[摘要]本文結(jié)合施工實(shí)例，針對(duì)超大直徑盾構(gòu)機(jī)工地組裝所面臨的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了超大直徑盾構(gòu)機(jī)工地組裝過(guò)程中超大尺寸、超重及關(guān)鍵部件的組裝關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)介紹了組裝的工序、注意事項(xiàng)等。本文可為今后類似工程提供相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)及參考，具有較大的借鑒意義。

　　[關(guān)鍵詞]盾構(gòu)機(jī);工地組裝;流程;關(guān)鍵技術(shù)

　　盾構(gòu)機(jī)常在工廠進(jìn)行初步組裝并完成調(diào)試驗(yàn)收后，再運(yùn)輸?shù)绞┕すさ剡M(jìn)行組裝，經(jīng)始發(fā)調(diào)試等進(jìn)入工作狀態(tài)。超大型盾構(gòu)機(jī)的一些超大尺寸、超重部件由于加工制造技術(shù)、運(yùn)輸、成本等限制，無(wú)法一次成型或者整體加工，需采用分塊加工后再進(jìn)行整體組裝;并且在工廠內(nèi)無(wú)法完全組裝而需預(yù)留到工地組裝，否則無(wú)法分塊運(yùn)輸或者需要進(jìn)行破壞性拆分而造成設(shè)備損壞。工地組裝受場(chǎng)地大小、吊裝條件、裝機(jī)效率、成本及安全等因素影響，組裝難度巨大。本文結(jié)合中鐵306號(hào)超大直徑盾構(gòu)機(jī)工地組裝相關(guān)流程、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述。

　　1裝機(jī)準(zhǔn)備及吊裝設(shè)備選型

　　組裝前熟悉盾構(gòu)機(jī)的主要參數(shù)，結(jié)合場(chǎng)地條件選取所需使用的大型設(shè)備，同時(shí)做好物資設(shè)備等的準(zhǔn)備工作。

　　1.1盾構(gòu)機(jī)概況

　　中鐵306號(hào)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖直徑15.03m，主機(jī)長(zhǎng)約15m，整機(jī)長(zhǎng)約135m。整機(jī)重約4300t，其中主機(jī)重約2700t，后配套重約1600t，最重單件刀盤570t(含刀具、吊具)。后配套系統(tǒng)由1#-5#拖車、1節(jié)連接橋及輔助平臺(tái)組成。

　　1.2組裝場(chǎng)地概況

　　隧道始發(fā)段設(shè)計(jì)主、副2個(gè)設(shè)備吊裝井口進(jìn)行同步作業(yè)以保證工期、工序。主井口尺寸為18×18×21m(長(zhǎng)×寬×深)，副井口尺寸為14×12.5×15m(長(zhǎng)×寬×深)。主、副井口間有效間距153m，井口結(jié)構(gòu)尺寸滿足盾構(gòu)機(jī)刀盤、盾體、拖車等大件的井下組裝。

　　1.3吊裝設(shè)備選型

　　吊裝設(shè)備須滿足起重負(fù)載要求，并具備安全系數(shù)。根據(jù)場(chǎng)地條件，主井口采用龍門式起重機(jī)進(jìn)行刀盤等尺寸、重量大的部件吊裝;副井口采用履帶起重機(jī)進(jìn)行連接橋及2#-5#拖車的吊裝。鋼絲繩、卸扣等吊裝工具根據(jù)最大載荷按照安全系數(shù)選取合格的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品即可。下面以龍門式起重機(jī)、履帶起重機(jī)在最大負(fù)載情況進(jìn)行選型計(jì)算，其它所需用到的起重設(shè)備可參照選型。

　　1.3.1龍門式起重機(jī)選型

　　綜合施工場(chǎng)地吊裝井口尺寸及吊裝部件的相關(guān)參數(shù)，對(duì)龍門式起重機(jī)進(jìn)行選型，龍門式起重機(jī)必須滿足：起重能力wmin≥Gmax×δ;起重機(jī)跨度Smin≥max(Lmax，Lj)。

　　式中wmin——龍門式起重機(jī)最小起重能力，t;Gmax——最重單件刀盤重量，570t;δ——起重機(jī)安全系數(shù)，取1.1;Smin——龍門式起重機(jī)最小跨距尺寸，m;Lmax——最大單件尺寸，15.03m;Lj——起重機(jī)軌道方向地連墻間距，19m。計(jì)算得出Wmin≥627t;Smin≥19m。據(jù)安全經(jīng)濟(jì)性原則，通用型起重能力650t雙鉤龍門式起重機(jī)，跨距22～28m可調(diào)，滿足最大尺寸、最重部件的起吊要求。

　　1.3.2履帶起重機(jī)選型

　　履帶起重機(jī)進(jìn)行副井口的設(shè)備吊裝，配合龍門式起重機(jī)在刀盤焊接完成后將其平抬及翻轉(zhuǎn)，平抬刀盤時(shí)履帶起重機(jī)負(fù)載最大。履帶起重機(jī)必須滿足：Qmin≥G1×δ×η;G1=Gmax×h2/(h1+h2)。式中Qmin——履帶起重機(jī)最小起起重能力要求，t;G1——履帶起重機(jī)最大受力，t;Gmax——最重單件刀盤重量，570t;δ——不平衡系數(shù)，取1.1;η——動(dòng)載系數(shù)，取1.1;h1——履帶起重機(jī)吊耳到刀盤重心距離，6.36m;h2——龍門式起重機(jī)吊耳到刀盤重心距離，7.62m。計(jì)算得出G1=310.7t;Qmin≥376t。根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)性原則，選取通用型400t履帶起重機(jī)，滿足起吊半徑范圍內(nèi)的吊裝安全要求。

　　1.4物資準(zhǔn)備

　　盾構(gòu)機(jī)工地組裝作業(yè)量大、難度高、周期長(zhǎng)，需要提前做好所需材料、設(shè)備、工具的準(zhǔn)備工作。組裝過(guò)程中易變形、易損壞件存放需要使用臨時(shí)支撐、固定裝置及工裝等保持設(shè)備不損壞、不變形。此外，組裝時(shí)所需要的水、電、氣等條件必須保證。

　　2盾構(gòu)機(jī)工地組裝流程

　　組裝工序是組裝效率、安全質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性的重要因素，根據(jù)井口凈空尺寸限制、吊裝設(shè)備與盾構(gòu)各部件的尺寸、重量進(jìn)行工序安排。

　　2.1主機(jī)(主井口)組裝流程

　　主井口主要進(jìn)行刀盤、主機(jī)及1#拖車等部件的吊裝下井工作，以及與后配套的連接。

　　2.2后配套(副井口)組裝流程

　　副井口進(jìn)行后配套系統(tǒng)的設(shè)備橋及2#-5#拖車吊裝下井工作。

　　3工地組裝關(guān)鍵技術(shù)

　　盾體、主驅(qū)動(dòng)、刀盤等關(guān)鍵部件的工地組裝質(zhì)量直接影響設(shè)備的整體性能甚至工程成敗，其組裝的關(guān)鍵技術(shù)尤為重要。

　　3.1盾體組裝關(guān)鍵技術(shù)

　　盾體外徑達(dá)14.98m，中前盾分為10塊，尾盾分為4塊，各分塊運(yùn)到工地后再進(jìn)行拼裝、焊接，形成由前中盾、尾盾組成的完整盾體。中前盾底塊6的調(diào)整定位、頂塊1的下井安裝，盾尾的調(diào)圓、焊接是需要掌握的關(guān)鍵技術(shù)難題。

　　3.1.1前中盾底塊6安裝定位

　　前中盾底塊6的下井組裝是盾構(gòu)主機(jī)組裝的開(kāi)始，后續(xù)組裝都以它為定位基準(zhǔn)進(jìn)行。底塊6中心需與隧道軸線對(duì)齊，盾體切口環(huán)與井口架構(gòu)預(yù)留的距離X足夠滿足刀盤下井安裝。在底塊6避開(kāi)切口環(huán)位置分前后2排布置4個(gè)調(diào)平油缸，通過(guò)油缸的升降來(lái)調(diào)整底塊6到合適位置與其左、右側(cè)的盾體塊5、7進(jìn)行法蘭連接，并按要求安裝密封條及涂抹密封膠[1]。

　　3.1.2前中盾頂塊1的安裝定位

　　前中盾頂塊1在所有盾體塊中最后安裝，其兩側(cè)的法蘭面需同時(shí)與塊2、塊10的法蘭面傾斜貼合，安裝的空間較小，定位銷很難穿入塊2、塊10的銷孔，并容易將左右側(cè)盾體塊的密封擠壓損壞。因此塊1安裝時(shí)需要控制速度，最后利用千斤頂將塊1往下頂進(jìn)迫使塊2、塊10張開(kāi)，確保塊1安裝到位并插入定位銷。頂塊1安裝完成后，緊固整個(gè)中前盾連接螺栓。

　　3.1.3尾盾組裝技術(shù)

　　尾盾共分4塊下井安裝，盾尾底塊安裝時(shí)其中心線與前中盾的中心線對(duì)齊，其前端與前中盾尾部截面對(duì)齊，然后再依次將尾盾左塊、右塊及頂塊下井。盾尾安裝過(guò)程中需要在內(nèi)部加強(qiáng)支撐，防止薄壁圓筒變形，并且使用全站儀測(cè)量尾盾放置的位置是否存在偏差。測(cè)量底塊內(nèi)圓到中心線的距離，并根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整，確保盾尾整體的圓度及與中前盾的同軸度。

　　3.1.4盾體焊接技術(shù)

　　前中盾焊接前需確保各分塊間的連接螺栓已打緊，分塊間錯(cuò)臺(tái)≤0.1mm，并且要在氣墊倉(cāng)保壓完成后進(jìn)行;焊接時(shí)采用多層多道小規(guī)范，減小焊接溫度防止燒壞密封。測(cè)量調(diào)整盾尾與前中盾的中心線偏差≤3mm，測(cè)量調(diào)整盾尾半徑偏差≤±5mm;盾尾焊接時(shí)需要保留內(nèi)部支撐工裝，先焊接盾尾分塊間的直焊縫，其次焊接盾尾與中盾處環(huán)焊縫，再焊接其他焊縫。盾體焊接后進(jìn)行UT探傷。

　　3.2主驅(qū)動(dòng)吊裝關(guān)鍵技術(shù)

　　3.2.1主驅(qū)動(dòng)翻身吊裝技術(shù)

　　主驅(qū)動(dòng)運(yùn)達(dá)工地后進(jìn)行水平支撐放置，在地面完成防銹油漆清理和驅(qū)動(dòng)電機(jī)、中心倉(cāng)、伸縮環(huán)等的組裝工作，并在盾體下部5個(gè)分塊組裝完成后再進(jìn)行吊裝。主驅(qū)動(dòng)重約530t，直徑8.5m，采用650t龍門式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，并需配合專用吊裝、翻身工裝。翻身工裝端著地支撐，主驅(qū)動(dòng)起吊工裝端起吊，吊鉤慢速抬升吊起工裝最終使主驅(qū)動(dòng)整體垂直吊起，用龍門式起重機(jī)進(jìn)行平移及下井吊裝，找準(zhǔn)主驅(qū)動(dòng)與中前盾的定位孔并進(jìn)行緊固連接。

　　3.2.2主驅(qū)動(dòng)吊裝工裝安全校核

　　使用SolidWorks建立起吊、翻身工裝的三維模型，再用ANSYS進(jìn)行網(wǎng)格劃分、受力加載，分析主驅(qū)動(dòng)吊裝過(guò)程中起吊、翻身工裝受力情況以進(jìn)行安全校核。仿真分析顯示，翻身工裝最大應(yīng)力發(fā)生在法蘭與筋板焊接處，最大應(yīng)力值為55.5MPa;起吊工裝最大應(yīng)力發(fā)生在法蘭板與筋板連接處，最大應(yīng)力值為134MPa。仿真分析得知最大應(yīng)力都在材料許可范圍內(nèi)，滿足吊裝安全性要求。

　　3.3刀盤組裝技術(shù)

　　3.3.1刀盤拼接技術(shù)

　　刀盤分為6個(gè)邊塊(含副梁)、1個(gè)中心塊，分塊運(yùn)輸?shù)焦さ睾筮M(jìn)行拼接組裝與焊接。刀盤拼裝時(shí)需要支撐起足夠的高度保證仰焊的操作性，拼裝完成后進(jìn)行靜置觀察，調(diào)整各個(gè)分塊高度并進(jìn)行刀盤平面度、圓度等重要參數(shù)測(cè)量，刀盤整體參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到焊接條件后開(kāi)始進(jìn)行整體焊接。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　本文相關(guān)技術(shù)成功應(yīng)用于超大直徑泥水盾構(gòu)機(jī)工地組裝，避免了常見(jiàn)問(wèn)題的出現(xiàn)，保證了施工安全與質(zhì)量，同時(shí)兼顧了成本與效率，可為今后類似工程提供相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)及參考，具有較大的借鑒意義，但仍有許多未提及的知識(shí)及事項(xiàng)需要關(guān)注：(1)地面及結(jié)構(gòu)井須滿足承載力要求，定期監(jiān)測(cè)地表沉降;(2)吊裝時(shí)設(shè)備的安全防護(hù);(3)吊裝設(shè)備、鋼絲繩、卸扣等的定期安全質(zhì)量檢查;(4)遵守相關(guān)安全、質(zhì)量、環(huán)保法規(guī)。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]劉智香.超大直徑盾構(gòu)機(jī)的組裝技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2009，4：60-64.

　　[2]趙懷輝，葛兵，丁洪波.大型泥水盾構(gòu)機(jī)主機(jī)裝配[J].理論研究，2012，4：42-43.

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