【原】盾构吊装地基所需承载压力的计算研究

        盾构机各部件都很重，并且价值昂贵，盾构各部件吊装非常重要，一般采用履带吊进行吊装作业。以前直径6250mm盾构采用260吨履带吊吊装，履带下方铺设钢板均布受力，地基承载力验算采用履带下方钢板面积的平均值。直径8600盾构采用350～500吨履带吊吊装，为防止盾构吊装出现安全问题，采用履带吊下方打设钢筋混凝土板，混凝土板下方才是原状地基，但在地基承载力验算中大部分单位还是采用履带下方铺设钢板，采用钢板面积均布荷载计算地基承载力，这就失去了打设钢筋混凝土板的意义，同时吊装过程中两条履带不可能是均布受力的，这种计算方法也存在问题。总结就是现今履带吊地基承载压力计算有一定问题。现根据个人经验，提出盾构吊装履带吊地基所需承载压力计算方法，供大家参考。

        设直径8600盾构采用400吨履带吊吊装，履带吊下方施做直径25mm钢筋网格混凝土板，钢筋间排距为200mm*200mm，混凝土层厚度500mm，混凝土标号为C30。

       吊车自重350t（配重G1为150t，车身和中部配重G2为200t),盾构机最重件为刀盘144t，吊具加锁卡6.8t，加上吊装运载系数1.1，吊重G3为（144+6.8）*1.1=165.88t。履带吊履带接地长度为10m，两履带中心宽度为7.3m，履带宽1.2m，转台配重中心旋转半径9.876m,履带吊装刀盘时最小吊装距离10.75m。由于400吨履带吊12米吊装半径下吊装重量为182.4t，大于盾构吊装最大重量165.88t，因此最大极限吊装工况按吊装刀盘，吊装半径12m计算，并且吊装方向与履带垂直，其他工况下吊装安全系数都大于此工况。

        设最大工况下两条履带的向下作用力和钢筋混凝土板的反作用力值分别都为R1和R2（如下图），计算R1和R2值。

        由力矩平衡原理可知：

        G1*（9.876+3.65）+G2*3.65=G3*（12-3.65）+R1*7.3

        150*（9.876+3.65）+200*3.65=165.88*（12-3.65）+R1*7.3

        求得R1=188.2t

       G1*（9.876-3.65）+R2*7.3=G2*3.65+G3*（12+3.65）

       150*（9.876-3.65）+R2*7.3=200*3.65+165.88*(12+3.65)

       求得R2=327.7t

       在最大工况下两条履带受力R1和R2求得，两条履带作用在钢筋混凝土板上，作用力通过钢筋混凝土板向下传递，但由于两条履带作用力不同，不同地基所需承载压力肯定不同。假设钢筋混凝土板为钢性板，无变形和开裂，履带外缘1m内都受力（如下图）。

       假设每条履带都均匀受力，向下传递钢筋混凝土板顺吊装方向受力是均匀变化的，每米变化值为X，垂直吊装方向每一横向线上受力均匀，地基所需承载压力是如下图所示。

       并且地基承载力变化线与钢筋混凝土板面有一交点为力矩起点（如下图）。

       根据相似三角形可知：

      Y/（Y+7.3）=R1/R2

      求得：Y=9.85m

        上上图可表示为下图：

         根据力矩原理和积分方程可知：  

      通过上式可知：

      12*X*( L2*L2*L2-L1*L1*L1)/3=R1*(1.6+8.25)+R2*(8.9+8.25)

     12*X*(18.75*18.75*18.75-8.25*8.25*8.25)/3

               =188.2*(1.6+8.25)*10000+327.7*(8.9+8.25)*10000

       求得X=3098.456

      钢筋混凝土板下地基所需最小承载压力为3098.456*8.25=25562pa=25.6kpa

      钢筋混凝土板下地基所需最大承载压力为3098.456*18.75=58096pa=58.1kpa

       只要地基抗压强度能够达到58.1kpa就能够满足盾构吊装地基承载力需求。

       如果按照钢筋混凝土下为均布荷载时，地基所需承载压力为：

       ( 188.2+327.7)*10000/(12*10.5)=40.1kpa

       此计算方法是笔者认为正确的计算方法，对与错需要大家来评判。