牤牛河卷扬机垂直运输方案

1、聚焦攻坚水环境治理工程丰台区第三标段（丰台河西流域污水管线工程）三脚架垂直运输施工案编制人： 审核人：审批人：编制单位：北京住总集团有限责任公司聚焦攻坚水环境治理工程项目部编制日期：2018年5月目录一、概况 1二、垂直运输案 2三、架子管等稳定性验算 31、抗弯强度和挠度验算 42、架子管水平弯矩和挠度验算 43、平台水平段稳定性验算 54 、卷扬机稳定性验算 5四、施工案 6五、安全措施 7、概况牤牛河设计截污管线起点为大灰厂村，每段污水管线终点就近接入河西再生水厂现状污水管线，最终汇入河西再生水厂。牤牛河设计截污管线布置在牤牛河的两岸， 就近接入设计截污管线管线管径为河西再生水厂现状污水

2、管线，最终排入河西再生水厂D=300-1000mm，长度 6999.5m。见下图。本工程W64W118井段，采用顶管施工，顶管管径 D=1000mm，管材采用双胶圈钢筋混凝土钢承插口顶管（川）管，顶管埋深 2.4m5.47m，长度3662m。因牤牛河施工作业需要开挖基坑，最大深度约 6m，根据管材运输要求，施工需要安装三脚架进行垂直运输。根据施工需要拟布置 4台卷扬机进行垂直运输。二、垂直运输案顶管基坑均采用三脚架配合卷扬机进行垂直运输。 装在三脚架上的滑轮称天轮，装在架体底部的滑轮称地轮，钢丝绳通过天轮、地轮及吊蓝上的滑轮穿绕后，一端固走在三脚架的销轴上，另一端与卷扬机卷筒锚固，滑轮按钢丝绳

3、的直径选用。每个基坑四根架子管 构成三脚架，固定时锚入基坑圈梁侧，其中相邻两根三脚架间用不锈钢管梯形连接固定增 加稳定性（如下图所示），锚固深度50cm，并用角钢与圈梁钢架加固采用上海神威机械有限公司生产额定拉力为 3吨的卷扬机，电动机功率11KW，钢丝绳直径20mm，卷筒直径325mm，卷筒容绳量25m，钢丝绳额定速度9m/min，整机 重量400kg。动力采用省长市嘉瑞电机厂生产的 Y112M-4型电动机。操作平台底部采用I45B工字钢搭设，工字钢间距0.792m，上部错口铺设 400*12*5cm 的木板作为人工操作平台。三、架子管等稳定性验算挂钩每次运输1根混凝土管材，每根径100cm

4、，长度300cm，壁厚10cm，混凝土密度 2.5T/m 3;挂钩由4根12.8m20mm 钢筋制成;每次运输挂钩和架子管总重为：F= (n X 1 X 0.1 X 3 X 2.5 )X 1000 X 10=23561.94N根据三脚架倾斜度约为 65°。垂直运输时挂钩对单根架子管的垂直压力F 垂=F/4 X cos55 ° =23561.94 - 2 X 0.574=2489.42N挂钩与滑轮之间采用黄油做润滑剂，钢材与钢材之间有润滑时滑动摩擦系数为0.050.1，挂钩与架子管之间是圆弧面接触，接触面较小，本次计算滑动摩擦系数取0.07滑动摩擦力：F' =0.07

5、 X 23561.94=1649.33N。1 、抗弯强度和挠度验算架子管采用壁厚 8mm 、外径 100mm 的架子管，抗剪强度满足要求，仅对其进行 弯矩和挠度进行验算。 抗弯强度验算弯矩验算按照三等跨连续梁进行计算，跨间距即钢筋支撑间距 l=1.0m 。动荷载系数取 1.4，净荷载系数取 1.2；当荷载位于跨中时弯矩和挠度最大架子管自重均布净荷载：q=3.33 x 10=33.3N m最大弯矩M=0.08 X1.2Xq X|2+0.2X1.4XF垂X|=0.08X 1.2X33.3X1 X 1+0.2X1.4X6762.28 X 1=1914.12N m抗弯强度架子管截面抵抗矩 W=4493

6、mm 3(T =M/W=1914.12 X 1000十 4493=426.02 N/ mm 2v 505 N/ mm 2=f满足要求 挠度验算挠度计算按照二等跨连续梁偏安全容长细比取 150钢材弹性模量E=206KN/ mm架子管惯性矩1=10.78 cm 4v =0.521 x q X l4-( 100 X Ex I) +1.497 X F 垂 X |3 -( 100 X EX I)=0.712mm v 1000/150=6.67 m满足要求2、架子管水平弯矩和挠度验算最大弯矩M=0.08X1.2XqX|2+0.2X1.4XFX|=0.08X1.2X33.3X1X1+0.2X1.4X1840

7、.88X1=518.64N m抗弯强度架子管截面抵抗矩 W=4493mm 3(T =M/W=518.64 X 1000十 4493=115.43 N/ m 2 v 505 N/ m 2=f满足要求挠度验算 挠度计算按照二等跨连续梁偏安全 容长细比取 150钢材弹性模量 E=206KN/ m架子管惯性矩I=10.78 mv =0.521 X q X l4-( 100 X EX I) +1.497 X FX l3 -( 100 X EX I)=1.241mm v1000/150=6.67 m满足要求3、平台水平段稳定性验算对稳定性公式适用围进行验算柔度入=卩h/i=1.5 X 700 - 5.5=

8、190.9小于钢结构支撑容长细比入=200满足公式要求稳定性验算由入=190.9查得书=0.218F 垂/(书 A)= 1840.88 -( 0.218 X 380.13 ) =22.21 N/ 伽 2 V 205 N/ mm 2=f 满足稳定性要求。4、卷扬机稳定性验算卷扬机底座尺寸 1.31mX0.96m。卷扬机重量 400kg ，因为电动机装在底座偏后侧，卷扬机的重心偏后，为了偏于安 全，假设卷扬机的重心在底座中心处。钢丝绳的角度与水平的夹角 65°，受力点在钢丝绳与滚筒相切处。钢丝绳的最大拉 力为启动时的瞬间拉力，此时拉力为卷扬机的额定拉力 3000kg 。抗滑移验算在卷扬机

9、底座的四个角做地锚，采用22mm螺纹钢筋锚入地面不低于 80cm，外 露 20cm 。地锚的抗剪强度很显然满足要求，需要进行验算的是土的抗剪强度。卷扬机和土的摩擦系数取 0.4。提升时摩擦力：F 摩=0.4 X( 4000+30000 X sin65 ° ) =12475.69N 提升作业时钢丝绳拉力的水平分力通过四根地锚对土体进行挤压破坏。每根地锚对土体的压力F 压=(cos65 ° F 拉-F 摩)/4=(0.4226 X 30000-12475.69) - 4=50.578N压力面积 A 压=0. X 0.8=0.0176 m2地锚对土的压强：P= F压/A=2.87

10、3KPa根据牤牛河素填土粘聚力平均值 Cq=23.8KPa地锚对土的压强P=2.873KPa v素填土粘聚力平均值 Cq=23.8KPa，满足卷扬机抗滑 移稳定性要求。钢丝绳拉力验算卷扬机工作级别取M3，安全系数Kn取3.55。钢丝绳直径应满足如下公式：Kn c hd > ? FoYK'?Rod=钢筋直径Fo=卷扬机额定拉力，取30000N«门=钢丝绳安全系数，取3.55K'=钢丝绳最小破断拉力系数，取 0.332Ro=钢丝绳公称抗拉强度，取1400N/mm 2J Kn ?7F0=15mm、K'?Ro卷扬机适配钢丝绳直径d=20mm > 15mm，

11、满足要求。四、施工案1、架子管安装：架子管根据65。角度和平台长度将架子管分段加工好。 安装前对支 撑进行高度调整，以最低的支撑上端为基准拉线绳后割除超出部分，保证每段吊钩的起点 和终点在同一高程上。提前将定滑轮放在架子管顶部，调整左右位置使定滑轮和架子管重心的中心重合， 然后连接牢固。滑轮安装完成后在上侧涂黄油润滑，减小摩擦。在地面预制安装后由25t吊车吊装安装，操作人员在操作平台人工将架子管底部固定 在预先设置好的支撑点上，固定牢固2、支撑点布设：选好安装架子管根部的位置， 然后用 YT-28 手风钻钻，成直径 28mm ； 钻向要垂直圈梁，钻深度 50cm 。钻完成后用高压风将的粉尘和水

12、吹干净后，灌入拌制好的 M30 砂浆或塞入泡制好的 锚固卷， 然后将支撑钢筋插入。 插入支撑钢筋时先插两端的， 以这两根钢筋为端点拉线绳 后再插中间的，保证每一侧的支撑钢筋在一条线上。支撑钢筋插入完成后三天不得碰撞、摇动钢筋。三天后可以进行架子管安装。3、卷扬机安装： 卷扬机要布置在架子管外侧平台上， 放好后在底座的四个角做地锚，采用22mm螺纹钢筋锚入地面不低于 80cm，外露20cm。如果平台土层厚的话直接 用锤子将钢筋砸入地面，如果土层较薄时采用 YT-28手风钻钻后灌注砂浆锚固。为了增加卷扬机的稳固性，防止出现意外情况，在卷扬机后侧相距1.01.2m处加一根地锚，然后与底座后侧的两个地

13、锚用钢筋连接牢固。五、安全措施架子管和滑轮安装在地面预制后， 由吊车吊装， 施工人员必须正确配戴安全帽和安全带。卷扬机提升围的平台要把杂草、树桩、碎清理干净，地面要平整，并不得有电缆、绳 索等杂物，保证有意外情况出现时操作人员和辅助人员有充足的躲闪空间。平台除提升围外要设置防护栏杆，密目网和踢脚板要完善并固定牢固。卷扬机要有专人操作和监管， 发现有异常情况和地锚松动时要停止提升， 问题解决后 再恢复提升工作。每次提升要控制提升量，每次提升不能超过 1 根混凝土管；如果提升其他材料，每 次提升重量控制在 2500kg 以下每次提升前下部材料倒运人员和提升辅助人员要离开提升围 5.0m 以上，才能

14、进行提 升作业；落挂钩时要等挂钩停稳后，材料倒运人员再往挂钩倒运材料。提升作业时， 提升围下部所有的边坡、 平台和场坪的警戒围禁止人员、 设备通行和停 留。提升作业时现场安排一名安全员进行安全监控。 卷扬机操作人员必须遵守安全操作规程和安全生产纪律。 卷扬机机身和地锚必须牢固。卷扬筒与导向滑轮中心线应垂直对正。 作业前，应检查卷扬机与地面固定情况、钢丝绳、离合器、制动器、保险棘轮、传动 滑轮、防护设施、电气线路等，制动器灵敏，松紧适度，联轴节螺栓紧固，弹性皮圈完好 无磨损、缺少，接零接地保护装置是否良好； 卷筒上绳筒保险完好不得缺档松动； 确认全 部合格后，准操作。作业中，卷筒上钢丝绳应排列整齐，并至少保留 3 圈以上。如发现钢丝绳重叠斜绕， 应停机重新排列； 但应先检查卷扬机与地面固定的情况有无移位、 走动，找出原因后再重 新调整。禁在转动中用手脚去