起重机械专项安全施工方案 文档.docx
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起重机械专项安全施工方案
一、工程概况
中铁二十局第四工程有限公司福山制梁场位于烟台市福山区回里镇，承担431孔箱梁预制任务，场内预安装四台SQ40/10-40M龙门吊主要从事机械设备、钢筋、模型吊装等任务。
龙门吊的安装和定期维修保养由中铁一局物资工贸有限公司承担，使用及日常保养由中铁一局物资工贸有限公司青岛莱西北制梁场承担。
本标段箱梁架设施工范围内共18座大桥，分别为：
谭家庄大桥、李家疃大桥、回里特大桥、西元庄1号大桥、西元庄2号大桥、道平大桥、旺远南河特大桥、吴家桐特大桥、西陌堂跨外夹河特大桥、北朱岩跨绕城高速公路特大桥、诸嘉村大桥、官庄大桥、炮山大桥、付家村特大桥、青荣左线跨外夹河特大桥（单线桥）、青荣右线跨外夹河特大桥（单线桥）、烟荣上行联络线诸嘉村大桥（单线桥）、烟荣下行联络线诸嘉村大桥（单线桥）范围内，整孔双线32m箱梁309孔，24m箱梁32孔。
1、编制依据
2.1《起重机械设计规范》GB/T3811-2008;
2.2《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278-2010;
2.3《电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范》GB50256-1996;
2.4《特种设备安全监察条例》；
2.5《青岛莱西北梁场大临时建设图纸》；
2、周边环境
3.1莱西北梁场所处区域属温暖带亚湿润季风气候区，安铁路气候分区为温暖地区，受海洋气候的影响，冬季严寒干燥，夏季温热潮湿，降水集中于夏秋。
年平均降水量达732㎜，周边排水系统较为发达。
最大积雪厚度达12㎝，土壤最发冻结深度为60㎝。
3.2梁场场地为陆相冲击相貌，场地上部第四系主要有粘土组成，其下为白垩纪下统王氏组泥粉砂岩石、中砂石。
3.3地质勘查期间钻孔，测量地下水埋深为1.6m~2.2m,地下水类型为孔隙性潜水，主要赋存于上部粘性土层及基岩裂隙中，含水而不富水。
3、安全技术设计：
4.1龙门吊总参数
4.1.1额定起重：
Q40T/10T
4.1.2大车走行轨距：
40m；
4.1.3提升高度：
16m；
4.1.4大车行走速度：
0~15m/min（重载）、0~25m/min（空载）
4.1.5吊梁起落速度：
1.5m/min（重载）；
4.1.6吊梁行车运行速度：
6.3m/min（重载）；
4.1.7电葫芦起升速度：
7m/min（重载）
4.1.8电葫芦运行速度：
20m/min（重载）
4.1.9电动葫芦工作制度：
中级FC25%；
4.1.10整机功率：
56KW；
4.1.11适度坡度：
±2%；
4.1.12整机运行轨道：
单轨P50:
；
4.1.13龙门吊抬吊额定抬吊重量：
40t；
4.1.14主横梁主要参数：
桁高：
h=2.3m、桁宽：
H=1.1m、重35t；
4.1.15轴距B=10m支腿上开口距离：
b=3.5m,支腿高度h支=15.36m；
4.2龙门吊走行线基础技术设计：
4.2.1设计说明
根据青岛莱西北梁场地质勘查报告：
场地表层0.8m深度范围内为坡积素填土，地基承载力为120KPa，以下0.35-2.35m范围内为粉质粘土，地基承载力为180KPa，基础埋深h=0.8m,基础底层回填0.6m厚粒径10-25mm碎石，分层压实，压实系数不小于0.95。
换填后的碎石垫层地基承载力约为fak1=280kpa。
龙门吊行走轨道基础采用宽0.8m、高0.8m的C25混凝土条形基础。
龙门吊行走轨道根据龙门吊厂家设计要求采用P50型起重轨道，基础设计中不考虑轨道与基础的共同受力作用；基础按弹性地基础梁进行分析设计。
如图
通过计算及构造的要求，基础顶面配置6Ф12㎜螺纹筋，基础底面配置9Ф18㎜螺纹筋，箍筋采用Ф8@300。
其中按构造要求配置架立筋，具体见图-2.1横截面配筋图。
为保证基础可自由伸缩，根据台座布置情况，每20.3m设置一道10mm宽的伸缩缝，两侧支腿基础间距40mm，基础位置根据制梁台座位置确定，详见龙门吊基础图。
4.2.2设计参数选定
4.2.2.1设计荷载
根据龙门吊厂家提供龙门吊资料显示，吊重按最大载荷40t，自重73t。
从安全角度出发，按g=10N/kg计算，载重按照最大载荷进行验算。
40吨龙门吊自重：
73吨，G4=73×1000×10=730KN；
40吨龙门吊载重：
40吨，G5=40×1000×110=400KN；（按照最大额定荷载设计进行检算）；
最不利荷载考虑40吨龙门吊8个轮子承重，每个轮子的最大承重；
G6=（730000+400000）/8=141.25KN；
吊重40吨；考虑冲击系数1.2；
天车重6.5t；考虑重击系数1.2；
P50钢轨自重折算为线载荷：
q1=0.5KN/m；
其他施工荷载q2=1.5KN/m。
4.2.2.2材料性能指标
C25砼
轴心抗压强度：
f=11.9Mpa
轴心抗拉强度：
f=1.3Mpa
弹性模量：
Ec=3×104N/mm²
钢筋
HPB235级钢筋：
fy=210Mpa,f'y=210Mpa
HRB335级钢筋：
fy=300Mpa,f'y=300Mpa
地基
根据探勘资料取地基承载力特征值：
fa=180Kpa
地基压缩模量：
Es=5Mpa
4.2.2.3基础梁几何特性
截面惯性矩：
I=0.0108m4
4.2.2.4计算简图
基础持力层选用第二层粉质粘土层，基础底面进入持力层至少400mm。
考虑两台龙门吊在轨道上运行，最不利情况是两台龙门吊车运行至一起时，产生的应力和变形最大。
算简图
图-3.1基础原始受力模型（单位：
cm）
图-3.2基础最大载荷范围（单位：
cm）
图-3.3.基础均布荷载计算模型（单位：
cm）
图-3.4基础点荷载计算模型（单位：
cm）
图-3.3和图-3.4中
；
（Pk,max=G6=141.25KN,这里取141KN
4.2.3地基验算
4.2.3.1基础形式的选择
考虑到地基对基础的弹性作用及方便施工，故基础采用图-4.1形式。
4.2.3.2、地基承载力验算
轨道梁基础长345m,根据40T龙门吊资料：
支腿纵向轮中心距为10m，两侧轮距1.1m，按最不利荷载情况布置轮压，见图-4.2：
图-4.1：
基础截面图（单位：
cm）
图-4.2：
荷载布置图（单位：
cm）
假设：
整个钢轨及其基础结构完全刚性（安装完成后的钢轨及其结构是不可随便移动的）。
每台龙门吊完全作用在它的边轮间距内（事实上由于整个钢轨及其基础是刚性的，所以单个龙门吊作用的长度应该长于龙门吊边轮间距）。
即：
龙门吊作用在钢轨上的距离是：
L1=11.5m
先假定基础的宽度b=0.8m,基础的高度为0.8m。
则基础底面的平均压力值为：
碎石自重压力值为
碎石垫层底面平均压力值为：
因此
满足要求！
4.2.4基础配筋计算
4.2.4.1根据单筋矩形截面建立受力模型
图-5-1：
基础受力模型
为了简化计算受压区混凝土应力图形上图表示，矩形应力图的应力取为
其中
取值为1.0，
为混凝土轴心抗压强度设计值，C25混凝土抗压强度设计值为11.9MPa。
按照等效矩形应力计算的受压区高度X与按平截面假定确定的受压区高度X0
之间的关系为：
（式-5.1）
其中
取值为0.8。
基本计算公式：
由于截面截面在破坏前的一瞬间处于静力平衡状态，所以上图的受力状态可以建立两平衡方程：
一个是所有各力的水平轴向上的合力为零，即
（式-5.2）
式中b----矩形截面宽度；
As----受拉区纵向钢筋的截面面积。
另一个是所有各力对截面上人和一点的合力矩为零，当对受拉纵向受力钢筋的合力作用点取矩时，有：
（式-5.3）
当对受压区混凝土压应力合力的作用点取矩时，有：
（式-5.4）
式中M----荷载在该截面上产生的弯矩设计设计值；
---截面的有效高度，按下计算
=
。
H为截面高度，as为受拉区边缘到受拉钢筋合力作用点的距离。
这里
取3.5cm。
4.2.4.2弯矩最大区的弯矩计算
根据图-3.2基础最大荷载范围可计算最大弯矩值，由于混凝土顶面有P50钢轨，因此荷载近似看作为均布荷载，
。
由于两台龙门吊车在一起时最不利状态，基础受力最不利状态下弯矩图在两车中间成对称状态，基底反力：
根据受力分析，对两车中心点取矩，此处的受力为最大，由图3-2可知
M=1/8×（141.25×4）÷5.3×5.3²
=374.31KN.m
剪力V=1.2×2Fk,max=339KN
讲各已知数值带入-5.3式中得出以下简式：
x²-1.53x+0.4664=0
取x1=0.415m
于是，代入式5-4便得出配筋
即As=2165mm²
取9Ф18（As=2290.5mm²），上部布置8Ф12，中间设置4Ф12构造钢筋。
4.2.4.3抗剪计算
（式-5.5）
（式-5.5）
因此抗剪验算满足要求！
4.3、龙门吊拼装
4.3.1、龙门吊拼装方案选择
根据其中荷载计算公式Qj=k1·k2·Qz（k1为动载荷系数，k2为不均匀载荷系数，Qz为起重物质量），计算载荷如下：
行走横梁起重载荷：
Qj行=k1·k2·Qz=1.1×1×6.5=8.15t；
支腿起重载荷：
Qj行=k1·k2·Qz=1.1×1×15=16.5t；
主梁总成起重载荷：
Qj行=k1·k2·Qz=1.1×1×34=44.88t；
注：
（考虑到主梁需要两台起重设备同步起吊，所以不均匀载荷系数取1.2）
根据“安全可靠，经济合理”的选用原则，选用一台25吨轮式起重机对龙门吊支腿及主梁在地拼装，每台龙门吊预计使用21天，选用两台70吨轮胎式起重机对拼装好的支腿进行直立，并且将主梁抬吊至之腿上。
每台龙门吊计划使用一天。
4.3.2、拼装配套设备的选用
钢丝绳、预埋地锚、吊耳等吊装配套工具，严格按照施工验算结果选用，确保其施工的安全性。
4.3.3、龙门吊拼装人员的配置
序号
姓名
持证项目
证件编号
发证日期
有效日期
1
2
3
4
5
6
7
4.3.4、拼装施工工序
设备进场后选择具有资质的安装厂家，进行设备安装工程，其施工工序流程图如下：
4.3.5拼装工艺及安全设计
4.3.5.1拼装前，凭证压实施工现场，、搭建接梁平台，两端达成井字行型四层，接口处搭成1字型（第一节梁）。
大车走行轨道内外两侧预埋地锚。
4.3.5.2缆风绳的检算：
缆风绳总拉力T=Tg+Tc（Tg缆风绳工作拉力，Tc缆风绳初始拉力），缆风绳初始拉力Tc预设0.5t，缆风绳在对龙门吊支腿进行支护，主要抵抗支腿正立面的风压力，根据《起重机械设计规范》（GB/T3811-2008）中附录E.3规定梯形截面构件（梁）在侧向风力作用下，风力系数C支=1.2。
由青荣施工组织设计可计算于瞬时风速V0=14m/s、查附录E.5,风压P支=125N/m²，10分钟平均风速Vp=11m/s；查附录E.6,支腿所对应的迎风面积估算S支=8m²；
根据经验缆风绳所承受的拉力为风压力所给的拉力；
支腿的横向风压力：
即
F支=P支×S支=125×8=1000N；
假定支腿为完全刚性，即可得B点合力矩为0；即
F缆×COSa×16m+F支×1/2×16m=0；F缆=588.23N；
根据规范《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）中钢丝绳要求选用公称直径
故钢丝绳的破断拉力总和；
Tg=F缆×K/Ф=0.5×6/0.82=3.6T
F缆--钢丝绳承载重量，取上值；
K--安全系数，取值6；
Ф--应力折减系数，取值0.82
故所选用钢丝绳满足使用要求！
4.3.5.3地锚的检算：
地锚采用2m×2m×1m的混凝土灌注件，缆风绳最大拉力3.6t。
水平夹角ao
如图：
埋入式混凝土地锚：
2m×2m×1m×2.4=9.6t（t）[如见上图]
垂直力：
G+T=2m×2m×1m×2.4=9.6t（t）；
上拔力：
N2=3.6×sina0=1.8（t）；
安全系数K=（G+T）/N2=9.6/1.8=5.3＞[K]=1.5；
水平力：
N1=3.6×cosa0=2.8（t）；
地锚基础前侧土壤单位压力：
土承重力为12t/m²；
σp=N1/（hs）=2.8/（1×2）=3.71＜[σp]=12（t/m²）
故所选用地锚满足使用要求！
4.3.5.4大梁对接：
用25吨汽车吊将第一节梁摆放在接梁平台上并用千斤顶、木楔进行调整、找平。
用25吨汽车吊将第二节梁与第一节梁对接拼装，并锁定对接销轴，撤出接口处枕木垛搭在第二节梁接口处。
一次类推整条拼接完毕。
另一条梁安装方法相同。
两片大梁拼接完毕后，安装端梁、电动葫芦轨道、检修走台、护栏、小车挑线支架及滑车轨道。
布小车电源线及控制线。
4.3.5.5大车走行机构，支腿安装就位：
用25吨汽车吊将大车走行台车与地梁（横梁）连接，并锁定对接销轴，侧卧在大车走行轨道内侧上，走行电机向上。
用道木支稳、汽车吊吊起支腿与地梁（横梁）连接螺孔对齐，用连接螺栓将其连接固定，拼接支腿（上端）支撑平台。
拼接驾驶平台、扶梯（刚性支腿）。
另一侧支腿安装方法相同。
起吊支腿就位，沿每支腿内、外侧用缆风绳与地锚固定，防止支腿侧翻。
注意：
两侧走行机构就位时中心线对齐。
4.3.5.6用两台70吨汽车吊在梁的两端起吊大梁平稳放在支腿上端，用连接螺栓将其连接紧固。
吊装门型支架，小车总成，为防止起吊时摆动，在梁的两端绑扎缆风绳。
大梁起升70㎝高时，安装电动葫芦并连接。
如图；
吊装住钢丝绳的选择：
主钢丝绳的夹角为45°
主梁：
T主=K1·K2·QZ=1.1×1.2×34=44.88t；
采用八根钢丝绳：
T单=44.88/8=F拉*cos45°=7.93t；
则钢丝绳承载拉力为：
F拉=7.93t（吊索的安全系数取6）
T=F拉×K/Ф=7.93×6/0.82=58.06T
F缆-----钢丝绳承载重量，取上值；
K---------安全系数，取值6；
Ф-----应力折减系数，取值0.82
经查表《GB8918-2006》选取D=36mm，采用钢芯，钢丝绳公称抗拉强度1570MP。
T=580.6
KN≤F抗拉=676KN故所选用钢丝绳满足使用要求！
4.3.5.7.吊装驾驶楼、配电柜、并固定牢靠。
4.3.5.8安装电气安装图要求，对全车电气，控制、安全装置进行安装无误，引入电源。
4.3.5.9对全车连接螺母，用力矩扳手在紧固一边，并填写施工记录，全车安装完毕。
4.3.6、质量要求
序号
检查项目
偏差
1
大车轨道纵向不平度
1/1000
2
大车轨道同一截面高低差（mm）
10
3
轨道跨度偏差（mm）
±[3+0.25（S-10）]
4
主梁上拱度（mm）（F：
上拱度值）
+0.3F
5
对角线的相对差（mm）
5
6
主梁旁弯度（mm）（S：
跨度）
S/2000
4.3.7、技术交底及安全措施
①拼装作业所有人员必须严格执行本方案。
②进入施工现场前要穿戴好工作服、安全帽、正确使用防护用品。
③高空作业时必须系好安全带。
④安全防护用品在使用前要严格检查，不符合要求严禁施工。
⑤严禁酒后或带病作业。
⑥施工照明应使用36V安全电压（便携式）。
⑦作业使用的工具应摆放整齐有序，经常使用的工具应放在随身携带的工作袋内。
⑧起吊机吊装时，无关人员必须清离现场，作业人员必须统一听从指挥人员的指挥。
⑨起吊过程中，严禁在起重臂下逗留或通行。
4.3.8、施工进度
施工过程
日期
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
到货及开箱检查
单车轨道安装
供电系统安装
桥架拼装、吊装
葫芦/小车吊装
电气安装调试
试运行和自检
计划施工开始日期：
2011年3月1日。
计划施工结束日期：
2011年3月30日。
4.3.9、试运转和自检
①失电检查：
检查所有连接部位应牢固无松动，主要零部件齐全、连接固定牢靠、完好无损。
②通电检查：
分别启动各运行机构，确认电动机运转正常；各类电器保护齐全有效；各类安全防护装置动作可靠、灵敏。
4.3.10.1、性能试验
4.3.10.1、空载试验
①操纵机构、控制系统、安全防护装置动作可靠、准确，馈电装置工作正常。
②各机构动作平稳、运转正常，能实现规定的功能和动作，无异常震动、冲击过热、噪声等现象。
③液压系统无泄露油现象，润滑系统工作正常。
4.3.11额定载荷试验
4.3.11.1对制动下滑量有要求的，制动下滑量应当在允许的范围内。
4.3.11.1挠度应符合下述要求：
①对没有调速控制系统或低速起升也能达到要求、就位精度较低的起重机，挠度要求不大于S/750；
③对需采用较完善的调速控制系统才能达到要求、就位精度要求较高的起重机，挠度要就不大于S/1000。
（注：
调速控制系统和就位精度根据该产品设计文件确定，若设计文件对该要求不明确的：
a.对A1~A3级，挠度不大于S/700；b..对A1~A6级，挠度不大于S/800；c.对A7、A8级，挠度不大于S/1000；d.悬臂端不大于L1/350或者L2/350。
）f.主要零件无损坏。
4.3.12、静载荷试验
4.3.12.1主要受力结构件无明显裂纹、永久变形、油漆剥落。
4.3.12.2主要机构连接处未出现松动或者损坏。
4.3.12.3无影响性能和安全的其他损坏。
4.3.13、动载荷试验
4.3.13.1机构、零部件等工作正常。
4.3.13.2机构、结构件无损坏，连接处无松动。
4.3.14、交工验收
施工完毕，在自检合格的基础上，会同监察机构进行性能试验，在所有监检项目监检合格后，取得监检合格报告书和监检合格证书，并连同起重机的设计文件资料、产品质量证明书、安装及其使用维护说明书等一起交付使用单位。
4.4龙门吊抬吊工艺及安全检算
4.4.1、实际使用（钢筋骨架抬吊及内膜吊装检算）
在梁场中龙门吊，主要为箱梁钢筋骨架的吊装和内膜的吊装。
使用中总荷载钢筋骨架总量（40T）+吊具重量（15T）=55T（龙门吊抬吊能力80T，满足使用要求；内膜总重量（60t）<龙门吊额定抬吊能力80T，满足使用求；
4.4.2、钢筋吊装检算：
在钢筋吊装过程中，主要对吊具、吊装钢丝绳、吊点焊接进行检算，确保吊装过程中钢筋骨架吊装整体的安全性。
1）、吊具的结构构造
1、吊具平面布置图（备注：
上图尺寸均以cm计）
2、2-2截面图
3、3-3截面图
4、吊具材料
吊具三根纵向主梁N2采用型号36a工字钢，吊点位置采用36a工字钢横向一字与斜向剪刀形式加强连续连接，横向N1采用18#工字钢。
横行N1在纵向N2上部，所有钢丝绳均匀分布的固定在N1上。
除钢丝绳外所有材料连接均为焊接，焊缝厚度主梁位置不小于10mm，纵向与横向连接处不小于6mm。
吊具吊点钢丝绳直径为36mm，单根长13.2m,吊装钢筋钢丝绳直径为12mm,共设置204个钢丝绳吊点。
2）、荷载分布
1、自重
纵向主梁N2以及加强部位N2总长度为147m,单位长度重为59.99kg/m，因此N2总重为：
147×59.99/1000=8.82t，横向N1总长度为207.4m，单位长度重为24.14kg/m,因此N1总重为5.01t，钢丝绳重量与吊具重共计15t。
2、钢筋荷载
32m箱梁整体钢筋骨架总重为40t，橡胶管总长为808.6m，每米橡胶管重量为6.18Kg，橡胶管总重为4.99t，因此吊装荷载为44.99t，计算时取值为45t。
3）、受力分析
1、自重
纵向主梁N2以及加强部位N2总长度为147m，单位长度重为59.99kg/m，因此N2总重为：
147×59.99/1000=8.82t，横向N1总长度为207.4m，单位长度为24.14kg/m，因此N1总重为5.01t，钢丝绳重量与吊具重共计15t。
2、钢筋荷载
32m箱梁整体钢筋骨架总重为40t，橡胶管总长为808.6m，每米橡胶管重量为6.18kg，橡胶管总重为4.99t，因此吊装荷载为44.99t，计算时取值为45t。
2、钢筋荷载
32m箱梁整体钢筋骨架总重为40t，橡胶管总长为808.6m，每米橡胶管重量为6.18kg，橡胶管总重为4.99t，因此吊装荷载为44.99t，计算时取值为45t。
3）、受力分析
1、吊点布置
2、钢丝绳布置及受力图示（1-1截面）
3、受力变形图示
4、受力弯矩图示
a、自重状态下横向弯矩图示
b、均布荷载下横向弯矩图示
c、组合荷载下横向弯矩图示
d、三根主梁在组合荷载下弯矩图示如下：
e、三根主梁及吊点位置加强梁在组合荷载下的挠度图示：
f、横向梁在组合荷载下弯矩图是：
g、横向梁在组合荷载下挠度图示：
通过迈达斯软件分析，我们得出下面结论，主梁最大正弯矩值出现在两侧吊点位置为21.6KN·m，最大负弯矩值出现在跨中为15.0KN·m，挠度最大值出现在中间一根主梁的两端为6.4mm。
横梁最大正弯矩值出现在跨中一根上，在与外侧主梁的相交位置为根上，横梁最大负弯矩值出现在跨中为2.83KN·m，横梁最大挠度值出现在跨中一根上，为横梁的端部L-7，值为7.7mm。
4）、受力计算
1、荷载：
主梁自重：
L-1、L-2、L-3、L-4、L-5、L-6、q2=59.99kg/m；
横梁自重：
L-7、L-8：
:
q2=24.14kg/m；
吊装荷载重：
P=45t；
N2总长L2=32.6×3=97.8m；
Q2=PIL2=45×1000/97.8=460.1kg/m；
N1总长为L1=12.2×17=207.4m；
Q2=PIL2=45×1000/97.8=460.1kg/m；
2、计算
1）L-1计算
l=11400mm
I=158000000mm4
A、抗弯强度计算
抗弯强度满足要求！
B、抗剪强度计算
按公式：
抗剪强度满足要求！
2）L-3计算
l=11400mm
I=158000000mm4
B、抗弯强度计算
抗弯强度满足要求！
B、抗剪强度计算
按公式：
抗剪强度满足要求！
3）3）L-3计算
l=11400mm
I=158000000mm4
C、抗弯强度计算
抗弯强度满足要求！
B、抗剪强度计算
按公式：
抗剪强度满足要求！
4）4）L-3计算
l=11400mm
I=158000000mm4
D、抗弯强度计算
抗弯强度满足要求！
B、抗剪强度计算
按公式：
抗剪强度满足要求！
故通过检算钢筋吊具整体抗弯、抗剪强度满足要求！
5）下部吊点钢丝绳计算
吊具共计204个下部钢丝绳吊点，每个
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