钢管架电动卷扬机方案.docx

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钢管架电动卷扬机方案

横岭污水处理厂配套干管二期工程一标段（龙西河）

钢管架吊装应用顶管工程

施工方案

深圳市交运工程有限公司

2009年3月

横岭污水处理厂配套干管二期工程一标段（龙西河）

钢管架吊装应用顶管工程

施工方案

编制：

审核：

批准：

深圳市交运工程有限公司

2009年3月

一、工程简况·································（4）

二、顶管施工起吊设备选择·····················（4）

三、采用钢管架吊装稳定性验算·················（5）

四、钢管架结构图与施工现场安装···············（7）

五、钢管架吊装施工安全管理和应急处理措施·····（9）

采用钢管架电动卷扬机吊装设备应用顶管工程中

施工方案

一、工程简况

随着我国城市环保建设逐步进入规范化管理，截污减排工程中地下顶管施工愈来愈多，顶管施工的工作井是顶管设备安放的工作间，用于传输顶管设备吊装和管道掘进过程中所有材料都是利用垂直起吊完成的。

顶管工作井运载起吊设备通常为：

（一）、采用移动式汽车起重机吊车作业。

（二）、采用固定式钢管架电动卷扬机。

（三）、采用门型架电动葫芦起重机。

从施工经济成本分析，施工单位通常采用固定式钢管架电动卷扬机和门式电动葫芦起重机两种方法，确定使用起吊方法的重要因素是施工现场作业条件。

本施工方案主要对钢管架电动卷扬机应用于顶管工程中的安全稳定性进行验算，确保吊装过程中使用安全和可靠性，报请现场监理、业主单位及安检单位确认和备案。

二、顶管施工起吊设备选择

2－1：

顶管施工中确定起吊设备，应根据施工现场作业条件和作业环境，起吊顶管的重量及起吊设备重量，顶管工作井结构条件等综合因素，进行分析确定采用技术可行、安全可靠的起重设备。

2－2：

选择采用钢管架电动卷扬机吊装设备，是在顶管工作井现场周围无开阔条件，场地狭窄，起吊重物承载≤70°以内，几项综合技术参数条件下，才能选择采用钢管架电动卷扬机进行吊装作业。

2－3：

根据目前顶管施工中最大起重物体是钢筋混凝土管，按施工管径统计重量如下（表2－3－1顶管施工重量统计表）：

顶管施工管材型号、重量统计表（表2－3－1）

序号

管材型号

管重（㎏/m）

单根管重（㎏/根）

①

钢筋砼结构Ⅲ级（φ1000）

829（δ＝100）

（0.829*2.0）1.658t/根

②

钢筋砼结构Ⅲ级（φ1200）

1194（δ＝120）

（1.194*2.5）2.985t/根

③

钢筋砼结构Ⅲ级（φ1350）

1573（δ＝135）

（1..573*2.5）3.933t/根

注：

钢筋混凝土顶管每根长度为2.5m钢套管“F”型接口。

2－4：

根据设计施工图中要求的各类型号顶管经过计算统计，采用50KN及100KN钢管架电动卷扬机起吊钢筋混凝土Ⅲ级最大直径为φ1.5m。

吊装应控制在85°起重角度之内，接近垂直起吊，在特殊作业环境条件下采用钢管架电动卷扬机可以满足起吊重量要求。

三、采用钢管架吊装稳定性计算

3－1：

钢管架材料技术参数：

1钢管直径:

φ100mm

2钢管材料：

镀锌钢管

3钢管壁厚：

8mm

4钢管架单根长度：

6000mm

5钢管架连接销：

φ32mm螺纹钢

6钢管架顶盘:

30mm厚500*500钢板

7起重滑轮：

50KN双滑轮（型号：

HQLZKI－5）

8钢丝绳直径（按规范GB/T8918-1996）选用φ20mm（最小破断拉力为173.3KN）。

9电动卷扬机（功率10Kw）起重力100KN：

φ200电磁制动器。

3-2：

钢管架稳定性验算：

3-2-1：

垂直起吊时钢管受计算（起重力为100KN,用下式：

钢支架设置为4根，撑角距离为

4.0m，见计算示意图3-3-1：

①当起重垂直度为90°时，钢管受力为：

R1=Q/4*COSa

=50/4*0.866

=10.83KN

②当起重物与起吊水平距离为2.0m时：

R1=Q/4*sin30°*cosa

=50*0.866/4*0.5

=21.65KN

③当起重物与起吊水平距离为4.0m时：

R1=Q/4*sin15°*cosa

=50/4*0.2588*0.866

=55.8KN

④钢管受力计算：

当起重物重量为10.0t，拖重距离为4.0m时，钢管承受重力荷载为：

4*55.8kn=223.2KN，单管受压强度为：

σp=p/2*（πδ（p-δ）

=223.2*100/2*3.14*10*（100-10）

=223.2*100/2*3.14*10*90

=22320/5652

=39.45KN/mm²

[σp]=115N/mm²›σp=39.45N/mm²（安全）

⑤垂直起吊最大荷载时钢管稳定验算：

σpmax=Mmax/W≤[σf]

其中：

Mmax=PL/4=tan60°*cos30°*L/4

=（1.732*0.866*50*4）/4

=75.00*4.0/4.0

=75.00KN/m

=75000000N/mm²

W=1/6*D³

=100*100²/7.5

=133333mm²

σpmax=Mmax/W≤[￡f]

=14999000/133333

＝112.5/mm²≤200N/mm²（安全）

3-3：

钢管架在起吊重量为最大荷载时的刚度验算，用下式计算：

L/400≥5QL4/384*E*I

F钢=5qL4/384*E*I

=5*89.659*40004/384*3.8*1013*1354

＝11476352/1975756.8

＝5.808㎜

L/400=4000/400=10㎜≥F钢=5.808㎜（满足刚度支撑要求）

3-4：

固定轴销强度验算：

轴材料选用32mm圆钢，轴径为Ф30㎜，用下式验算：

Τmax=N/Af≤[fτ]

＝51500/1394.16

＝36.94N/mm²

τmax=36.94N/mm²≤[fτ]=125N/mm²

验算结果满足强度要求。

3-5：

根据上述验算结果表明，在工作井固定条件下的采用Ф100㎜无缝钢管制作成起吊架可以满足顶管吊装和其它小于或等于10吨荷载的重物。

四、钢管架结构图与施工现场安装

4-1：

钢管起重吊装架结构安装示意图（图4-4-1）

图例说明

①——起吊钩环Q195

②——钢管架顶板Q195

③——钢管架固定穿销30＃钢

④——10吨重双滑轮

⑤——φ100㎜无缝钢管

⑥——定向滑轮

⑦——钢管架固定底板Q195

⑧——36a垫孔工字钢托梁

⑨——JZ-5型卷扬机（10t）

⑩——操作平台面板Q195

——沉井工作井

图4-4-1钢管架安装示意图4-2：

钢管架作为起吊支撑架结构在建筑工程装卸与搬动等方面应用广泛，钢管架吊装和提升物体应用场合多属于机械起重条件受到局限时，在顶管施工现场，通常管道铺设是沿河道，道路和穿越稠密建筑群，工现场非常复杂。

采用钢管架作为顶管施的吊装设备是适宜的方法，在深圳区域顶管施工中约占75％的使用率。

4-3：

钢管架起吊结构采用取定距离平面支撑稳定方式，均采用钢结构材料进行制作，四管主撑架采取固定式，对结构钢材和起吊物体的重量必须经过设计验算进行确定。

受力部位要经过验算抗剪强度后，确定材料使用规格和材

图4-4-1钢管架结构安装示意图质，连接件要采取焊接固定，保证强度。

4-4：

钢管架起吊设备在现场安装程序为：

对顶管工作井周边进行清理和平整——安放托架基础梁——进行纵向焊接固定形成共用基座——管架装配安装——起吊托盘穿墙固定——电动卷扬机定位安装——穿插和锁定起吊钢丝绳——空载试车——检查各部件结构连接和运行情况——实体试吊——确认无工作隐患后进行正常作业。

五、钢管架吊装施工安全管理和应急处理措施

5-1：

钢管架吊装设备均为施工单行设计制作，只限用顶管施工中起吊相关材料范围。

为保证钢管架在使用中的安全操作人员必须经过相关培训，持有起吊作业资格证方可进行现场作业。

5-2：

钢管架吊装设备的设计和制作工程技术人员在现场要进行安全使用技术交底，并进行规范操作示范。

5-3：

钢管架在现场装配完成后，要经现场监理工程师、业主单位和相关安全检查部门在现场进行吊装试验，经过验证和确认同意后方可使用。

5-4：

钢管架在进行顶管材料吊装时易发生下列安全问题：

⑴吊载物体超过设计起重值时，引起钢管架变形，致使结构失稳。

⑵吊载物体时超过安全起重角，发生钢管架弯倾变形产生局部结构破坏。

⑶起吊钢丝绳滑槽、脱钩引以安全事故。

⑷电动卷扬机制动失效，引起物体自由下落。

⑸电器和控制系统发生故障。

⑹违章操作而引发的人为事故。

5-5：

钢管架吊装作业安全操作控制要点：

⑴起吊材料重量必须小于规定的起重标准，控制起重量≤4.8t。

⑵起吊钢丝绳垂直中心与起吊物的水平距≤2.0m，不允许将绳钩拖拉超过2.0m以上距离安放物体。

⑶吊装时必须设置专职电动卷扬机操作和挂钩专职人员，卷扬机操作人员必须听从挂钩人的指挥。

⑷进行吊装下井时，工作井内在吊装区域内不得站人，应撤离到吊运的安全地段。

⑸吊装物体前按例进行检查钢丝绳有无损伤，连接部有无松动，索扣和吊钩是否闭合紧固，确认无误后，方可进行吊装作业。

⑹吊装人员必须戴安全帽和安全带，保证井口作业时吊装安全。

⑺吊装作业班次进行交接时，必须通报机械设备工作情况，发现问题，立即处理，对起吊机械零部件出现缺陷时要及时更换，并做好每班次作业书面交接记录。

⑻强降雨、雷雨和台风季节，严禁进行吊装作业，小雨作业时，工作平台必须设置防滑设施，保证施工安全。

⑼台风预警时，要及时停止作业，并将起吊钩进行相对固定，撑杆架进行加固，待台风停止后进行拆除。

5-6：

钢管架吊装施工应急处理措施：

坚持预防为主，安全第一的施工原则，当钢管架在实际使用中出现安全问题的要采取应急处理措施，按照顶管施工组织设计中应急预案进行处理。

根据钢管架吊装易发生的一些问题，要注意观察实施定时定点检查机械零部件工作状况，施工现场必须配置常用易损件更换的备用材料，及时修理和更换，保证安全施工。

钢管架吊装施工应急措施为：

⑴卷扬机系统出现的机械故障为电磁制车失灵，造成吊装物快速下落，应及时采取关闭电流，用铁棒插入电磁铁闭合框架内，人为控制电磁铁制动，让物件缓慢落地后，及时调整闭合间隙。

⑵因吊装物件使用角度不当，发生钢丝绳槽时，应及时停机，将起吊物体下落到地面后及时恢复钢丝落槽，并焊制地方脱槽的保险装置。

⑶起吊物体发生吊绳旋转时，应及时停吊，在被吊物体上设置浪风绳，控制物体在吊装时发生旋转造成钢丝绳损伤引以事故。

⑷吊装物件时发生突然停电时，应将物体慢慢下落到地面，待机械恢复通电后，再进行吊装作业，不允许在停电时吊装物带留空中。

⑸吊装超载物件时发生钢管架变形时，应停止作业，采取应急吊装设备重新起吊，不宜采用强行吊装，冒险作业，造成难以预料的后果。

⑹起吊滑轮组不旋转时，要停止强制作业，应将起吊物件缓缓落地后，及时更换和修理滑轮，要保证在起吊过程中滑轮处于平稳转动状态。

⑺起吊钢丝绳出现毛刺和局部断头时，要立即停止吊装作业，重新更换钢丝绳，对接钢丝绳不宜在本工程中采用。

⑻起吊架上的钢管撑架连接销发生松动后，应停止吊装作业，立即将轴销复位，并进行定位后，方可进行正常作业。

深圳市交运工程有限公司

龙西河截污干管项目部

2009-3-11

（注：

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