王世昌

中鐵隧道股份有限公司

矩形頂管裝機技術

王世昌

中鐵隧道股份有限公司

頂管機組裝作為頂管施工首要工作，對施工影響重大，本文根據(jù)實際施工經(jīng)驗詳細介紹了頂管機組裝步驟，為相關工程提供參考。

頂管機;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、技術先進和發(fā)展前景廣闊等特點。頂管機作為施工的主要設備對施工過程至關重要，為保證頂管機吊裝安全、防止事故的發(fā)生；保證頂管機吊裝的合理工序、科學組織最大限度的節(jié)約工期和成本；保證頂管試組裝的質(zhì)量，確保后續(xù)頂管機掘進的順利。本文詳細介紹了頂管機組裝過程。

1 工程概況

本標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)劃隧道為機動車雙向四車道+非機動車道。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)劃標準和相交道路性質(zhì)，本標段下穿中州大道隧道工程道路設計標準為雙向四車道，單車道寬度為3.5m，隧道機動車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)非機動車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)頂管機進行隧道施工，分為機動車道和非機動車道隧道，頂管隧道長度為105米。工程地理位置如圖1。

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

根據(jù)場地和頂管機部件情況采用一臺250T履帶吊配合1臺90+90t門式起重機進行部件的翻轉(zhuǎn)與吊裝。

2 頂管組裝的重難點

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

表1 頂管機各部件尺寸及重量明細表

因場地限制，吊裝范圍和設備存放區(qū)域主要集中在始發(fā)井北側(cè)只有長26米、寬18米的區(qū)域內(nèi)，頂管機的進場順序和進場時間以及吊裝的順序和工序組織是本次組裝的難點。

3 頂管機吊裝作業(yè)

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

圖1 工程地理位置圖

1) 地面和井內(nèi)清理：將吊裝場地清理干凈，地面進行平整、對進場的設備擺放位置和門式起重機的行走位置用油漆畫好邊界線，貯備好頂管機的各種機具、材料。頂管井內(nèi)進行清空，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)臺施工檢查：按照工程部設計技術交底進行始發(fā)臺施工，施工完畢后進行復測，作好軌道的安裝和固定，確保隧道頂管機中線位置、軌道坡度確保頂管機下井各部件定位的準確性。

3) 排水、供電、照明準備：準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) 其它準備：安排專人做好防雨準備，有專人看守材料、機具、設備，準備足夠的應急物資和藥品以及通訊設施。

4 頂管組裝技術

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)，目前組裝場地為始發(fā)井與渣坑之間(門吊軌道間)，大小約為26*18米，頂管組裝場地布置見附圖1。

頂管部件進場主要分為五個階段，第一階段前盾進場，第二階段螺旋機進場，第三階段刀盤進場，第四階段盾尾進場，第五階段頂管機附屬裝置進場。

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 頂管機組裝

頂管機下井組裝前必須在始發(fā)臺的軌面上涂抹足量的潤滑脂，以減小主機移動時的摩擦阻力。

4.3 前盾下部安裝

前盾下部重162T，吊裝采用2臺小車起吊(進場時前盾上下部結(jié)合面朝上放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺小車大鉤上，另一頭掛在前盾下部吊裝孔內(nèi)的插銷上。前盾下部完全由90+90T門式起重機吊起后，在前盾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將前盾下部吊運至始發(fā)井內(nèi)的始發(fā)臺上，前盾距洞門5m左右，方便刀盤下井安裝，下井過程中各點由專人監(jiān)護。

圖3 前盾下部吊裝示意圖

注意：提前在始發(fā)臺和前盾下部做好標識定位(兩端)，吊裝放入時使盾體下部塊與始發(fā)臺的標示重合，要求測量工程師配合測量定位。

4.4 前盾上部安裝

前盾上部重153T，吊裝采用2臺小車起吊(進場時前盾上下部結(jié)合面朝下放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺小車大鉤上，另一頭掛在前盾上部吊裝孔內(nèi)的插銷上。前盾上部完全由90+90T門式起重機吊起后，在前盾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將前盾上部吊運至前盾下部面上，下井過程中各點由專人監(jiān)護。吊裝過程中注意接合面與密封的保護，采用液壓預緊扳手按照規(guī)定力矩將前盾上下兩部分的聯(lián)接螺栓擰緊。

4.5 螺旋機安裝

螺旋輸送機重6T，吊裝采用2臺小車起吊，使用2條Ф16m× 6m鋼絲繩分別掛于大鉤上，用2個5T卸扣連接在螺旋機兩端吊裝孔上，鋼絲繩與卸扣之間分別掛兩個5T的倒鏈。螺旋機由90+90T門式起重機吊起后，在螺旋機兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將螺旋機前端位置緩慢吊運至其與前盾下部結(jié)合面處，下井過程中各點由專人監(jiān)護。調(diào)整小車大鉤位置，再用兩個5T倒鏈調(diào)整輸送機法蘭位置，將螺旋機前端法蘭口和前盾法蘭口對接用螺栓連接。

4.6 刀盤安裝

刀盤單件重量 5T(含刀具)，吊裝采用兩臺小車起吊，使用4條Ф16m×6m鋼絲繩分布掛于兩個小車大鉤上， 2個5T卸扣分別連接到已焊接好的2個吊裝吊耳上。再將兩個5T卸扣分別連接到翻身吊耳上。兩臺小車緩慢起鉤至刀盤離地面1m左右，連接翻轉(zhuǎn)吊耳的小車大鉤停止提升，連接吊裝吊耳的小車的大鉤繼續(xù)提升，直至刀盤完成翻轉(zhuǎn)，解除翻轉(zhuǎn)吊耳上的鋼絲繩和卸扣，在刀盤兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將刀盤吊運至其與前盾結(jié)合面處，下井過程中各點由專人監(jiān)護。注意刀盤與前后的距離，調(diào)整刀盤位置使其與前盾法蘭相接，將刀盤法蘭與主驅(qū)動前面板、旋轉(zhuǎn)接頭固定好，檢查刀盤的安裝固定情況確認正確安全可靠之后松鉤解除鋼絲繩和卸扣，刀盤吊裝完成后， 用專用緊固工具緊固刀盤與主軸承連接螺栓。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：刀盤安裝順序為：先安裝后部靠下(紅色)的刀盤，然后安裝后部靠上(紅色)的刀盤，再安裝前部靠下(藍色)的刀盤，最后安裝前部靠上(藍色)的刀盤。

4.7 盾尾下部安裝

尾盾下部重60T，吊裝采用2臺小車起吊(進場時尾盾上下部結(jié)合面朝上放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺小車大鉤上，另一頭掛在盾尾下部吊裝孔內(nèi)的插銷上。盾尾下部完全由90+90T門式起重機吊起后，在前盾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將盾尾下部吊運至始發(fā)井內(nèi)的始發(fā)臺上(螺旋機下部)，下井過程中各點由專人監(jiān)護。

注意：提前在始發(fā)臺和盾尾下部用記號筆做好標識定位(兩端)，吊裝放入盾尾時，使盾尾下部塊與始發(fā)臺的標示重合，要求測量工程師配合，測量定位。

4.8 盾尾上部安裝

盾尾上部重62T，吊裝采用2臺小車起吊(進場時尾盾上下部結(jié)合面朝下放置)，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩，一頭分別掛于2臺小車大鉤上，另一頭掛在盾尾下部吊裝孔內(nèi)的插銷上。盾尾上部完全由90+90T門式起重機吊起后，在盾尾兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將盾尾上部吊運至盾尾下部面上，下井過程中各點由專人監(jiān)護。吊裝過程中注意接合面與密封的保護，采用液壓預緊扳手按照規(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臺小車起吊，使用2條Ф75mm×6m鋼絲繩掛于大鉤上，用2個50T卸扣連接。后靠背完全由90+90T門式起重機吊起后，在后靠背兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將后靠背吊運至始發(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臺小車起吊，使用4條Ф75mm×6m鋼絲繩分別掛于大鉤上，用4個50T卸扣連接。頂推裝置完全由90+90T門式起重機吊起后，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臺小車分別吊運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臺小車起吊，使用4條Ф28mm×6m鋼絲繩掛于大鉤上，用4個50T卸扣連接。U型頂鐵完全由90+90T門式起重機吊起后，在U型頂鐵兩側(cè)拴好麻繩，由起重指揮人員指揮吊機慢慢將U型頂鐵吊運至始發(fā)井的安裝位置上，并按要求固定。

4.12 盾尾前移

利用頂推裝置和門式起重機配合，將盾尾緩慢頂入前盾。

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

4.13 頂管主機前移

頂管主機及其附屬裝置安裝完成后，為滿足管節(jié)的安裝需求，啟動頂推裝置將U型頂鐵和頂管主機一起前移1m。

(1)推移前將軌道上涂抹黃油，減少盾體前移時主機與軌道的摩擦阻力。

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

(3)頂管主機推移時，速度控制在1-2CM/分鐘，油缸速度必須同步。

(4)推移時緩慢進行保證頂管主機不會發(fā)生側(cè)滑，可在主機和鋼軌之間焊接防扭裝置。

5 組裝工藝注意事項

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

(2)螺栓必須嚴格按照規(guī)定力矩進行緊固。

(3)設備安裝必須按照示意圖位置安裝，并達到相應規(guī)定。

(4)設備安裝必須小心進行，防止并杜絕設備吊裝損壞。

[1] 《起重機械安全監(jiān)察規(guī)定》國家質(zhì)監(jiān)局〔2006〕92號.中國標準出版社，2007.

[2] 《起重機械安全規(guī)程》GB6067.1-2010.中國標準出版社，2010.

[3] 《起重機械設備安裝工程及驗收規(guī)范》GB50278-2010.中國標準出版社，2010.

[4] 《建筑施工起重吊裝工程安全技術規(guī)范》JGJ276—2012.中國標準出版社，2012.

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