李汉龙
摘要：银川市第七污水处理厂配套进出厂管道工程通达南街（长城路～南环高速）排水管道工程，施工总长度为3175m。分开槽施工和顶管施工两部分，其中顶管部位为K1+734（W6）～K0+089（W29），长度为1645m。按《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）要求，采用非常规起重设备、方法，且单件起吊重量在100KN及以上的起重吊装工程需要编制专项方案并经专家论证审查。该项目中GDDT1600顶管机自重150KN，因此编制了专项方案并经专家论证审查。在科学的指导下，该项目顺利实施。本文节选专项施工方案中重点章节——安全保证措施及相关数据计算，以供业内人士借鉴参考。
关键词：施工安全；保证措施；数据计算
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（a）-0000-00
近年来，顶管技术在大量工程中得到了广泛应用，且在技术上以及顶管设备、施工工艺上都取得了一定进步。在顶管机施工过程中，吊装施工存在一定的危险性，在施工过程中需要做好安全保证，最大限度的降低事故发生几率[1]。
一、施工安全保证措施
（一）组织保障
根据工程特点及工程量，公司安排一个专业吊装班组，同时配备相应的管理人员及施工作业人员。
（二）安全技术措施
（1）吊装前吊装人员须经过教育、培训。技术负责人须依据经审批论证的吊装方案向参加顶管机吊装的全体施工人员进行施工安全技术交底，做到各岗位人员熟悉方案内容，明确单项作业职责和任务。
（2）在吊装过程中施工人员要做到分工具体，责任明确；在整个吊装过程中，统一指挥，要切实遵守现场秩序、服从命令、听从指挥，不得擅自离开工作岗位[2]。
（3）吊装施工现场设立警示区，并作出明显标识，设定监护人监护，无关人员不得入内，严禁吊装设备下站人。
（4）吊装过程中，应信号统一，施工人员均须熟悉信号，以便各岗位协调动作。
（5）吊装过程中吊起的设备不得长时间空中停留，如需停留，应采取可靠的措施，未经施工现场人员许可不得在吊装物底部和周围及受力索具附近停留或通过；如必须停止作业时，吊起的设备放回原地。
（6）吊装区域内禁止非作业人员入内，进入现场工作人员必须佩戴安全帽；施工人员必须严格遵守吊装方案及程序，服从指挥。
（7）在高处指挥时，指挥人员应该严格按照高空作业的要求统一指挥。
（8）指挥人员在发出吊钩或负载下降的信号时，应保护负载降落地面的人身及设施安全。
（9）高空作业，所有材料应堆放整齐稳妥，所有工具应随手装入工具袋内，防止坠落伤人。
二、施工工艺技术
（一）技术参数
采用一台QY70K-70t汽车起重机四支吊索起吊法。
（二）工艺流程
（三）施工方法
1、场地准备
（1）确定运输和吊装路线并能保证运输车辆进出。
（2）吊装前对现场汽车起重机起吊站位及运板车行走路线的场地进行事先检查、平整、压实。
（3）吊装时起重机起重臂工作半径和工种高度范围内，不得有输电线路或其它障碍[3]。
2、顶管机运输
（1）顶管机经长城路运输至七污进厂路，后经场内临时道路运至沉井吊装范围处。
（2）顶管机运输采用专用运输车辆，运输车上要有锚固措施，保证运输中的稳定，防止在运输过程中倾覆。
（3）顶管机在车辆上的摆设方向应考虑方便现场吊装要求。
（4）在运输机吊装中还应采用方木或胶皮等对设备进行保护。
3、施工测量放样
基准水准点测量和临时水准点的测放，工作井、接收井中心坐标、顶管管道轴线等放样等，是顶管施工中易出差错的环节之一，必须按照设计图和测量技术操作规程的规定操作，在平面位置和高程控制上达到万无一失。
4、顶管机吊装技术要求
（1）吊装前各混凝土构件均须达到设计要求，吊装前检查混凝土强度报告上报业主和监理部。
（2）吊装前要组织测量人员复核顶管机的平面位置和高程，由测量人员弹出中线。
（3）现场吊装作业拟采用一台70T汽车吊作业，吊装前对工作井纵横轴线进行测量放样，安设导轨。
（4）吊装钢丝绳应尽量使四根钢丝绳同时受力；吊装过程中用揽风绳拉住，控制设备平缓移位。
（5）顶管机就位后，由测量和质检人员检查就位情况，保证设备放置位置准确。
（6）工作井底板混凝土強度达到100%，满足吊装的其他条件。
5、检查验收
现场技术员负责对顶管机轴线位置、稳固性进行检查验收。
三、计算书及相关图纸
（一）吊索（钢丝绳）内力计算
顶管机重量为 Q=150KN；采用一台汽车起重机四支吊索起吊法，进行吊索内力计算，以满足要求。
根据《路桥施工计算手册》，吊索的内力一般按下式计算：S=Q/（n.sinα）≤Sb/K
式中：S—单根吊索所承受的内力；
Q--所吊构件的重力；
n--吊索的支（根）数，采用四支吊索起吊，n取4；
α--吊索与水平面的夹角，一般为450～60 0，最小不小于30 0；为控制吊索对空心板的水平压力，本方案取60 0；
Sb--钢丝绳的破断拉力总和，kN，可由钢丝绳规格及荷重性能表查得，也可近似地按Sb=0.5d2计算；
d--为钢丝绳直径；
K--安全系数，一般取6～10，本方案取7；
则：S= Q/（n.sinα）=150KN/（4×sin60 0）=43.30KN
由近似公式Sb=0.5d2计算吊索直径，令S= Sb/K，则：Sb=K.S=7×43.30KN=303.10KN，
d2= Sb/0.5=606.2KN，d=25mm，即吊索钢丝绳直径不小于25mm可满足要求。
（二）卡环计算
根据《路桥施工计算手册》，卡环的安全荷重可根据卡环的横销直径按下式近似计算： Qb=40d2
式中：Qb—卡环的安全荷重，N；
d---卡环横销直径，mm
令Qb=S=43.30KN，则d =33mm，即卡环横销直径不小于33mm可满足要求。
（三）汽車起重机计算
拟采用一台70t汽车起重机单机作业。
1、起重高度
根据《路桥施工计算手册》，起重机的起重高度可由下式确定：H≥h1+h2+h3+h4
式中：h1—停机面至安装表面高度，m，本方案取值为0m；
h2—安装间隙，一般取0.2～0.5m，本方案取0.3m；
h3—吊索绑扎点至构件吊起后底面的距离，m；h3值为2m；
h4—吊索高度（自绑扎点至吊钩面的距离），m；本方案h4=（L顶管机/2）×tg60 0=（2/2）×tg60 0=1.73m；
则：H≥h1+h2+h3+h4=0+0.3+2.0+1.73=4.03m，H取4.1m。
2、起重臂长度
L= 式中：r—起重机回转半径，m，本方案取9m；
H—起重高度，m；
h0—起重臂顶至吊钩底面的距离，m；查70t汽车起重机性能参数，采用主臂起重时取2.0m；
h—起重臂底铰至停机面距离，m，本工程取1.5m；
则：L= =10.1m
3、起重臂仰角
由QY70K-70t起重机起重性能参数表查得，臂长15.05m，半径9m时额定起重量17.5t，17.5t>15.0t，可以满足吊装的安全要求。
α= arccos（r/L）= arccos（9/15.05）=53.270
为保证汽车起重机吊装过程的安全，正式吊装前必须进行试吊（顶管机底距地面20cm左右），以控制起重臂仰角在最佳起重范围内，并测试起重机的安全运转性能良好。
起重吊装计算示意图
4、地基承载力验算
70t起重机自重410KN，配重450KN，吊装荷载按最大荷载150KN计算，吊装过程中无活动荷载。
N=410+450+150=1010KN
假设荷载均匀分布在汽车起重机4个支撑面上，每个支撑腿下安装3m×3m的钢性支撑板，则每个支撑下平均荷载为：P=N÷A÷n
式中：N—吊装总荷载，KN
P--每个支撑腿轴心压力，Kpa
A--每个支撑板面积m2
n--起重机的支撑腿个数，取4
P=1010÷（3×3）÷4=28.06Kpa
考虑到起重机起吊的偏心受压，按最大荷载集中于汽车起重机2个支撑腿上时轴心受压为单个的2倍，即：
P不利=2*P=2×28.06Kpa=56.12Kpa
查地质勘察报告，素填土承载力特征值综合评价为fak=120Kpa，满足吊装要求。
吊装前对起重机站位处原素填土进行整平、碾压，后进行承载力检测，承载力值应不小于120Kpa。
结束语：
顶管机吊装施工过程中，存在一定的安全隐患，为最大限度保证施工的安全性，需要在施工前，对施工场地地质情况进行勘察，同时顶管机运输、施工测量放样以及吊装施工进行严格审查，吊装前需要做好精确计算，保证钢丝绳、起重臂长度以及起重臂仰角、地基承载力都能符合施工要求，最后做好检查验收，确保施工的安全性。
参考资料：
[1]刘卫军.杜绝机械顶管施工的重大安全隐患[J].科技与企业，2015，14（3）：163-163.
[2]赵明.顶管机的维护保养与故障检修[J].工程机械与维修，2010，11（11）：186-189.
[3]许有俊，冯超，王雅建等.矩形顶管机刀盘转动方向引起土舱压力变化规律的实测分析[J].铁道建筑，2016，21（7）：55-59.
