一、 工程概况
广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标盾构始发井场地，根据盾构施工需要安装1台EGC45t-25.5m门式起重机和1台EGC16t-25.5m门式起重机，以供盾构施工时管片、渣土、油脂等器材的垂直运输。45T和16T龙门吊共用同一轨道。
二、 龙门吊检算
1、设计依据
① 龙门吊使用以及受力要求 ② 施工场地布置要求 ③ 地铁施工规范
2、设计参数：
① 从安全角度出发，按g=10N/kg计算。
② 16吨龙门吊自重：59吨， G1=59×1000×10=590KN； 16吨龙门吊载重：16吨， G2=16×1000×10=160KN；
16吨龙门吊4个轮子每个轮子的最大承重：G3=（590000/2+160000）/2=227.5KN
③ 45吨龙门吊自重：133吨， G4=13.3×1000×10=1330KN； 45吨龙门吊载重：45吨， G5=45×1000×10=450KN；
45吨龙门吊8个轮子每个轮子的最大承重：G6=（1330000/2+450000）/4=278.75KN
④ 混凝土强度：普通混凝土强度C30，C=2×1000=2000KPa ⑤ 钢板垫块面积：0.20×0.25=0.05 m2 ⑥ 16吨龙门吊边轮间距：L1：7.5m ⑦ 45吨龙门吊边轮间距：L2：8.892m 3、受力分析与强度验算：
只用45吨龙门吊进行受力分析，因为其单个轮子的荷载大于16吨龙门吊的单个轮子荷载，一旦其受力分析和强度验算能够满足，16吨龙门吊的也能满足。
45吨龙门吊受力图如下：
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龙门吊受力分析图
3.1、按照规范要求，全部使用16吨龙门吊和45吨龙门吊使用说明推荐的P43大车钢轨。
3.2、根据受力图，两条钢轨完全作用于其下面的混凝土结构上的钢块，钢块镶嵌在混凝土上，故而进行混凝土强度验证：
假设：
（1）整个钢轨及其基础结构完全刚性（安装完成后的钢轨及其结构是不可随便移动的）。
（2）每台龙门吊完全作用在它的边轮间距内（事实上由于整个钢轨极其基础是刚性的，所以单个龙门吊作用的长度应该长于龙门吊边轮间距）。即：龙门吊作用在钢轨上的距离是：L1=7.5m ，L2=8.892m
根据压力压强计算公式：压强=压力/面积，转换得：面积=压力/压强
要使得龙门吊对地基混凝土的压强小于2MPa才能达到安全要求。即最小面积：S1min=4×278.75KN/2000KPa=0.558m2
S2min=2×227.5KN/2000KPa=0.2275m2
拟采用有效面积为0.20×0.20=0.04 m2的钢板垫块，镶嵌于混凝土结构内。 对于16吨龙门吊，0.04×6=0.24 大于0.2275。因此最少需要6个垫块块垫住钢轨才能能满足混凝土强度要求，垫块间距是：7.5÷6=1.25米。应考虑安全系数1.2，故垫块间距应取L=1m。
对于45吨龙门吊来说，0.04×14=0.56大于0.558，最少需要14个垫块块垫住钢轨才能能满足混凝土强度要求，垫块间距是：8.892÷14=0.635米。
从安全角度考虑，取最小值：L=0.635m。考虑到龙门吊荷载不是均布在钢轨上面的，而是从轮子直接作用到钢轨，虽然钢轨已经被作为刚性结构来考虑，但是现实中钢轨并不是完全绝对刚性的。所以，降低钢轨垫块的间距以求安全，且从以前经验看来，取垫块间距L=0.6米。应考虑安全系数1.2，故垫块间距应取L=0.5m。
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4、设计结果：
最窄处冠梁外边距离为23.15m，而龙门吊轨道中心间距为25.5m，故龙门吊基础直接座在冠梁上。龙门吊基础采用顶宽0.5m、底宽1.0m、高0.8m的T形C30混凝土基础。沿着钢轨的端头每隔0.6米距离就作预埋厚5mm钢垫板，每个钢垫板焊2根长度为25cm的Φ16钢筋作为锚筋。冠梁上植筋Φ16@1000的方式与基础锚固。具体见下图。
倒型龙门吊基础 素砼垫层冠梁
龙门吊基础断面图
三、轨排井龙门吊轨道梁布置方案
3.1、平面位置
龙门吊轨道梁（16吨和45吨龙门吊共用），共2条，纵向布置于线路左右两侧轨排井的冠梁顶上。
轨排井围护桩A28和D9中心连线作为位于线路右侧的轨道梁中轴线平面位置。另一条梁与此平行，跨距25.5m。经现场测量和放线，在A28～D9和A24～B9段，轨道梁和冠梁中心基本保持重合。
纵向位置，从我方材料堆放场地往一局场地延伸，直至覆盖井口全长。 见附图<轨排井龙门吊平面布置图>。
3.2、立面布置
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为保证龙门吊轨道顶面与场地地面基本齐平，轨道梁顶面设计标高定为7.11m。距轨排井南端向石壁站方向的位置开始，设2.5‰下坡，以利排水。变坡点处设R-3000m的竖曲线。
3.3、轨道梁施工
3.3.1、轨道梁基础
在A28～D9和A24～B9段，以围护桩顶冠梁作为轨道梁基础，在已施工的冠梁顶面打孔预埋钢筋，以利连接；D11～E16和B11～F20段，轨道梁位于冠梁线路方向外侧1.3m处，需要将轨道梁位置地基加固处理，换填100cm石粉，并分层夯实后再施工轨道梁，以防止过量沉降。在两种地梁的接头处应专门处理，避免出现轨面顶部形成错台。
3.3.2、轨道梁结构施工
轨道梁采用钢筋混凝土结构，砼标号C30。两种轨道梁截面尺寸见附图<轨道梁截面图>。
四、龙门吊轨道基础设计计算
4.1龙门吊轨道基础平面布置
25.525.5
4
龙门吊轨道基础平面布置图
如上图所示，龙门吊轨道基础布置沿轨排井两侧向掘进方向延伸。可分为两段，一段直接埋置在回填土层上，一段设置的轨排井围护结构梁冠上。根据以往的工程经验我们采用倒T型截面形式的条形基础作为龙门吊基础形式。
4.2倒T型条形基础计算
如上图所示，倒T型轨道基础上铆固一条龙门吊行走轨道，结构计算以16T、
45T龙门吊为外荷载。45T的龙门吊的最大轮压为335KN，每两个轮为一组。则有：
P45=335 kN-------------------------------45T龙门吊最大轮压 P16=320 kN-------------------------------16T龙门吊最大轮压 Q1=43kg/m×9.8N/kg=0.42k----------------------P43型钢轨重 Q2=(1m×0.3m+0.5m×0.5m)×25kN/m3=13.77kN/m----T梁自重荷载 考虑到钢轨的作用，上述数据中的龙门吊轮压荷载P应简化成一段均布荷载作用在倒T型轨道基础上。
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根据基础抗冲剪破坏公式： Fl≤0.7βhpftAm Am=∑Bi×Hi Fl=pjAl 式中：
βhp---受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；
ft---混凝土轴心抗拉强度设计值； h0---基础冲切破坏锥体的有效高度； Am---冲切破坏体最不利一侧面积； Bi---冲切破坏体最不利一侧截面的宽度； Hi --冲切破坏体最不利一侧截面的高度；
pj---扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力； Al---冲切验算时取用的部分基底面积；
Fl---相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。
p1={[（8.950+11.718）×（0.42+13.77）]+2×320+4×335}/（8.950+11.718）×1.0=109.5kN/m2
F1=p1×A1=109.5kN/m2×1.0m2=109.5kN<0.7×1.0×1.43×（1000×300+500+500）×0.001=550.55kN。
故，倒T型龙门吊基础可按最小配筋率配筋。即： ρ>ρsvmin=0.24(ft/fyv)=0.24×1.43/210=0.163%。 实际ρ=4672/550000=0.850%>ρsvmin，故满足要求。
16T龙门吊侧立面图
45T龙门吊侧立面图
4.3地基承载能力计算
根据太沙基极限承载力假设： 地基为均质半无限体；
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剪切破坏区限制在一定范围内； 基础底面粗糙，与基础有摩擦力存在。 fu=1/2γbNγ+γ0dNq+cNc
其中，γ--------------------------基底面下土壤的重度；
γ0-------------------------基底面上土壤的重度；
C---------------------------土的快剪指标；
Nγ、Nq、Nc----------------承载力因素，根据φ查表；
查表计算：
fu=1/2×21.0×1.0×19+19.0×0.8×19+5×33=653kPa。
所以：
fufa==653/2.5=261kPa ，其中Fs为承载能力安全系数，取2.5。
Fsp1=109.5kN/m2=109.5kPa< fa=261kPa，所以地基承载能力满足要求。
中铁十五局集团有限公司
广州轨道交通二、八号线延长线盾构5标项目经理部 2007-11-18
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