武汉市“四水共治”重点项目大东湖核心区污水传输系统工程17.5km主隧部分由9个竖井、9个盾构区间组成，与常规市政地铁项目相比，具有隧道埋深大、竖井断面小的特点。该工程9个竖井中3, 6, 8号为盾构双向始发井，净空尺寸49m×11m，开挖深度32.8～51.5m。竖井断面小、深度大，深入岩，岩层强度高，施工工期长。

　　 针对以上特点和难点，提出在8号竖井研制一种基础安装于竖井顶部，采用顶部加节逐级向下延伸的悬挂式升降机 (见图1) ，以实现土 (石) 方开挖阶段随基坑开挖深度加大，升降机可同步安装至基坑开挖面，降低工人劳动强度，提高深基坑作业人员通行效率;同时，实现盾构施工阶段电梯不落底、不占用井底空间，对分体始发影响小，满足正常掘进期间电瓶车双向4列编组，提高渣土运输效率。

　　 悬挂式施工升降机主要参数如表1所示。

　　 悬挂式施工升降机由常规施工升降机演变而来，除常规吊笼、电力信号系统、安全装置外，主要由受拉型加强导轨架、导轨驱动系统、安全拉杆、滑动附墙、底盘、基站、悬挂系统、顶部基础钢平台、特殊设计安全装置等部分组成。与常规施工升降机的区别在于，原导轨承压体系改为受拉体系，受力结构采用2道传力路径的冗余设计，基础安装在导轨顶部位置，在原有导轨架的基础上新增导轨驱动统，实现导轨竖向移动。

　　 1) 悬挂装置设计2套导轨悬挂装置，上悬挂和导轨架最上端连接，下悬挂起和标准节中框连接，当标准节加节时上悬挂拆除，下悬挂起作用 (见图2) 。

　　 2) 导轨驱动系统采用3套诺德减速机，单机功率3kW，设计导轨向下驱动承载7t，运行速度6m/min (见图3) 。

　　 1) 滑动附墙悬挂式升降机采用3种不同距离 (0.85, 1.05, 1.25m) 的双层滑动附墙架，该附墙架设计4组导向轮，其作用是限制导轨架的水平位移，释放其竖向位移，以实现导轨架在顶部加节完成后在整机驱动系统作用下向下延伸。滑动附墙安装在环框梁基坑内侧面，与预埋件连接，附墙竖向间距在3.5～4.4m (见图4) 。

　　 2) 吊笼托架基站上设置吊笼托架，在导轨加节、运行过程中托住吊笼，减小驱动及防坠安全器的负载 (见图5) 。

　　 3) 离心限速装置在吊笼每套减速电动机上安装离心限速装置，防止电动机制动和安全器失效后吊笼失控坠落。

　　 4) 限位及防脱轨装置新增吊笼防冲顶限位、防墩底限位、防脱轨装置 (见图6) 。

　　 5) 安全拉杆安全拉杆安装于标准节立杆内部，拉杆间通过高强螺纹套筒连接，套筒与拉杆间设计1道卡销，限制套筒与拉杆间的松动。顶部拉杆通过高强度螺栓与悬挂系统连接 (见图7) 。

　　 6) 防坠安全器导轨向下超速运行时，安全器使导轨架制动 (见图8) 。

　　 7) 导轨架限位在悬挂系统上设置下悬挂限位，限位控制导轨架和吊笼不同时运行;在基站顶部设置防脱轨限位，当导轨架向下运行超过基站顶部安全行程时，限位脱离齿条发生动作，禁止导轨架运行 (见图9) 。

　　 1) 传力路径安全拉杆与标准节形成2道独立传力路径。

　　 路径1:吊笼→标准节→标准节连接螺栓→标准节→高强度螺栓→顶部悬挂系统→基站→基础钢平台→冠梁/围护桩。

　　 路径2:吊笼→标准节→安全拉杆→螺纹套筒→安全拉杆→高强度螺栓→顶部悬挂系统→基站→基础钢平台→冠梁/围护桩。

　　 2道传力路径共同作用，确保极端工况下单一路径失效后升降机不发生坠落。

　　 2) 荷载分析升降机基站承载约12.95t:标准节5.2t+拉杆1t+基础0.5t+ (吊笼1.5t+载重1t) ×2.5。

　　 3) 基站计算基站主材选用□98×10方管，材质为Q345B。根据ANSYS模型分析结果，基站主架最大应力为55.1MPa，安全系数为6.2，最大变形为1.13mm，强度和刚度均在容许范围内。

　　 4) 基础钢平台计算通过基站分析结果进行基础型钢平台安全验算，计算分析基础平台可得最大组合应力27.3MPa，安全系数为8.6，最大变形2.28mm，结构强度和变形均满足要求。

　　 标准节质量160kg，共32节，底盘质量180kg，单根拉杆质量6.7kg，共128根，吊笼及驱动系统总重2 000kg，荷载10kN，冲击系数按坠落工况取2.5;根据以上荷载工况可知每根标准节螺栓 (或拉杆) 承受总拉力343 144N。

　　 1) 标准节螺栓受力标准节螺栓采用8.8级M24高强度螺栓，截面积353mm²，螺栓应力σ=F/A=97.38MPa，屈服强度σ_s=640MPa，安全系数为6.67>8.8级M24高强度螺栓安全系数5，因此螺栓满足要求。

　　 2) 拉杆受力拉杆材质采用40Cr，连接螺纹为M24;截面积353mm²，拉杆应力σ_cr=97.38MPa，屈服强度σ_s=785MPa，安全系数为8.06，满足规范要求。

　　 3) 底盘架受力吊笼及驱动系统总重m₄=2 000kg，荷载重m₅=1 000kg，冲击系数按坠落的工况取2.5;底盘共3个缓冲弹簧，在每个缓冲弹簧处加载力-30 000N，约束底盘架4根立管的上端，由建模计算的应力云图可知，底盘架最大应力为110.88MPa，底盘架所有材质均为Q345B，安全系数n=345/110.88=3.11，满足钢结构安全系数1.5的要求。

　　 升降机基础钢平台及附墙均通过竖井结构内预埋钢板进行连接，基础钢平台水平横梁端部节点与冠梁顶面预埋件焊接，斜撑通过桩间浇筑混凝土预埋钢板进行连接 (见图10) 。附墙通过环框梁基坑内侧面预埋钢板连接，根据基础平台计算反力值进行预埋件设计，设计荷载如表2所示。

　　 1) 安装支撑平台浇筑竖井混凝土结构时准确埋设预埋件，待混凝土达到强度要求后，现场加工安装支撑平台。

　　 2) 安装基站安装固定基站主机，安装栏杆，检查各安装螺栓并紧固。基站通电，检查基站驱动部分及各限位功能。

　　 3) 安装标准节 (首次) 将6节标准节、安全拉杆和底盘在地面连接完成后整体吊装进基站，基站驱动电动机刹车抱死，然后标准节固定在基站上，调整各导向滚轮，基站下悬挂插杆伸入标准节。

　　 4) 安装吊笼将基站的吊笼托架伸出，吊笼从导轨架顶部装入导轨架，缓慢下放至托架，安装小车架。通电调试，检查各限位开关及功能。

　　 5) 安装基站 (顶部) 安装基站上面部分，将基站下悬挂插杆抽出，再将导轨架向上运行至上悬挂位置，并安装上悬挂。安装完成后，检查各安装螺栓并紧固。

　　 6) 安装地面护栏安装地面护栏，调整位置，保证护栏门与吊笼位置关系，护栏门极限限位能正常工作。

　　 7) 导轨架加节 (1) 将吊笼托架伸出，拖住吊笼，利用外部操作，将吊笼刹车打开，吊笼缓慢滑动到托架上; (2) 将基站上悬挂装置拆除，下悬挂装置保证处于作业状态; (3) 在导轨架顶部安装安全拉杆、标准节，重复安装至单次加节长度 (见图11, 12) ; (4) 松开基站下悬挂装置，用基站驱动装置使导轨向下运行到下一道附墙安装位置，停止运行; (5) 下悬挂装置插杆伸出，安装滑动附墙; (6) 重复上述步骤，直到导轨架安装到需要的高度。

　　 当竖井工程施工完成，升降机加节至最后一层环框梁高度，完成升降机安装。

　　 目前，本工程已得出一套较为完善的顶部承载，逐步向下延伸的施工升降机理论体系及施工技术，施工升降机基础安装于基坑顶部，在顶部基站进行加节，随开挖向下逐步延伸，改变了城市超深埋隧道竖井在开挖过程中主要靠楼梯上下通行的方式，提高了深基坑垂直运输人员的效率。

　　 针对支护数量多、开挖时间长的超深基坑及井道，施工人员携带小型机具上下通行困难的问题得到有力解决。

　　 升降机基础不落底的设计节省了盾构阶段分体始发的井底空间，满足后期盾构掘进双向4列电瓶车编组空间要求，方便了后期盾构施工井底布置，提高了盾构施工效率。