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摘要：某地铁竖井受施工场地条件的限制，为圆形竖井，直径为8m。靠近施工场地围挡，井口尺寸过小，需充分考虑既有竖井上部空间的利用，不适合移动式的起重设备。通过分析研究并采取了相应的措施解决了提升架整体设计及相关验算。
关键词：竖井；提升架；验算；设计
0.引言
在地铁施工过程中，遇到强度较高的硬岩或者盾构直接掘进的地层比较困难，通常会设计为矿山法隧道，因此需要施作工作井，工作井一般尺寸较小，材料的运输及渣土的外运就显得尤为重要，因此起重设备一定要综合实际情况，在保证安全的前提下，优化设计，提高施工效率。
1.工程概况
竖井施工场地位于路边绿化带上，通过横通道进行左、右线隧道的施工，此施工场地约为3010m2。施工竖井所处地层依次为<1-1>素填土、<6-6>硬塑状砂质粘性土、<10-1>～<10-4>全～微风化混合片麻岩。竖井深约29.57m。
（1）暗挖左右线隧道（296m）是利用竖井进行的，竖井的主要运输是垂直运输，较短距离水平运输，兼做人员设备进出的施工通道。
（2）施工场地条件的限制，圆形竖井，直径为8m。靠近施工场地围挡，井口尺寸过小，需充分考虑既有竖井上部空间的利用，不适合移动式的起重设备。
（3）电动葫芦井字架设备使用时间长，从竖井开始从竖井开挖到隧道完成，再到回填竖井，时间达21个月；
（4）现场条件无法采用标准建筑起重机械；
1.1提升架设计概况
提升架立柱采用Φ325×10mm圆钢，立柱间支撑：斜拉剪刀撑为槽钢16A，柱顶水平撑为25B工字钢。横梁与立柱之间的斜撑为25B工字钢，横梁为36B工字钢，轨道行走梁为36B工字钢；预埋及连接钢板采用δ=20mm钢板；
井架顶棚采用C型钢120×40×225及角钢L50*5做成骨架，屋面板采用蓝色铁皮瓦。[1]-[2]
结构的连接主要为直角焊缝连接：立柱与纵梁、横梁采用焊接连接，主要起稳固横梁作用；横梁与行车轨道梁连接的每个节点采用焊接及4根φ30高强抗拉螺栓连接，此连接主要起传递荷载作用。
图1提升井架正立面图
图2提升井架侧面图
1.2主要参数
电动葫芦井字架采用提升设备为：南京神天牌10t双胞胎电动葫芦2套。
提升架规格：9.4m×24m，标准跨：5.75m/跨；
吊斗规格：1.5m×1.5m×1.5m；
电机功率：18kw，提升速度：14m/min；
额定起重量：10t，提升起重量：6.07t（1.5*1.5*1.5*1.8/m3，松散土石方比重取1.8t/m3）
2.提升能力验算
电动葫芦每循环所需时间：竖井井深29.57m，提升架高度为10m，料斗本身高度1.5m，则垂直提升距离为38.07m，提升速度为14m∕min，单程提升时间为t1=2.7min；电动葫芦横移平均距离15m，考虑操作转换，横移时间为t2=3.0min；料斗摘钩、挂钩、卸碴时间t3=3min；则每一个出碴循环需时间：
t=2×t1+t2+t3=11.4min；
料斗容积为3.38m3（1.5m×1.5m×1.5m），则竖井日平均出碴能力为：
Qp=n×T×V×m×s=6×12×3.38×0.85×2=413.7m3
QP——日平均出碴能力，m3
n——1小时的提升次数，60&pide;10.3=5.82次/小时，取6次
T——1天的工作时间，取12小时
V——1个料斗的容量，取2.07m3
m——料斗装满系数，取0.85
s——提升设备数量，2台电动葫芦
以施工进展现状及工期要求推算，每个工作面需每天平均进尺1.73m才可满足工期要求。按左右线每个掌子面每天进尺1.8m（54m/月）计算一天的产碴量为：
Qmax=39.6×1.8×4×1.3=370.66m3
其中：39.6——掌子面断面面积；
1.3——最大松散系数；
Qp>Qmax，可以满足出碴需要。
隧道内的大部分进料任务也由提升设备完成，其它材料安排在出碴间隙（每天除出碴占用的12小时以外）进行，除去检修保养用时2小时，仍累计有10小时的进料时间。所以提升设备能解决垂直运输问题。[3]
图3轨道梁验算图
3.提升架结构验算
3.1荷载验算
（1）吊斗重量：1.5×1.5×5×0.01×7.85=0.88（t）
（2）土方重量：（吊斗尺寸：1.5m×1.5m1.5m）1.5×1.5×1.5×1.8/1.3=4.67（t）
（3）电动葫芦重量：2t/个，极限荷载：10t，以下取极限值。
（4）轨行梁集中荷载（活载）：p=1.4×（10+2）=16.8（t）=168000（N）
（5）横梁集中荷载（活载）：p=1.4×（10+2）=16.8（t）=168000（N）
3.2轨道梁验算
轨道梁的验算使用单跨梁设计与计算软件得出，如图3所示：
3.3横梁的验算
（1）横梁的刚度验算
横梁采用36b工字钢，跨度9.4m；经分析：2个电动葫芦都行驶至中跨横梁底时，横梁受力处于最不利位置，由挠曲线知最大挠度出现在梁的1/2跨处Vmax=0.0181m。规范规定电动葫芦横梁最大允许挠度为L/400。
Vmax=0.0181m<L/400=0.025m所以框架横梁的刚度符合要求。
（2）跨度横梁抗弯强度计算
地基承载力标准值=89.000（kPa）
P=44.000<f=89.000地基承载力验算满足。
（2）软弱下卧层验算：
基地下层土号：2
层顶标高：-3.000m
修正后承载力：275.000kpa
全压力：56.810kpa
综上可知，无软弱下卧层。
4.结论
根据上述方法设计出的竖井提升架经过2年的运行证明其强度和变形等均能满足实际要求。变形量也在规定范围之内，计算表明轨道梁、横梁、立柱相关结构均能够满足相关要求。通过对提升架的验算，为今后同类吊重结构提供相关的验算依据，使提升架结构尽快成为相对标准的结构形式。
参考文献：
[1]徐庆高，杜贵文北京有色冶金设计研究总院小型矿山竖井提升井架设计[J].有色矿山.1999（01）
[2]戴旗原，刘靖，蔡文勇竖井提升架设计与使用的安全措施[J]建筑安全，2007，22（3）：53-55
[3]刘志洋暗挖施工竖井井架提升系统设计安装施工工法研究[J].城市建设理论研究：电子版，2014（3）