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摘要：地铁是人们日常交通出现的主要途径之一，在城市现代化建设和发展中所起到的作用愈加突出，为了保证地铁施工安全，加强地铁构机吊装施工和管理心得十分关键。在盾构机吊装施工中，由于工程自身特性，很容易受到客观因素影响到施工安全，这就需要选择合理的施工技术，编制合理的施工方案，并对施工环节进行全面监控，及时检查验收，并寻求合理安全措施落实到实处，确保地铁盾构机吊装施工活动安全有序展开。本文就地铁盾构机吊装施工进行探究，对施工全过程进行安全监管，提出合理的措施来满足实际工作需求。
关键词：地铁；盾构机；吊装施工；安全监控
引言
盾构机作为地铁隧道施工中不可或缺的工程机械设备，具备开挖切削土体、拼装隧道衬砌和土碴输送等功能，集合了信息技术、机电技术和传感技术等于一体，在施工中应用可靠性较强，以其独特的优势在地铁隧道施工中得到了广泛应用。但是由于地铁盾构机吊装施工环境较为恶劣，可能受到客观因素影响到施工安全，所以需要加强施工安全监控名，加强各环节之间的联系，确保施工活动安全有序进行。加强地铁盾构机吊装施工和安全监控研究，是现代隧道工程施工中的主要方向，可以为实际工作提供参考依据。
1 工程概况
以某地铁隧道工程为例，吊装盾构机铁建重工6250土压平衡盾构机，总长13030mm，外径6250mm，总重287t。
2 盾构机吊装施工方案
2.1 起重设备
盾构机吊装施工中，起重设备的选择，应该结合区域场地条件，选择QUY-250-A型履带起重机。该起重机履长9.365m，宽7.60m，吊装主臂21m。
2.2 施工流程
在地铁盾构机吊装施工中，将起重机的位置和吊装孔位置相对，在距离基坑3m左右时，工作幅度12m，盾体和基坑侧壁保持足够的安全距离，大概1m左右即可[1]。吊装作业期间，机械部件重量和吊装状态如表1。
表1 盾构机部件重量和吊装状态
盾构机吊装施工中，为了围护施工安全，应该设立钢板防护，在侧履带选择2块20㎡钢板，钢板规格为10000mm×2000mm×30mm，履带压力计算如下：
钢板的最大受力：F=345×10000×2000=6.9×109N
履带吊自重：260t
盾构机最重部件前盾：102t
两条履带各受力：F1=（260+102）×1000×9.8/2=1.77×106N<F，满足要求。
盾构机吊装施工主吊在始发井北侧空旷区域，开挖后选择碎石回填施工，充分压实，碎石土承载力标准值为0.227MPa，远远小于标准值0.7MPa，满足施工标准。
吊装绳索计算，盾构机的前盾总重102t，采用四个吊点、四根φ65mm×8m的钢丝绳，保证所选择的钢丝绳质量合格[2]。吊装钢丝绳与水平面的最小夹角β=60°，可求出吊点最大荷载为25.5t/cos30°=29.44t，应选用抗拉强度为170kg/mm2，D=65的6×37钢丝绳，查资料可知其破断拉力为266.5t。则安全系数K=266.5/29.44=9.05>6倍（施工要求6-10），满足施工要求。
其他使用φ65mm钢丝绳的构件均比此构件轻，因此也可满足施工要求。
卸扣选用与计算，盾构机的前盾、中盾卸扣的选用按盾构前盾考虑，构件重102t。采用四个吊点，每吊点为25.5t，选用55吨的卸扣，直径为66.5mm，安全负荷为55t，55>25.5，满足施工要求。
盾构机的尾盾重35t。采用四个吊点，每吊点为8.75t，选用25吨的卸扣，直径为44.5mm，安全负荷为25t，25>8.75，满足施工要求。
盾构机的刀盘重60t。采用二个吊点，每吊点为30t，选用55吨的卸扣，直径为66.5mm，安全负荷为55t，55>30，满足施工要求。
拖车最重为2#拖车，重39t，采用四个吊点，每吊点为9.75t，选用25吨的卸扣，直径为44.5mm，安全负荷为25t，25>9.75，满足施工要求。
吊耳复核，需要结合设计方案和设计图纸加工处理，确定吊耳焊接位置。为了安全，吊装施工前需要相关人员对吊耳进行全面检查，把握检查要点：（1）吊耳主体部件是否发生变形、扭曲；（2）工作负荷是否超过标准；（3）吊耳是否存在机械性损伤[3]。
2.3 吊装机具
在地铁盾构机吊装施工中，所选择的机械设备众多，主要包括履带式起重机、钢丝绳、卡环、吊带、电焊机以及液压千斤顶等。
3 地铁盾构机吊装施工安全措施
3.1 人员安全管理
在地铁盾构机吊装施工中，为了保证施工安全，加强人员安全管理十分关键。这就需要相关施工单位可以结合现场施工需要，合理配置机械工程师、电气工程师和液压工程师，为地铁盾构机吊装施工活动有序开展提供指导。施工现场需要配配备现场指挥2人，机械工程师2人，电气工程师2人、液压工程师2人、起重机司机2人、调度人员2人以及安全员2人[4]。
人员安全管理中，要求相关工作人员严格遵循施工制度和标准进行，禁止酒后作业，并且配备安全帽等防护措施，遵循上级管理和指挥；施工前充分技术交底，遵循全局指挥和调配；特殊工种需要经过专业安全技术培训后方可上岗；信号工穿戴颜色明显的服装，视力、听力正常，并无心脏病和高血压等疾病；高空作业期间，佩戴安全防护装置；大件吊装，需要在地面人员指挥下进行；司机作业期间，禁止与他人交谈或是讲电话[5]。
3.2 作业现场条件
地铁盾构机吊装施工前，应该对作业区域进行全面检查，保证该区域无建筑物，高空无线路，视野开阔，满足吊装施工作业。吊装作业区域选择C25混凝土硬化，混凝土30cm厚，地下并不需要敷设管线，满足地铁盾构机吊装施工标准。吊绳绷紧后稍停吊装，试吊高度200mm。试吊中如果发现吊物重心发生偏移，需要立即停止吊装。
空载状态下调试机械设备是否正常，确认无异常情况下，采用辅助吊机吊装油缸，将其放置到距离地面2m左右，将油缸传入油缸对应孔中，控制左右间隔距离，可以选择15#绳卡保护[6]。钢索在设计应用中，相邻旋向相反，避免交叉穿错，然后固定卡板螺栓。对于千斤绳应该仔细检查，与盾体接触部分是否存在人为损坏。可以反复预紧每根钢索，钢索受力大概在200kgf～300kgf左右。油缸升起，油缸受力，反复确认钢索受力是否均匀，保证钢索紧固。
在前期准备工作完成后，进行试吊作业，作业高度为200mm。在试吊期间，保证吊绳牢固，吊装速度缓慢、匀速，吊绳绷紧后停止，如果发现吊物重心发生偏移，或是与其他物件粘连，应该立即停止起吊，并寻求合理的措施进行调整，保证吊装作业安全。
3.3 吊装监测
地铁盾构机吊装施工期间，应该做好围护结构的安全监测，充分了解吊装环节的围护结构和支撑体系变化情况，对监测信息深入分析，来判断盾构吊装对围护结构的影响，确定最终的基坑安全性。施工单位需要设立专门的施工监测小组，配备专门的人员，由项目工程师全权负责，借助相应的监测技术和设备来获取数据，反馈信息，编制合理的监测方案，保证后续的监测活动规范化进行；工程机械师负责吊装与测量工作的协调，选择高素质的监测人员，负责地铁盾构机吊装施工活动的监测，实时采集和反馈工程数据，一旦发现安全问题可以及时予以处理，围护吊装施工安全[7]。
为了满足监测需要，应该在地铁盾构机吊装施工现场设置监测点，在把握以下条件确定：（1）监测点布设需要全面监测盾构机吊装过程，探究吊装对建筑物倾斜、沉降和变形等情况的影响。（2）确定项目监测方案预警值，结合结构设计和相关标准确定。（3）将变形监测值监测控制在合理范围内。
盾构机整体提升，在调试工作完成后，由吊装设备将其吊装距离吊装梁1000mm区域停止，关闭设备电源。检查顶升塔的实际情况，调整转化手柄到顶升状态，如果并未发现异常情况直接顶升，盾构机底部超出通道500mm后即可停止运行，调整手柄平移状态，完成整体吊装提升工作。
结合上述相关要求，在地铁隧道安装位移传感器，选择开挖区域周边土体，监测基坑变形情况；在内支撑梁上安装应力传感器，监测支撑梁的应力变化情况；在基坑支护结构连续墙上设置测斜管，实时监测基坑支护结构倾斜情况。监测中一旦发现数值变化超过可控范围，需要及时上报相关人员，寻求合理措施予以解决[8]。
3.4 其他安全措施
除了上述几种安全措施以外，还应该配备专人负责机械设备的维修和养护，重点检修机械设备关键部位，尽可能避免机械设备出现故障，将机械损害事故几率降到最小化。机械安装作业中，保证基础稳定，吊装主臂下不允许站人；严格遵循工程机械安全操作规定；设备下降期间使用牵引绳予以控制，避免牵引绳来回摆动碰撞发生安全事故。盾构机提升后，操作顶升塔行走装置，将盾构机运输到预设位置，控制顶升塔运行，在与轨道梁之间距离2000mm时停止；采用250t履带吊装，将盾构机放置在轨道梁上，在这个过程中避免与顶升和盾构机发生碰撞；然后在盾构机下放置存放架，但是规避千斤绳缠绕[9]。
施工过程需要遵循十不吊原则，对施工现场的作业条件进行全面检查，剖析施工过程的危险隐患，制定安全预案，避免安全事故为地铁盾构机吊装施工质量和安全带来不良影响。除此之外，吊装施工期间应该尽量降低对周围环境的不良影响，推行文明施工，做好施工现场环境卫生管理工作，清理路面，避免对周围群众和生态环境带来不良影响，规避纠纷事件出现，以此来保证吊装施工安全有序进行。
盾构机在提升后，操作人员需要按照要求操作顶升塔行走装置，到达存放盾构机的位置后顶升顶升塔，盾构机底部与轨道梁距离2000mm时停止顶升；然后借助履带将其吊起存放量置于轨道梁上。需要注意的是，避免存放量同顶升塔和盾构机碰撞，借助履带吊将其放置在轨道梁，借助手拉链条葫芦进行操作，将其拉近盾构机下方存放好。需要注意的是，在这个过程中，存放盾构机期间避免千斤绳被压住。存放到预设存放架中，及时拆除吊装系统。
4 地铁盾构机吊装施工中的注意问题
4.1 吊车作业注意事项
吊车进入施工现场作业后，需要根据施工图纸来全面检查盾构机，包括连接板、截面尺寸和高强螺栓等是否满足设计标准；根据吊装顺序分类堆盾构件，结合现场吊装部件确定绑扎点，并且将重心和受力点清楚标识出来，在绑扎处选择相应的安全防护措施，保证起重机不脱钩稳定运行；盾构机吊装前进行充分的技术交底，依据施工方案制定对应的安全防护预案，禁止施工人员随意攀爬盾构件，在无防护措施下进行作业；盾构件吊装期间，起重你热源在作业平台指挥，并配备专门的防护措施和专用通道；盾构机吊装施工期间，设置临时支护，对起重作业活动稳步开展提供安全指导[10]。
施工期间，作业区域需要合理划分警戒线和安全标识，配置合理的照明装置，配备专门人员负责现场交通管理工作，疏通车辆和人员通行，尤其是现场通行路口通行安全；吊装期间，专门人员负责起重、运输和挂钩等工作，所有安装人员应该听从指挥人员命令，指挥信号模糊不吊装，超过吊装标准范围不吊装，工件不牢固或是上面有人不吊装，工件埋设不充分不吊装，光照条件交叉，视线模糊不吊装，棱角件缺少安全防护措施下不吊装。同时，还要注重相关操作人员安全意识培养，定期组织安全教育培训，提升自身专业能力的同时，可以严格遵循技术标准和操作要求规范化进行，保证施工活动安全有序进行。只有这样，才能营造安全的操作环境，潜移默化中提升操作人员安全意识，尽可能规避安全事故出现，带来更加可观的经济效益。
4.2 起重机吊装注意事项
如果是一个吊点起吊作业，应该将构件重心作为吊点，保证重心和吊点连线垂直；多点起吊，则整合各个起吊合力，汇聚在构件重心位置，汇集点和重心连线，同支座面垂直；结合吊装高度和盾构机重量，确定起重机类型和起升高度，在把握相关参数后标准化作业[11]。
翻身吊装的关键操作是平稳起吊：首先副钩缓慢下降，同时主钩配合慢慢上升，两者配合的原则是始终保持前盾（中盾）底部距地面的高度一致，起吊过程中吊机司机需密切关注信号手的指挥，直至使前盾（中盾）逐渐达到直立状态，然后卸掉辅助吊机吊钩，最后主钩完成后续下井吊装。在下井过程中在中盾左右侧各系一个5t葫芦进行就位牵引，并防止在下放过程中盾发生旋转和磕碰。
翻转前确保吊索润滑良好，减小摩擦；翻身时辅助副钩不能起得太高，始终使盾构机下底部稍高于地面滑移；主辅钩密切配合，缓慢操作，尽量减轻惯性冲击。
汽车起重机作业前，在支腿下放置垫板，调整水平度，保证支撑牢固、不移位；吊装作业期间，汽车驾驶室内不允许有人存在，不得在车前吊装；起重机作业中保证重物是垂直起升，速度缓慢；起吊重物下降时合理控制动力，停止下降前降低速度，避免加速度和惯性过大导致重物跌落；选择起重臂杆作业，原来叠放位置转向调直，保证主杆和副杆牢固连接，有序开展后续作业活动；为起重机配备安全防护装置，包括超高限位器、偏斜调整装置、力矩限制器装置和显示装置；起重机行驶期间，相关工作人员禁止在底盘走动或堆放障碍物。
5 结语
综上所述，地铁隧道施工难度较大，很容易受客观因素影响出现安全事故，威胁到工程施工安全和人员安全。所以，在地铁盾构机吊装施工中健全完善的安全管理制度和监测制度，结合施工方案加强施工现场管理工作，多角度剖析其中的安全隐患，立足实际情况寻求合理措施及时有效予以解决。同时，定期组织安全教育培训，提升自身专业能力的同时，可以严格遵循技术标准和操作要求规范化进行，确保吊装施工活动安全有序进行的同时，维护人员生命财产安全，打造高品质的地铁工程。
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论文作者:刘钦文
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：盾构论文; 作业论文; 地铁论文; 起重机论文; 人员论文; 基坑论文; 隧道论文; 《建筑细部》2019年第12期论文;