，滿足要求。式中：0.82為鋼絲繩荷載不均勻系數(shù)，2為鋼絲繩根數(shù)，2580為鋼絲繩的破斷拉力，75.5為鋼絲繩的吊裝角度,35T為刀盤重量，1770為鋼絲繩公稱抗拉強度級別。（2）637+1-65mm14m鋼絲繩使用部位：前盾、中盾、刀盤翻身，螺旋機、拼裝機。前盾（中盾、刀盤）翻身：，滿足要求。式中：0.82為鋼絲繩荷載不均勻系數(shù)，2為鋼絲繩根數(shù)，2580為鋼絲繩的破斷拉力，81.8為鋼絲繩的吊裝角度，在翻身時200T吊車所使用的鋼絲繩要承受一半重量，為49t，1770為鋼絲繩公稱抗拉強度級別，中盾、刀盤以此為例。拼裝機（螺旋機）：，滿足要求。,九、吊機索具配備,式中：0.82為鋼絲繩荷載不均勻系數(shù)，2為鋼絲繩根數(shù)，2580為鋼絲繩的破斷拉力，60為鋼絲繩的吊裝角度,16T為拼裝機重量，1770為鋼絲繩公稱抗拉強度級別，螺旋機以此為例。（3）637+1-3010m鋼絲繩使用部位：盾尾。盾尾：，滿足要求。式中：0.82為鋼絲繩荷載不均勻系數(shù)，4為鋼絲繩根數(shù)，567為鋼絲繩的破斷拉力，67.3為鋼絲繩的吊裝角度,16T為盾尾重量，1770為鋼絲繩公稱抗拉強度級別。卸扣選用盾構(gòu)機刀盤、前盾、中盾吊裝卸扣的選用按盾構(gòu)最重部件前盾考慮，構(gòu)件重98t，采用四個吊點，每吊點為24.5t，卸扣選用55t；輔助吊點每吊點為25.5t,卸扣選用35t，均滿足施工要求。其余構(gòu)件最大重量16t，均選擇35t卸扣，滿足施工要求。,吊運工機具明細表（部分）,十、吊耳焊縫強度驗算,（1）盾體吊耳設(shè)計及加工制作說明盾體各部件重量：刀盤總重35T、前盾總重98T，中盾總重85T，尾盾總重16T。前盾、中盾、尾盾起吊吊耳各四個，并關(guān)于盾體重心對稱布置，每個吊耳設(shè)計載荷40T。所有吊耳焊縫焊接質(zhì)量評定按GB/T12469執(zhí)行，焊縫外形尺寸應(yīng)按GB/T7949執(zhí)行，并按GB1134589超聲波探傷記錄表填寫有關(guān)探傷報告。,起吊工況示意圖,吊耳簡化模型圖,（2）吊耳模型簡化,前盾焊接工藝圖,吊耳受力圖,在起吊過程中吊裝鋼絲繩長度不小于6m,根據(jù)受力模型可知，角焊縫主要承受與焊縫長度方向垂直的力作用，取受力最大的前盾（最重構(gòu)件98t）焊縫進行強度驗算：前盾主吊耳采用氣體保護焊，主體材質(zhì)為Q235B，板厚50mm，焊縫類型為角接，坡口型式為K型，焊縫長度為400mm。焊縫受到的拉力N=980KN/4=245KN；焊縫受到的剪力為N/tan67=104KN；焊縫的有效厚度he=0.7hf=0.750=35mm，hf為較小焊腳尺寸；焊縫的計算長度lw=焊縫實際長度-2hf=250-250=150mm；因為焊接牌號為Q235B鋼，角焊縫的強度設(shè)計值遠遠大于焊縫的強度，所以焊縫強度滿足要求。（因為焊縫直接承受動荷載，所以端焊縫強度增大系數(shù)f=1.0）,（3）焊縫強度驗算,吊耳采用臥式容器板式吊耳（HP型），盾體前盾、中盾、盾尾各4個，刀盤2個，盾體翻身用的吊耳共2個。吊耳均采用Q235B低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼厚鋼板氣割制成。吊耳寬50mm，長400mm，高度300mm。焊接采用TFW-308L型焊絲（二氧化碳保護焊，焊縫抗拉強度580MPa），焊縫高度超出吊耳厚度至少10mm，吊耳焊接方位與鋼絲繩受力方向保持一致，避免產(chǎn)生過大彎矩及剪切力。,（4）吊耳分析校核,吊耳、焊縫及受力關(guān)系示意,上述盾體吊耳布置相同，最大荷載為吊裝前盾98t時的4個吊耳，故按照該情況進行最不利計算即可，其余重量較前盾輕，均以前盾計算為準。根據(jù)低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范（GB/T1591-2008）查知，Q235B低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼厚鋼板（40mm）允許抗拉強度為：=370MPa,允許抗剪強度=580MPa。計算承載力按照不小于卸扣承載力35t考慮。對吊耳承載能力進行簡化計算如下：1）吊耳最小截面承載力：,即吊耳最小截面承載力大于卸扣強度，滿足要求！2）焊縫截面承載力：滿足要求，焊縫強度按照580MPa考慮。3）考慮到吊耳不可能完全軸向受力，對焊縫抗彎強度進行簡化計算：吊耳焊縫截面最大彎矩：焊縫最小截面矩（彎矩作用在短邊方向）：,焊縫最大彎曲應(yīng)力：,通過計算，即使不考慮加固板情況下，吊耳及吊耳焊縫均滿足要求！式中：T吊耳水平方向簡化分力；h吊耳高度300mm；M吊耳水平分力產(chǎn)生的焊縫彎矩；A焊縫及吊耳最小受力截面積；焊縫及吊耳材質(zhì)允許應(yīng)力；ab吊耳焊縫輪廓截面尺寸。綜合以上分析，在吊耳加工、焊接制作過程嚴格按照相關(guān)標準進行，吊裝時嚴格按照相關(guān)吊裝要求吊裝時，吊耳設(shè)計完全滿足盾體吊裝能力要求。,（5）扁擔梁強度計算,扁擔梁一頭受鋼絲繩向下的拉力G/4，斜向上的鋼絲繩斜拉力，根據(jù)鋼絲繩長度及扁擔長度和吊耳位置，兩個吊耳間距等于扁擔梁長度，吊點的垂直向下的投影在扁擔梁中心，可知斜向上的鋼絲繩的拉力等于：,吊重對扁擔梁的軸向壓力N：,十一、盾構(gòu)機吊裝順序,吊車架：6#、5#、4#、3#、2#、1#組裝設(shè)