新加坡地鐵濱海線C822標(biāo)盾構(gòu)吊裝下井施工

【摘 要】 文章以新加坡地鐵濱海線C822標(biāo)為背景，針對(duì)該工程工作井及周邊場(chǎng)地的特殊環(huán)境條件，提出了適合工程實(shí)際情況的盾構(gòu)吊裝下井方案，對(duì)吊裝方法和吊裝順序作了詳細(xì)的介紹。?
【關(guān)鍵詞】地鐵盾構(gòu) 工作井 吊裝順序 技術(shù)措施

一、工程概況?

新加坡地鐵濱海線C822標(biāo)的業(yè)主是新加坡陸路交通管理局(LTA)，總承包商為ECON-NCC聯(lián)營(yíng)體。上海隧道公司承擔(dān)該標(biāo)段中的3段盾構(gòu)法隧道推進(jìn)工程及第一次管底混凝土的澆注工作，其中每段隧道長(zhǎng)600～800m。?

1.?周邊環(huán)境?

本工程的第一段隧道工程有南北2個(gè)工作井，作為上下行線盾構(gòu)推進(jìn)的始發(fā)井，施工場(chǎng)地位于Upper Paya Lebar路中間，呈狹長(zhǎng)型，東西向之間的距離約為200m，而南北向之間的距離僅40m左右，2個(gè)井位間的間距為60m。場(chǎng)地布置如圖1所示。

由于場(chǎng)地比較狹窄，對(duì)施工十分不利，如：盾構(gòu)吊裝下井的主要設(shè)備--大型汽車(chē)吊的旋轉(zhuǎn)半徑受到限制；必須事先規(guī)劃好運(yùn)載盾構(gòu)設(shè)備的大型平板車(chē)在場(chǎng)地內(nèi)的倒車(chē)路線，使吊車(chē)能順利地將盾構(gòu)部件吊下井。?

2.?工作井狀況?

本次推進(jìn)的盾構(gòu)工作井凈空比較小，南線工作井四角和中部都有支撐，將井空間分為兩部分；北線工作井除了中部支撐和角撐外，中間還有1根φ600的煤氣管，沿井的長(zhǎng)度方向橫穿整個(gè)井位，增加了盾構(gòu)下井的難度。圖2為南北線工作井示意圖。

3.?盾構(gòu)?

本工程采用日本三菱重工制造的土壓平衡盾構(gòu)(圖3)進(jìn)行施工。?

圖3 盾構(gòu)示意圖

盾構(gòu)外徑為6 600mm，總長(zhǎng)8.8m，共有16組推進(jìn)千斤頂，推力最大為40 000kN；大刀盤(pán)工作扭矩為2 860～5 720kNm，轉(zhuǎn)速為1.5～3.0r/min。盾構(gòu)總重375.5t，各主要部件的尺寸及重量如表1所示。?

二、盾構(gòu)吊裝方案?

1.?大型平板車(chē)的運(yùn)輸線路?

按新加坡的規(guī)定，超過(guò)6m的大型平板車(chē)必須在晚上10∶00后，并有警車(chē)護(hù)送才可進(jìn)行運(yùn)輸；考慮到場(chǎng)地比較狹長(zhǎng)，而大型平板車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎內(nèi)半徑為23m，因此須在場(chǎng)外先倒車(chē)，再將盾構(gòu)配件以倒車(chē)的形式運(yùn)送至井邊。

表1 盾構(gòu)主要部件的尺寸及重量

2.?主要的吊裝設(shè)備及工具?

(1) 大型吊裝設(shè)備：15t的行車(chē)；160t、300t、500t汽車(chē)吊。?

(2) 千斤頂：100t的液壓千斤頂3套。?

(3) 手拉葫蘆：5t、10t、15t、30t各一套。?

(4) 電焊機(jī)氧氣割刀等設(shè)備。?

(5) 其他常用工具：各種規(guī)格的鋼絲繩、板手、鉗、探照燈、對(duì)講機(jī)、水平儀、鉛垂儀、腳手管、吊具、索具。?

3.?確定汽車(chē)吊及其位置?

由于盾構(gòu)最重的部件B環(huán)約有120t，必須要用500t的汽車(chē)吊才能吊下井，其他部件如大刀盤(pán)(40t)、A環(huán)(100t)、C環(huán)(40t)和一些小配件等，則分別由300t、160t和50t汽車(chē)吊負(fù)責(zé)吊下井。?

500t的汽車(chē)吊自重為150t，為了提高地基的承載力和減少對(duì)工作井的影響，在500t汽車(chē)吊的4個(gè)腳撐位置下面，設(shè)置并排雙孔鉆孔灌注樁基礎(chǔ)(直徑為900mm，深20m)和鋼筋混凝土承臺(tái)(厚1m)，承臺(tái)與汽車(chē)吊的腳撐位置一一對(duì)應(yīng)。南線汽車(chē)吊停在工作井后井壁的旁邊；北線汽車(chē)吊停在平行于洞圈側(cè)井壁的旁邊，見(jiàn)圖4。?

4.?盾構(gòu)部件的翻轉(zhuǎn)?

受場(chǎng)地和汽車(chē)吊旋轉(zhuǎn)半徑的限制，南北線盾構(gòu)均不能一次吊裝到位；盾構(gòu)的A、B、C環(huán)及大刀盤(pán)等部件，都是以豎直位置放在平板車(chē)上運(yùn)至井邊的，在吊裝前都要先翻轉(zhuǎn)至水平位置再下井。?

(1) A、B環(huán)的翻轉(zhuǎn)?

由于A、B環(huán)比較重，需要用500t和160t兩部吊車(chē)，先把盾構(gòu)部件微微吊起，然后將平板車(chē)開(kāi)走，再提升500t吊車(chē)一側(cè)的2個(gè)吊點(diǎn)，慢慢放下160t一側(cè)的另2個(gè)吊點(diǎn)，使部件翻至水平位置。?

(2) C環(huán)和大刀盤(pán)的翻轉(zhuǎn)?

可用300t吊車(chē)將C環(huán)和大刀盤(pán)卸下車(chē)，放在地面上，在一側(cè)2個(gè)吊點(diǎn)上裝上鋼絲繩，在另一側(cè)1個(gè)吊點(diǎn)的鋼絲繩中間接1個(gè)30t的手拉葫蘆；微微吊起部件，將手拉葫蘆一側(cè)的鋼絲繩慢慢延長(zhǎng)(通過(guò)手拉葫蘆調(diào)節(jié)長(zhǎng)度)，直到部件翻至水平。?

5.?盾構(gòu)基座及素混凝土墊層?

因?yàn)槟媳本€工作井的支撐都很多，凈空比較小，盾構(gòu)部件下井后需要在基座上推進(jìn)一段距離才能與前一部件相連接，因此基座需要做得比較長(zhǎng)(20m)。南線基座沿軸線平面方位放在洞圈下面，然后將基座墊起，按2%的出洞坡度澆筑素混凝土墊層；北線基座因受汽車(chē)吊旋轉(zhuǎn)半徑和煤氣管的限制，只能放在平行于洞圈軸線的一側(cè)，盾構(gòu)井下拼裝結(jié)束后再整體移至洞圈口，所以需要先按3%的出洞坡度滿膛澆筑素混凝土墊層后再放下基座。?

6.?盾構(gòu)部件的井下移動(dòng)?

井下移動(dòng)盾構(gòu)部件采用2個(gè)100t的液壓千斤頂，千斤頂行程400mm，頂進(jìn)速度在30mm/min左右。鋼后靠采用350×350×15的H型鋼，上層放置100t千斤頂，鋼后靠的后端焊3塊三角筋板，將H型鋼和盾構(gòu)基座連接起來(lái)。?

千斤頂行程結(jié)束后，在后面墊上鋼墊塊接力，每次頂進(jìn)結(jié)束后割去三角筋板，鋼后靠移至前面再焊接，依次將盾構(gòu)部件移動(dòng)到位。?

三、南北線盾構(gòu)吊裝下井?

由于井的凈空比較小，為了使盾構(gòu)部件能順利吊下井，A、B、C環(huán)都必須旋轉(zhuǎn)至平行于角撐的位置再吊下井，以獲得最大的空間；待部件吊到最后一層支撐下面后再轉(zhuǎn)回到與基座平行后放下；螺旋出土機(jī)吊下井時(shí)先直接放到底板上，再將后面一個(gè)吊點(diǎn)前移，將螺旋出土機(jī)斜著吊起后，以一定的角度插入位置。因?yàn)槠?chē)吊的吊裝旋轉(zhuǎn)半徑有限，南線盾構(gòu)部件下井時(shí)只能放在基座后側(cè)部分，再用千斤頂在基座上往前移動(dòng)一段距離，為后續(xù)部件下井創(chuàng)造空間；北線盾構(gòu)的吊裝方法與南線相似，等所有部件都吊下井后，用千斤頂將基座和盾構(gòu)整個(gè)平移至洞圈。?

1.?南線盾構(gòu)的吊裝順序?

汽車(chē)吊就位→盾構(gòu)A環(huán)到現(xiàn)場(chǎng)→將A環(huán)翻轉(zhuǎn)至垂直位置→吊A環(huán)下井→吊大刀盤(pán)下井→在基座上將A環(huán)向前移5.7m→將B環(huán)翻轉(zhuǎn)至垂直位置→吊B環(huán)下井→在基座上將B環(huán)向前移3.4m→吊拼裝機(jī)下井→將B環(huán)向前移2.75m→吊螺旋出土機(jī)下井→將B環(huán)向前移4.1m→吊C環(huán)下井→將C環(huán)向前移5.45m→吊管片整圓器下井→盾構(gòu)焊接及機(jī)電安裝調(diào)試。?

2.?北線盾構(gòu)的吊裝順序?

汽車(chē)吊就位→盾構(gòu)A環(huán)到現(xiàn)場(chǎng)→將A環(huán)翻轉(zhuǎn)至垂直位置→吊A環(huán)下井→吊大刀盤(pán)下井→在基座上將A環(huán)向前移5.7m→將B環(huán)翻轉(zhuǎn)至垂直位置→吊B環(huán)下井→在基座上將B環(huán)向前移2.5m→吊拼裝機(jī)下井→將B環(huán)向前移2.45m→吊螺旋出土機(jī)下井→將B環(huán)向前移4.1m→吊C環(huán)下井→將C環(huán)向前移4.93m→吊管片整圓器下井→盾構(gòu)焊接→將盾構(gòu)和基座整體推至洞圈→機(jī)電安裝調(diào)試。?

3.?盾構(gòu)吊裝的風(fēng)險(xiǎn)及采取的措施?

(1) 在汽車(chē)吊操作時(shí)，由于吊裝方式不正確、地面不穩(wěn)定、吊具失效等，都會(huì)使吊裝作業(yè)存在風(fēng)險(xiǎn)，因此，掛鉤人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，有相關(guān)的證書(shū)，統(tǒng)一聽(tīng)從起吊監(jiān)工的指揮，吊具必須經(jīng)過(guò)專業(yè)工程師的驗(yàn)算；在汽車(chē)吊撐腳下面墊上鋼板，500t汽車(chē)吊撐腳下面設(shè)置鉆孔灌注樁和鋼筋混凝土承臺(tái)，增加地基承載力；在規(guī)定的地點(diǎn)起吊，檢查地面是否穩(wěn)定；檢查起吊半徑；檢查最大的起吊荷載；檢查吊臂的長(zhǎng)度是否在限制范圍內(nèi)，防止吊車(chē)傾覆。

(2) 防止盾構(gòu)基座結(jié)構(gòu)破壞，基座必須經(jīng)過(guò)專業(yè)工程師的設(shè)計(jì)驗(yàn)算、檢查鋼結(jié)構(gòu)尺寸、檢查焊點(diǎn)質(zhì)量。

(3) 每天由聯(lián)營(yíng)體安全部門(mén)派專人檢查、監(jiān)測(cè)φ600煤氣管是否有煤氣泄漏。?

由于從事掛鉤、指揮、起重、焊接、機(jī)電安裝的有關(guān)人員緊密配合，嚴(yán)格按照地面及井下安全操作規(guī)程工作，從而使盾構(gòu)吊裝任務(wù)順利完成。?

四、結(jié)語(yǔ)?

1.?本工程盾構(gòu)吊裝工作由新加坡長(zhǎng)運(yùn)公司承擔(dān)，它是專業(yè)的大型設(shè)備吊運(yùn)公司，曾在我公司總承包的新加坡深污水隧道T-01標(biāo)中承擔(dān)過(guò)盾構(gòu)吊裝的任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)吊裝經(jīng)驗(yàn)豐富。

2.?吊裝重量在100t以上的盾構(gòu)主要部件A、B環(huán)，采用目前新加坡起重量最大的DEMAG 500t汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝下井作業(yè)是行之有效的。由于在500t汽車(chē)吊4個(gè)腳撐下面打設(shè)鉆孔灌注樁來(lái)增大地基的承載力，有效地控制了地面變形，工作井的穩(wěn)定性也未受到任何影響。?

3.?工作井的凈空比較狹小，給吊裝工作帶來(lái)了一定的困難。在兩次吊裝作業(yè)中，由于吊裝方案可行性高，加上組織安排具體、合理、嚴(yán)密，從而使吊裝作業(yè)順利進(jìn)行，并確保了φ600煤氣管的安全。