定制起重龙门架辅助隧道掘进机拆除

向上：盾构机的一个节段正从通风井中吊出。照片：Mammoet

地面作业优于高空作业，地下作业亦是如此。拆卸大型地下机械如果能在地面进行，会更加容易和安全。

对更大直径隧道的需求意味着用于挖掘隧道的隧道掘进机也更大。反过来，当这些掘进机完成工作后，移除它们也更加困难。

据全球重型起重和运输专家 Mammoet 称，将它们从地下取出可能是一项重大挑战，尤其是在城市建成区。

Mammoet 接受了这项挑战，负责拆除 Herrenknecht 制造的隧道掘进机，这些掘进机已完成英国高速铁路 2 号线 (HS2) 伯明翰至伦敦铁路建设项目的隧道挖掘工作。

伦敦郊区有四台隧道掘进机需要拆除。Mammoet 与建筑承包商 Skanska Costain Strabag Joint Venture (SCSJV) 和 Herrenknecht 合作，提出了一种定制的龙门架解决方案，以更快、更安全地完成这项工作。

隧道掘进机（TBM）的其中一个头部组件被吊装到自行式模块运输车（SPMT）的鞍座上，准备运往场地另一区域进行进一步拆解。照片：Mammoet

时间效益

整体移除盾构机具有多项优势。它节省了时间，降低了风险，因为地下所需的拆卸工作量减少了。盾构机的各个部分只需一天即可移除，而以往则需要数周时间。

四台隧道掘进机开挖了全长 8.4 英里（14 公里）的诺索尔特隧道段。两台掘进机双向进出，从两端分别开挖出两条隧道。它们在绿园路通风口处汇合，那里有两个竖井，位于隧道顶部上方 35 米处。

Mammoet计划一次性吊装移除最大的部件——带有前护罩和中护罩的切割头。这样一来，吊装前就无需先将它们拆解开来。

该项目位于一座繁忙的城市，毗邻两条正在运营的铁路线，附近还有其他土建工程正在进行。“一开始我们考虑过不同的方案，”Mammoet销售总监Darren Watson说道。

沃森继续说道：“一种方案是将隧道掘进机在竖井内拆解，然后用起重机将各个部件吊出。然而，这意味着人们要在非常拥挤的空间里工作，通风也会有问题，而且大型起重机还会占用上方场地的很大一部分，干扰现场的其他工作。”

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正是这种专门设计和建造的龙门架系统，使得各个部分能够作为一个整体被吊装到自行式模块化运输车 (SPMT) 上，以便拆卸并从现场移除。

该龙门架系统耗费了大量时间和精力。设计工作在施工前九个月就开始了。设计方案获批后，进入了为期五个月的详细工程设计阶段。之后，龙门架在现场用一个月的时间完成组装。

龙门架系统可以采用多种组合方式组装，通常使用标准组件和定制组件的组合。在本应用中，该系统采用了一种新的配置，并增加了一些制造部件，使其能够吊装900吨的重物。

液压滑移系统驱动龙门架前后移动，将其定位在两个通风井开口上方。带有旋转接头的平衡梁使所有部件都能移动到中心点。随后，吊起的部件可以旋转。

“通常情况下，如果换成其他设备，就需要连接另一个系统，并对负载施加外力才能使其转动。这需要大量的人工操作。我们开发了一种可以远程控制的系统，操作起来更加简便，”Mammoet首席工程师Sam Ellwood解释道。

“这样我们就避免了使用牵引绳和绞车——而且，我们还得靠近货物才能把物品固定上去。我们的解决方案让我们能够‘无需人工干预’，从而将所有物品隔离开来。这使得作业更加安全。”

铁路限制

利用定制的龙门吊系统，可以更快地吊出隧道掘进机的最大部件，然后在地面进行拆解。图片：Mammoet

能够以这种方式移动重物对于将重物从通风井中吊出至关重要，因为通风井的一部分位于相邻的铁路线下方。此外，新建的HS2高铁线路与该铁路线平行，但滑移系统的轨道无法与之平行，因此在重物从井口升起时必须略微调整方向，使其指向正确的滑移方向。

当盾构机部件从地面吊出后，起吊龙门架被重新定位到两列SPMT（自行式模块运输车）上方，这两列SPMT位于滑轨之间，横跨32轴线。盾构机部件被放置在钢制支架上，运送到现场的拆卸区域。在那里，它们被用爬升千斤顶降至地面并进行拆解。这种方式减少了从内部拆卸液压缸、驱动电机等部件时的高空作业量。

赫伦克内希特国际公司总经理理查德·德克斯特在评论该项目时说：“两个（更广泛地说是四个）现场团队必须在年初安装和调试该系统，然后在几个月后，在周末铁路停运期间协调十二小时的吊装作业。

“整个工程需要四次24小时不间断的吊装搬运作业。而这四次作业又基于四个星期的准备工作、两个月的组装和拆卸阶段，以及八个月的密集工程、设计、规划、结构分析、材料和焊接测试——此外还包括财产和社区参与。”

德克斯特总结道：“这是多年来建立起来的关系在解决一个相当大的挑战时最顺利的实时演示之一。”

“所有团队的共同努力为该项目节省了大量时间，使得四个隧道中的每一个都提前几个月可以开展后续任务。”