广州市220千伏犀牛站电缆隧道工程盾构机拆机吊装专项施工方案.docx
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广州市220千伏犀牛站电缆隧道工程盾构机拆机吊装专项施工方案
一、工程概况
1.1工程概况
广州市220KV犀牛站电缆隧道位于广州市白云区，本工程起始里程DK0+0.000～DK3+855.775,线路全长3855.755米，整体南北走向；盾构于工作井1始发，沿着沙太路途经工作井2至工作井8（工作井6取消），其后穿越百壮汽配城到达麒麟变电站（工作井十一）,盾构隧道外径4100mm，内径3600mm，管片幅宽1000mm和800mm，楔形量41mm。
隧道施工采用海瑞克EPBΦ4340复合式土压平衡盾构机掘进。
盾构从工作井一始发，到达工作井十一进行接收。
拆解吊出前需要破除第一道支撑，以便提供足够的空间便于盾构各部件吊装出井。
盾构机到达吊出井后停机于接收托架上，进行拆解、吊运。
拟采用一台450T汽车吊进行拆机作业。
图1.1-111#平面图
图1.1-211#剖面图
1.2地质概况
本工程盾构出洞位置地层依次为（1-1）杂填土层、（5-2）粗砂、（9-1）砂质粘性土、（9-2）砂质粘性土、（10-1）全风化花岗岩、（10-2）强风化花岗岩、（10-3）中风化花岗岩层。
主要土层分布及特征描述如下：
1-1层：
素填土，灰色、红褐色、灰褐色，松散稍湿饱和，主要由混凝土、碎石块。
砖块和粉质粘土组成，分布广泛，层位稳定，层厚4.0～4.8m，平均4.3m。
5-2层：
粗砂，灰黄色，灰白色，灰色，饱和稍密、中密、密实都有。
砂质不纯，颗粒大小不均匀，含有粘粒，个别含粉砂，局部含少量砾石，该层层位稳定，层厚1.1m～3m,平均1.88m。
9-1层：
砂质粘性土，成灰色、灰黄色，饱和、可塑，粘性较差，含较多石英颗粒，为花岗岩风化残积土，层厚1m～6m，平均3.78m。
9-2层：
砂质粘性土，灰黄色、灰色，饱和，硬塑为主，个别为可-硬塑，粘性较差，切面粗糙，含较多适应颗粒，为花岗岩残积土层，该层层位稳定，层厚3.8m～6.8m,平均4.95m。
10-1层：
全风化花岗岩，呈灰黄色，可辩花岗岩结构，岩芯呈密实土柱状，岩质松软，遇水易软化，层位稳定，厚度变化较小。
层厚1.2～12m，平均厚度6.08m。
10-2层：
强风化花岗岩层，呈灰黄色，中细粒花岗结构。
岩芯呈半岩半土柱状，岩质软，手捏易碎，遇水易软化，层位稳定，层厚2.9m～5.3m，平均4.34m。
10-3层：
中风化花岗岩，呈青灰色，中细粒花岗结构，块状构造，岩芯以碎块状为主，个别为短柱状，岩质较硬，属较软岩，岩体破碎，平均厚度1.06m。
1.3水文地质概况
根据地质勘查分析，地下水含水层主要为各层砂土，含孔隙承压水，具微承压性，其次为人工填土含上层滞水，风化花岗岩基岩裂隙水。
地下水混合水位埋深4.0～5.2m，标高16.44～19.4m。
地下水补给来源主要为大气降水，排泄方式主要为蒸发。
河流附近地下水和地表水随涨落潮成互补关系。
根据本次水质分析结果，含环境类型水对混凝土结构腐蚀等级为微级，按地层渗透水对混凝土结构腐蚀等级为微级；地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀等级为微级。
1.4周边环境
盾构接收井距离沙河涌最小距离为6.6m，与麒天线工作井一的最小距离为2.4m，盾构隧道距离麒麟变电站挡土墙2m。
竖井北侧有一条直径800mm污水管，埋深约2m，距离基坑边3m。
二、编制依据制依
2.1编制依据
1.海瑞克EPB3500盾构机相关资料；
2.现场施工设计资料
3.《广州市220KV犀牛站电缆隧道岩土工程详细勘察报告》；
4.《广州市220KV犀牛站电缆隧道工程线路平、纵断面图》；
5.《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）2003年修订版
6.《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）
7.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）
8.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
9.《起重机械安全规程》GB6067-85;
10.《起重吊运指挥信号》GB50825-85;
11.《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003;
12.《大型设备吊装管理标准》Q/CNPC-YGSG326.12-2002;
13.《起重机实验规范与程序》BR5905-2005
14.《广州市建筑工程施工安全操作规程》GRJ01-62-2002
15.盾构各部件吊耳设计制造资料；
16.格罗夫GMK7450汽车吊性能表及说明书
2.2编制范围
本方案为220千伏犀牛站电缆隧道工程盾构拆解运输方案，拆机要完成的主要工作内容包括：
管线电缆的拆除；盾体（刀盘、中前盾、尾盾等）的拆解与吊出；盾体与后配套的分离；后配套的拆解与吊出等。
三、施工部署
3.1现场准备
3.1.1管路及线路的标识
1、机械构件部分标识
盾构机的拆卸基本以总成件的形式拆卸，后配套连接板、伸缩管等散件需用记号笔标记清楚。
2、风、水、液压部分的标识
标识牌采用2mm厚铝板，箍绑在管路的两端，标识牌为单面印字符，拆卸下的管路接头两端标识相同的字符。
标识牌的标识属性按软管的属性进行标识。
3、电气部分标识
电气部分用白色或黑色记号笔全部标识，并用透明胶带作为保护。
3.1.2拆装工具、机具、材料
1、盾构机拆卸所用工具、机具必须保证其性能良好，材料提前到位。
2、拆卸工具、机具、材料详见第七章附表。
3.1.3包装材料的准备
盾构机包装材料主要用于盾构机重要连接面的保护。
3.1.4场地准备
1、在吊装作业前完成对吊装区域及车辆行驶、运输区域的地面硬化工作，同时在吊车支腿位置铺设20mm厚钢板，确保吊车支腿受力均匀。
2、提前对场地内运输道路（重点为爬坡道）进行处理，满足车辆运输要求。
2、在吊装作业时进行竖井结构收敛及地面沉降监测。
3.2技术准备
1、组织盾构拆解人员熟悉盾构机图纸和相关使用技术资料。
2、详细向施工班组进行盾构机拆机的技术和安全交底。
3.3人员配置
3.3.1组织架构
3.3.2人员配备
表3.3-1拆机人员使用计划表
序号
工种
人数
备注
1
司机
2
吊车操作
2
司索工
2
指挥吊装
3
电焊工
4
进行盾构拆解时相关焊接工作
4
电工
4
拆除盾构机电器设备
5
机械工
6
进行盾构机螺栓拆除等
6
普工
6
辅助拆除盾构机
3.4材料、机具配置准备
表3.4-1盾构机拆机主要施工机具清单
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
450T汽车吊
GMK7450
台
1
吊机
3
卸扣
55t
个
4
主要连接件
4
卸扣
35t
个
4
主要连接件
5
卸扣
18t
个
4
主要连接件
6
卸扣
12t
个
4
主要连接件
7
钢丝绳
φ65
米
120
主吊绳索
8
钢丝绳
φ39
米
100
辅吊绳索
9
钢丝绳
φ32
米
100
辅吊绳索
10
钢丝绳
φ22.5
米
100
辅吊绳索
11
钢板
δ=20mm
m2
60
履带吊路基
12
道木
220×220×3000
根
20
吊车支垫
13
空压机
0.9m3/min
台
1
气动扳手动力
14
气动扳手
500kg•m
套
1
紧固螺栓
15
扭力扳手
6-30kg•m
套
1
紧固螺栓
16
扭力扳手
28-76kg•m
套
1
紧固螺栓
17
扭力扳手
75-200kg•m
套
1
紧固螺栓
18
扭力扳手
180-300kg•m
套
1
紧固螺栓
19
开口扳手
10、13、17、19
套
各4套
紧固螺栓
20
开口扳手
32、36、41、46
套
各3套
紧固螺栓
21
活动扳手
各种常用规格
套
各2套
紧固螺栓
22
直流电焊机
ZX5-500
台
4
盾构机吊耳焊接
23
交流电焊机
BX3-500
台
3
其他部位焊接
24
液压千斤顶
100T
台
2
24
液压千斤顶
50T
台
2
25
手摇液压千斤顶
1.5T
台
1
26
手摇液压千斤顶
3T
台
1
27
手摇液压千斤顶
5T
台
1
28
手动葫芦
10T
个
1
29
手动葫芦
5T
个
2
30
手动葫芦
3T
个
4
31
手动葫芦
1.5T
个
10
32
砂轮机
台
1
33
气割
套
10
34
兆欧表
只
2
35
万用表
只
4
36
钢板尺
各种常用型号
把
2
37
卷尺
各种常用型号
把
5
38
安全带
条
10
39
手电筒
把
5
3.5吊装施工计划安排
盾构拆解吊装时间计划工期18天，9月25日出洞后于2014年10月12日完成拆解吊运工作。
四、吊机选用及场地布置
4.1吊车选用及布置
吊出井为工作井十一，位于银河村沙河涌南侧，麒麟变电站北侧位置，基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙，连续墙深23.93m,嵌入基底8m，基坑平面尺寸13.9m×9.1m，基坑开挖深度为15.93m。
工作井十一开挖过程内支撑结构为两道环框梁支撑＋冠梁砼支撑。
4.1.1吊车选用
根据吊出井场地的实际情况及重要部件的参数，吊装方案选择在吊出井西侧（端头加固区位置）安放一台450T汽车吊进行盾体及后备套的吊装工作。
重要部件参数：
前体：
重量66t，中体：
重量60t，盾尾重量17t，刀盘：
重量21.9t。
吊装设备：
一台GROVE（格罗夫）GMK7450（450t）全路面汽车起重机。
格罗夫GMK7450介绍
1、效果图
图4.1-1GMK7450效果图
2、吊车尺寸参数
图4.1-2GMK7450平立面图
3、性能参数如下
图4.1-3GMK7450规格参数
图4.1-4GMK7450起吊摆幅
4.1.2场地布置
450T汽车吊沿竖井北侧的硬化道路进场，行走到指定位置后组装配重，450T汽车吊位于盾构接收井预留口西北角附近的加固区作业，汽车吊支腿处底部垫钢板（20mm厚）。
盾构各部件在接收井底解体、由汽车吊吊出井后，直接调运装车，由运输板车运至指定位置后，在拟存放地点等待吊车，卸车按指定位置、顺序摆放。
图4.1-5吊车站位平面布置图
①450T汽车吊于盾构机起吊前3天内进场到接收井指定场地组装，具体组装工作由吊运分包商自行组织。
②吊装吊车要进行必要的保养，并且应具有技术质量监督局颁发的特种设
备准用证。
③吊装钢丝绳、卸扣必须具有质量合格证。
吊具必须有材质合格证，吊具和加固的焊接应可靠，并通过联合检查。
图4.1-6吊车站位剖面图
4.1.3场地调整
1、因11#井位置多次调整，部分与麒麟变电站围蔽交界处需要做充分的硬化处理（主要位于端头加固区侧边），以便450t吊车使用时场地具有充分的地基承载力及基础稳定性。
2、11#所处位置为河堤边缘，位置比较低洼，在进入围蔽范围内有一段长约27米，坡度21%的斜坡通到11#井位置，需要进行调整。
3、斜坡底部根据实际填塞素混凝土，最大部位约0.8m厚，表面铺设20厚钢板钢板。
处理效果要满足运输车辆使用要求。
图4.1-7斜坡平位置面图示意图
图4.1-8斜坡平处理示意图
4.2盾构机各吊装部分尺寸及重量
4.2.1盾构机主要部件重量和吊机起重参数对比一览表
下井部件
450t吊机对应参数
盾构机
部件名称
部件最大重量（t）
需要工作直径（m）
吊机工作半径（m）
起吊重量
（t）
臂长
（m）
刀盘
21.9
4.396
16
80
20
前体
66
4.340
16
80
20
中体
60
4.335
16
80
20
尾体
17
4.330
16
80
20
螺旋输送机
22.7
13
16
80
20
管片安装器
9
12
16
80
20
注：
以上吊机数据由全路面汽车起重机的机械性能表查得。
4.2.2盾构机主要构件尺寸和重量数据
表4.2-1盾构机各吊装部分尺寸及重量
盾构机性能及主要技术参数表
部件名称
参数
设备
长度（包括主机和后配套设备）
83,000
mm
重量
257,950
kg
刀盘
长度（包括刀盘和螺旋出土器）
12,300
mm
直径
4,396
mm
长度
1,500
mm
重量
21,900
kg
前盾
直径
4,340
mm
长度
3,930
mm
重量
66,000
kg
中盾
直径
4,335
mm
长度
3,500
mm
钢板厚度
40
mm
重量
60,000
kg
盾尾
直径
4,330
mm
长度
3,319
mm
螺旋机
直径
700
mm
长度
12,987
mm
重量
22,700
kg
1号拖车
长度
5,500
mm
重量
10,700
kg
2号拖车
长度
6,900
mm
重量
13,500
kg
3号拖车
长度
7,200
mm
重量
7,100
kg
4号拖车
长度
7,300
mm
重量
5,200
kg
5号拖车
长度
6,900
mm
重量
9,050
Kg
6号拖车
长度
6,800
mm
重量
7,400
Kg
7号拖车
长度
6,900
mm
重量
5,500
Kg
8号拖车
长度
6,600
mm
重量
6,300
Kg
9号拖车
长度
6,720
mm
重量
5,600
Kg
4.3吊装计算分析
4.3.1绳索计算
考虑到吊装过程中吊点间距在0~4m，每根钢丝绳必须配备20m长度，以保证吊装过程中起吊角度小于15°。
盾构机的前体、中体、后体是四个吊点；刀盘是二个吊点。
盾构机的前体、中体、后体钢丝绳的选用按盾构机的前体考虑，构件重66t，采用四个吊点，每吊点为16.5t，应选用抗拉强度为170kg/mm2,D=65的6×37钢丝绳，其破断拉力为266.5t。
安全系数K=266.5/16.5≈16，满足施工要求。
盾构机的刀盘构件重22t，采用二个吊点，每吊点为11t，应选用抗拉强度为170kg/mm2,D=39的6×37钢丝绳，其破断拉力为95.95t。
安全系数K=95.95/11≈8.7，满足施工要求。
工作台架、螺旋输送机是二个吊点，台车是四个吊点。
盾构机的工作台架、螺旋输送机钢丝绳的选用按盾构机的螺旋输送机考虑，构件重23t，采用二个吊点，每吊点为11.5t，应选用抗拉强度为170kg/mm2,D=39的6×37钢丝绳，其破断拉力为95.95t。
安全系数K=95.95/11.5≈8，满足施工要求。
盾构机的台车钢丝绳的选用按盾构机的2#台车考虑，构件重13.5t，采用四个吊点，每吊点为3.4t，应选用抗拉强度为170kg/mm2,D=39的6×37钢丝绳，其破断拉力为95.95t。
安全系数K=95.95/3.4≈28.4，满足施工要求。
4.3.2卸扣选用
盾构机的前体、中体、后体是四个吊点；刀盘是二个吊点。
盾构机的前体、中体、后体钢丝绳的选用按盾构机的前体考虑，构件重66t，采用四个吊点，每吊点为16.5t，应选用美式弓型2.5寸卸扣,卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及热自理调质处理,美式弓型2.5寸卸扣直径为69.85mm,安全负荷为55t，大于16.5t，满足施工要求。
盾构机的刀盘构件重22t，采用二个吊点，每吊点为11t，应选用美式弓型1.5寸卸扣,卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及热自理调质处理,美式弓型1.5寸卸扣直径为52mm,安全负荷为17t，大于11t，满足施工要求。
工作台架、螺旋输送机、管片拼装机是二个吊点。
台车是四个吊点。
盾构机的台架、螺旋输送机、管片拼装机钢丝绳的选用按盾构机的螺旋输送机考虑，构件重22.7t，采用二个吊点，每吊点为11.35t，应选用美式弓型1.5寸卸扣,卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及热自理调质处理,美式弓型1.5寸卸扣直径为52mm,安全负荷为17t，大于11.35t，满足施工要求。
盾构机的台车钢丝绳的选用按盾构机的2#台车考虑，构件重13.5t，采用四个吊点，每吊点为3.375t，应选用美式弓型1.5寸卸扣,卸扣的材料是合金钢轴经过锻造及热自理调质处理,美式弓型1.5寸卸扣直径为52mm,安全负荷为17t，大于3.375t，满足施工要求。
此次下井我公司委托“广东斑马机械工程有限公司”进行作业。
该公司机具和质量均达到ISO9001：
2000体系标准。
4.3.3地基承载力校核
盾构机主体吊装三大件：
前体：
重量66t，中体：
重量60t，盾尾重量17t，刀盘：
重量21.9t。
吊装设备：
一台GROVE（格罗夫）GMK7450（450t）全路面汽车起重机。
起重机自重84t，整机全长19.622m，整机全高3.99m，最大起重力矩9526kN.m，最大配重为120t，取100t既满足吊装要求。
起吊时地基承载力验算（按组装下井最大件重量70吨计算）:
（1）全路面汽车起重机总质量：
184t
（2）被吊物最大件重量（包含拼装器）：
70t
合计：
254t
（3）GMK7540全路面汽车起重机支腿总面积为：
S=4×4m2=16m2
（4）需要的地基承载力：
254t/16m2=15.875t/m2=158.75Kpa
（5）安全系数取1.5，得到需要地基承载力为158.75Kpa×1.5=238.125Kpa
场地平整所用混凝土为C20，厚200双向钢筋网，强度为20Mpa，轴心抗压强度设计值fck=13.7N/mm2=13700kPa
13700Kpa>234.38Kpa，故吊机活动的地基承载力可以满足承载力要求。
五、拆机方案
5.1吊装施工顺序
图5.1-1盾构吊装顺序图
拆机步骤如下：
刀盘—喂片机—螺旋机—中盾—前盾—盾尾—连接桥—后备套。
盾构机主要部件吊装顺序如下：
（1）盾构机进洞后，刀盘推至吊出井中心部位，旋转刀盘到初始位置，拆吊刀盘。
（2）取消联锁，使得盾构机可以继续推进，至盾尾脱出隧道管片，停止推进。
（3）解体螺旋机管线，盾体及台车管线，部分机械连接等。
（4）1#台车前放置两台管片车，在后管片车上焊接1#台车托架，台车整体后撤10米，中间后半段间隔3米管片上挂设10T葫芦两个。
（5）在前管片车搭设平台，拆解螺旋机液压驱动系统。
拆卸后，后退到挂管片葫芦处，利用管片葫芦卸下液压驱动系统。
（6）利用平台，拆卸螺旋机组装管，利用管片葫芦卸下
（7）利用平台，抽出螺旋杆。
（8）解体中前盾和盾尾，中前盾整体前移，至中盾吊出位置，解体中前盾，前盾继续前移，至端头。
（9）依次拆卸中、前盾、盾尾，吊出。
（10）吊出螺旋机部件，台车
（11）吊出剩余管线等散件
5.2盾构机清洁
（1）清洁刀盘、刀具，首先把刀盘、土仓的渣土清理干净，再用高压水冲洗，将螺栓冲洗干净，便于拆卸螺栓、刀具。
（2）清洁盾体底部，把杂物清理干净，方便工作人员进入中盾底部拆卸管线及连接螺栓。
螺栓清洁完成后，用疏松剂或柴油浸泡一段时间，方便拆卸。
5.3吊耳安装
（1）在盾构机停机前提前对盾构机各部件起吊用吊耳的数量进行核对，如若缺少，则要及时进行加工，以保证盾构机拆机起吊时吊耳的完备。
图5.3-1吊耳位置示意图
（2）盾构机出洞后，首先要确认刀盘吊耳位置是否已旋转到正上方，然后立即进行吊耳的安装。
本台盾构机主吊耳为可拆卸式吊耳，在盾体出洞后及时清理吊耳盖板上渣土，采用六角螺栓拆除盖板，安装吊耳，使用螺栓固定。
（3）翻转使用的副吊耳采用自行加工的吊耳，位置与始发吊装位置相同，焊接质量确保安全可靠。
（4）在焊接刀盘及盾体副吊吊耳的同时检查后备套台车吊耳的焊接质量及缺损情况。
（5）在条件允许的情况下，吊耳位置尽量避开原焊接位置，以防因为焊接过的接口因为热反应而引起材质变化
5.4主机与后配套分离
（1）当盾构机盾体到达接收架上后，将推进油缸全部收回，同时将中盾处的主动铰接及盾尾的被动铰接完全收回。
（2）主机与后配套连接管路、电缆拆卸应按照图纸要求分部拆卸、并标示，装箱时箱体外侧表明内装物并注明箱号。
（3）在1号台车下方放置两个平板车，其中在后一平板车上焊托架，用以支撑拆解后的1号台车及连接桥。
（前一平板车用来安放螺旋机）
5.5电气部分的拆卸
5.5.1电气拆卸要求
（1）所有电缆拆下后电缆头均需要用胶口袋包装并用绑扎带捆扎密封，防止进水和受潮。
（2）有必要两端都拆下的电缆都需拆下两端，将其收回，盘好并分系统堆放。
（3）所有拆下的电缆都必须有明确的标识，没有的统一按要求补上。
（4）380VAC的电缆在拆除前，必须先断电挂警示牌，然后进行拆除工作。
（5）在拆电磁阀、传感器的电缆时，必须断电，以免烧坏PLC模块。
（6）装满的箱子必须附有装箱清单。
（7）拆机步骤：
主机→台车。
（8）盾构机停电之前，确保盾构机刀盘已转到位；确保各推进油缸都已完全收回；确保牵引油缸已完全收回；确保管片拼装机千斤顶等各油缸均已收回，并且吊装头停止在正下方。
总而言之，盾构机上各部位都应停止在组装前的状态。
5.5.2电气拆卸过程
（1）检查各控制柜的连接方式与图纸中比较，如果有改动的地方，在图纸上注明。
（2）变频柜断电，拆除主机内主电机的电缆，按电机序号盘好捆绑，清洁干净后统一装箱。
（3）小油箱部位各泵断电、前闸门油泵、齿轮油润滑泵的电缆，盘好捆绑，清洁干净后统一装箱。
（4）拆除主机电磁阀、传感器、阀位开关电缆，盘好捆绑，清洁干净后装箱。
（5）大油箱部位油泵电机断电，拆除其电缆的电源端，盘包好固定在电机旁。
（6）冷却泵电机断电，拆除其电缆，盘好捆扎，清洁干净再装箱。
（7）拆除注浆控制柜的控制电缆以及其控制电缆，盘好捆扎装箱。
（8）拆照明，清洁干净后装箱。
（9）拆除台车上的通讯电缆，盘好捆扎装箱。
（10）停高压电挂警示牌，按照高压操作规程拆除。
高压电缆卷筒的电缆接头，用盖子将公头母头盖紧封死，用塑料袋包好，其他高压电缆也如此，再将其卷好。
注：
具体的电气拆卸顺序根据机械部分拆机顺序来安排。
5.6螺旋输送机的洞内拆除
5.6.1准备工作
（1）使管片安装机处于浮动状态（松开管片安装机伸缩油缸的进出油口）。
（2）用方木在管片小车上摆放呈井字形的支架，待拆除的螺旋输送机放置其上。
（3）拆除螺旋输送机上油脂润滑的油脂管，附属油管、风管的拆除，拆除后封口绑在连接桥上。
5.6.2拆除工作
具体拆除步骤如下：
（1）用20吨倒链分别悬挂在中体内部的钢结构件上，挂钩锁紧在螺旋输送机的前部和中部吊耳部位并受力，但不得影响吊耳和螺旋输送机前端连接螺栓端拆除。
（2）用10吨倒
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