天津6号线盾构区间盾构吊装方案(天拖~鞍山)

天津地铁6号线工程土建施工第17合同段鞍山西道站天拖站盾构区间工程,盾构机吊装、吊拆方案,中铁一局集团天津建设工程有限公司二一五年一月,主要汇报内容,一、工程概况二、区间隧道工程总体筹划图三、现场条件四、周边环境概况及吊车布置五、现场准备工作六、盾构吊装主要参数七、主要吊装设备选择,八、地基承载要求验算九、吊机索具配备十、吊耳焊接及强度验算十一、盾构机吊装顺序十二、盾构分体吊装施工十三、盾构机吊拆施工,2020/5/5,3,一、工程概况,天津地铁6号线工程土建施工第17合同段共2站3区间，本次盾构机吊装、吊拆方案仅针对鞍山西道站天拖站区间编制。鞍山西道站天拖站区间全长535.475m，区间左右线平行布设。线路起于南起天拖站，沿红旗路下北行，最后到鞍山西道站。目前，车站盾构机下井所需的条件已基本完成。,二、区间隧道工程总体筹划图,由于盾构机正在维修，开始掘进日期计划暂定以上时间，根据实际情况进行调整。,三、现场条件,天拖站北端头井为盾构始发井，位于红旗路与保泽道交口处，沿红旗路南北向布置，始发工作井平面尺寸为：14.78.15m（井内衬壁），预留盾构吊装孔平面尺寸为117.5m（净空），隧道始发处的地面标高为+3.25m，左、右行线洞门中心标高均为-9.64m。车站总长284.3m，标准段宽度为20.7m，盾构段宽度为24.7m，标准段高度为13.51m，盾构段高度为15.21m。车站为地下两层三跨结构，为岛式车站，站台宽度12m，车站围护结构采用800mm厚地连墙，车站盾构井段侧墙采用800mm厚混凝土。,3.1端头概况,鞍山西道站南端头井为区间盾构接收井，位于红旗路与鞍山西道交口处，沿红旗路南北向布置，盾构接收工作井平面尺寸为14.38.15m（井内衬壁），预留盾构吊装孔平面尺寸为117.5m（净空）。隧道始发处的地面标高为+3.25m，洞门中心标高为-9.64m。车站总长223.3m，标准段宽度为22.7m，盾构段宽度为26.7m，标准段高度为13.51m，盾构段高度为15.21m。车站为地下两层三跨结构，为岛式车站，站台宽度12m，车站围护结构采用800mm厚地连墙，车站盾构井段侧墙采用800mm厚混凝土。,鞍山西道站天拖站区间采用三菱制造的土压平衡盾构机进行施工。三菱盾构机主体设备由刀盘、前盾、中盾、盾尾组成；后置配套设备有连接桥、管片拼装机、螺旋输送机及后续台车。盾构机外径为6340mm，盾构总重约450t，大构件质量分别为前盾98t、中盾85t、刀盘35t。其主要部件尺寸如下表：,3.2盾构机情况,四、周边环境概况及吊车布置,本区间始发、接收端头距道路两侧建筑物均较远，对盾构吊装、解体拆吊施工无影响。盾构井路面硬化条件：钢筋14200网格状布置，砼强度等级为C25，厚度为300mm；端头盾构出洞地基加固采用了850600三轴搅拌和800500双高压旋喷，大大优化了端头井处场地的地基承载条件。,天拖站北端头始发,鞍山西道站南端头接收,五、现场准备工作,安装井上、井下照明应该满足工作要求。自来水管应接至井口及井下。动力电源380V，容量300A以上应配置至井口。隧道内车架轨道与管片平板车轨道铺设完毕，准备2部平板车。提供始发井吊车停放的场地和大件运输车辆通过的施工道路；井口准备延长用轨道410m，车架及平板车轨枕各15套。,上下井有可供利用的扶梯。盾构停止位置确定准确（满足螺旋输送机尾部与井口边缘的平距为3m以上）。井口场地能满足停吊车的同时，并具有相当承载力。确保运输用大平板货车能够场内按要求移动的场地。准备临时托物用木枕木20根及木方20根。准备6张防雨布（20尺16尺）。需在中板提供多个孔用于安装葫芦吊点。,五、现场准备工作,六、盾构机吊装主要参数,六、盾构机吊装主要参数,六、盾构机吊装主要参数,七、主要吊装设备选择,吊装所需材料机具清单,500T汽车吊性能表（单位：T）,200T汽车起重机性能表（单位：T),吊装方法,汽车吊试吊,吊装方法,汽车吊双机翻转,汽车吊双机翻转后状态,八、地基承载要求验算,在500T吊机每侧铺设规格为2500mm*2500mm*20mm钢板基箱，使吊车支腿受力通过基箱和砼垫层均匀扩散至地基深层土上。起吊时地基承载力验算（按最大件前体重量98T计算）吊机重量：96T;配重：135T前体重量：98T;其他：4T合计:333T式中：T=P+Q，P为吊车自重加配重，Q为起重量；为吊臂工作方位角，M=QR（吊装半径R按10m计算）。Rmax=1517.1kN。,八、地基承载要求验算,吊车路基箱承力面积为2.5m2.5m=6.25吊车坐落位置路面采用单层钢筋网、C25混凝土硬化30cm，硬化混凝土路面按照扩大基础考虑，以路基箱每侧扩大30cm计算：承力面积为（2.5+0.32）（2.5+0.32）=9.6硬化路面以下为经过夯实处理的杂填土层，其地基承载力特征值按180kPa计算。则地基承载力为1517.1kN/9.6=158.0kPa180kPa，满足要求。,九、吊机索具配备,钢丝绳选用及计算（1）637+1-656m钢丝绳使用部位：前盾、中盾、刀盘。前盾（中盾）：，满足要求。式中：0.82为钢丝绳荷载不均匀系数，4为钢丝绳根数，2580为钢丝绳的破断拉力，75.5为钢丝绳的吊装角度,98T为前盾重量，1770为钢丝绳公称抗拉强度级别，中盾以此为例。刀盘：，满足要求。式中：0.82为钢丝绳荷载不均匀系数，2为钢丝绳根数，2580为钢丝绳的破断拉力，75.5为钢丝绳的吊装角度,35T为刀盘重量，1770为钢丝绳公称抗拉强度级别。（2）637+1-65mm14m钢丝绳使用部位：前盾、中盾、刀盘翻身，螺旋机、拼装机。前盾（中盾、刀盘）翻身：，满足要求。式中：0.82为钢丝绳荷载不均匀系数，2为钢丝绳根数，2580为钢丝绳的破断拉力，81.8为钢丝绳的吊装角度，在翻身时200T吊车所使用的钢丝绳要承受一半重量，为49t，1770为钢丝绳公称抗拉强度级别，中盾、刀盘以此为例。拼装机（螺旋机）：，满足要求。,九、吊机索具配备,式中：0.82为钢丝绳荷载不均匀系数，2为钢丝绳根数，2580为钢丝绳的破断拉力，60为钢丝绳的吊装角度,16T为拼装机重量，1770为钢丝绳公称抗拉强度级别，螺旋机以此为例。（3）637+1-3010m钢丝绳使用部位：盾尾。盾尾：，满足要求。式中：0.82为钢丝绳荷载不均匀系数，4为钢丝绳根数，567为钢丝绳的破断拉力，67.3为钢丝绳的吊装角度,16T为盾尾重量，1770为钢丝绳公称抗拉强度级别。卸扣选用盾构机刀盘、前盾、中盾吊装卸扣的选用按盾构最重部件前盾考虑，构件重98t，采用四个吊点，每吊点为24.5t，卸扣选用55t；辅助吊点每吊点为25.5t,卸扣选用35t，均满足施工要求。其余构件最大重量16t，均选择35t卸扣，满足施工要求。,吊运工机具明细表（部分）,十、吊耳焊缝强度验算,（1）盾体吊耳设计及加工制作说明盾体各部件重量：刀盘总重35T、前盾总重98T，中盾总重85T，尾盾总重16T。前盾、中盾、尾盾起吊吊耳各四个，并关于盾体重心对称布置，每个吊耳设计载荷40T。所有吊耳焊缝焊接质量评定按GB/T12469执行，焊缝外形尺寸应按GB/T7949执行，并按GB1134589超声波探伤记录表填写有关探伤报告。,起吊工况示意图,吊耳简化模型图,（2）吊耳模型简化,前盾焊接工艺图,吊耳受力图,在起吊过程中吊装钢丝绳长度不小于6m,根据受力模型可知，角焊缝主要承受与焊缝长度方向垂直的力作用，取受力最大的前盾（最重构件98t）焊缝进行强度验算：前盾主吊耳采用气体保护焊，主体材质为Q235B，板厚50mm，焊缝类型为角接，坡口型式为K型，焊缝长度为400mm。焊缝受到的拉力N=980KN/4=245KN；焊缝受到的剪力为N/tan67=104KN；焊缝的有效厚度he=0.7hf=0.750=35mm，hf为较小焊脚尺寸；焊缝的计算长度lw=焊缝实际长度-2hf=250-250=150mm；因为焊接牌号为Q235B钢，角焊缝的强度设计值远远大于焊缝的强度，所以焊缝强度满足要求。（因为焊缝直接承受动荷载，所以端焊缝强度增大系数f=1.0）,（3）焊缝强度验算,吊耳采用卧式容器板式吊耳（HP型），盾体前盾、中盾、盾尾各4个，刀盘2个，盾体翻身用的吊耳共2个。吊耳均采用Q235B低合金高强度结构钢厚钢板气割制成。吊耳宽50mm，长400mm，高度300mm。焊接采用TFW-308L型焊丝（二氧化碳保护焊，焊缝抗拉强度580MPa），焊缝高度超出吊耳厚度至少10mm，吊耳焊接方位与钢丝绳受力方向保持一致，避免产生过大弯矩及剪切力。,（4）吊耳分析校核,吊耳、焊缝及受力关系示意,上述盾体吊耳布置相同，最大荷载为吊装前盾98t时的4个吊耳，故按照该情况进行最不利计算即可，其余重量较前盾轻，均以前盾计算为准。根据低合金高强度结构钢规范（GB/T1591-2008）查知，Q235B低合金高强度结构钢厚钢板（40mm）允许抗拉强度为：=370MPa,允许抗剪强度=580MPa。计算承载力按照不小于卸扣承载力35t考虑。对吊耳承载能力进行简化计算如下：1）吊耳最小截面承载力：,即吊耳最小截面承载力大于卸扣强度，满足要求！2）焊缝截面承载力：满足要求，焊缝强度按照580MPa考虑。3）考虑到吊耳不可能完全轴向受力，对焊缝抗弯强度进行简化计算：吊耳焊缝截面最大弯矩：焊缝最小截面矩（弯矩作用在短边方向）：,焊缝最大弯曲应力：,通过计算，即使不考虑加固板情况下，吊耳及吊耳焊缝均满足要求！式中：T吊耳水平方向简化分力；h吊耳高度300mm；M吊耳水平分力产生的焊缝弯矩；A焊缝及吊耳最小受力截面积；焊缝及吊耳材质允许应力；ab吊耳焊缝轮廓截面尺寸。综合以上分析，在吊耳加工、焊接制作过程严格按照相关标准进行，吊装时严格按照相关吊装要求吊装时，吊耳设计完全满足盾体吊装能力要求。,（5）扁担梁强度计算,扁担梁一头受钢丝绳向下的拉力G/4，斜向上的钢丝绳斜拉力，根据钢丝绳长度及扁担长度和吊耳位置，两个吊耳间距等于扁担梁长度，吊点的垂直向下的投影在扁担梁中心，可知斜向上的钢丝绳的拉力等于：,吊重对扁担梁的轴向压力N：,十一、盾构机吊装顺序,吊车架：6#、5#、4#、3#、2#、1#组装设