塔式起重機“空中解體”工藝技術(shù)創(chuàng)新實踐

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1、背景技術(shù)

　　隨著建筑業(yè)的科技化、機械化、施工水平的提高，塔式起重機成為施工中垂直運輸?shù)闹饕O(shè)備。因此塔式起重機安裝、使用、拆除是建筑企業(yè)復(fù)雜而又重要的工藝過程。公司在承建水利部淮河委員會淮河防汛調(diào)度設(shè)施工程中，選用了TC5013型塔式起重機，根據(jù)該工程的特殊情況和本機械的性能，經(jīng)過認真研究，精心設(shè)計，成功實踐了塔式起重機空中解體工藝技術(shù)。

　　淮河防汛調(diào)度設(shè)施工程建筑面積20533m2，地上27層，總高度115.9m，本工程結(jié)構(gòu)各立面均為階梯形。經(jīng)我公司工程技術(shù)人員論證本工程經(jīng)濟合理的方案應(yīng)該是塔式起重機安裝位置設(shè)在工程靠塔樓的中庭內(nèi)，塔式起重機基礎(chǔ)與地下室同時施工，塔身穿1層地面、4層、7層樓面。為保證76米以上塔式起重機與塔樓按規(guī)定附著，塔身爬升方向軸線與工程主體軸線成45度設(shè)置，（見圖一）7層以上為中天井至15層結(jié)束。按該型號機械制造廠廠方說明書說明塔式起重機可降至76米高度，不能再降。鑒于以上情況，若采用汽車吊將塔式起重機從76米高處進行輔助拆卸，目前市場上很難找到既滿足高度，又滿足起重量及工作幅度的大噸位汽車吊等起重設(shè)備，即使能找到，費用很高。為此我們創(chuàng)新研究了塔式起重機“空中解體”工藝技術(shù)。

　?。▓D一）

　　為確保拆卸操作人員人身安全，圍繞人的承受能力，兼顧建筑物成品保護及塔式起重機完好，同步設(shè)計了輔助拆卸工具，專用夾具、輔助吊臂及拆卸輔助吊臂支架，建構(gòu)筑物附著動臂起重桅桿，為塔式起重機“空中解體”提供工具保障，本工藝技術(shù)在該工程實踐中取得了成功。目前拆除塔吊起重臂專用夾具，塔吊起重臂“空中解體”施工方法已分別申報了國家專利（附后）。據(jù)有關(guān)專家認定，本施工工藝方法具有本質(zhì)安全性、可操作性。屬國內(nèi)首創(chuàng)。為類似的特殊建筑物不便按常規(guī)方法進行拆除可使用本工藝方法。

　　2、塔式起重機“空中解體”施工工藝方法

　　塔式起重機“空中解體”工藝施工方法，其關(guān)鍵是在空中解體起重臂、平衡臂。主要施工步驟：（見圖二）拆卸起重臂6～7節(jié)點；拆卸起重臂長拉桿；拆卸起重臂5～6、4～5、3～4節(jié)點；拆卸起重臂短拉桿；拆卸起重臂與塔身連接節(jié)點；拆卸平衡臂，共6個步驟。

　　（圖二）

　　2.1、拆卸起重臂6～7節(jié)點

　　2.1.1在起重臂上弦靠近塔身處至待拆節(jié)點間安裝拴掛安全帶的Ф5鋼絲繩（9）（見圖一），拆卸作業(yè)時，將操作人員的安全帶套在Ф5鋼絲繩上，鋼絲繩在拉桿兩邊各設(shè)一根，中間部分掛在上弦拉桿托丫座上，用緊線鉗拉緊。

　　2.1.2安裝拆卸起重臂專用夾具：（見圖三）夾具有左右兩片（1）（2），左右片上設(shè)置夾槽（3），夾槽（3）兩側(cè)板（4）（5）上裝固定軸銷（6）。左右夾片之間通過軸銷（7）作旋轉(zhuǎn)式連接，在夾槽側(cè)板設(shè)有夾緊調(diào)節(jié)螺栓（8）。

　　在待拆卸起重臂節(jié)與節(jié)點處將上述夾具（10）左右夾片（1）（2）的夾槽（3）分別卡裝在起重臂6～7節(jié)與節(jié)點結(jié)合處兩側(cè)的下弦，用裝在夾槽兩側(cè)板上的固定軸銷（6）固定，且在起重臂兩側(cè)下弦上各裝一個夾具，要保證軸銷（7）軸線貫通。

　　2.1.3在待卸節(jié)點的起重臂上弦節(jié)點前端安裝輔助吊臂（11）輔助吊臂與上弦成45度，輔助吊臂后與起重臂上弦桿之間用鋼絲繩（12）拉緊；

　　2.1.4在平衡臂上（13）制作安裝拆卸平衡重支架，支架上裝起吊平衡重塊的滑輪組，利用起升機構(gòu)主卷揚機將平衡重塊依次吊運至地面，平衡臂（13）上保留一塊平衡重；

　　（圖四）

　　2.1.5將起升機構(gòu)主卷揚機鋼絲繩（14）通過輔助吊臂（11）上部滑輪（15）并繞起重臂（17）前部滑輪（16）穿起重臂三角形靠近上弦至待拆卸節(jié)點后方固定，在起重臂（17）待拆卸節(jié)點兩側(cè)的下弦橫桿上用保險鋼絲繩松繞成一體；

　　2.1.6將起重臂（17）上的小車（18）退到 靠近塔身（19）處，將小車（18）固定好后拆除小車牽引繩，用小車卷揚機將鋼絲繩卷好；

　　2.1.7拆去待拆節(jié)點處下弦節(jié)點軸銷，開動起升機構(gòu)將卷揚機鋼絲繩（14）略收緊，再拆除該節(jié)點上弦銷軸，開動起升機構(gòu)主卷揚機緩慢放松鋼絲繩（14）使被分解部分繞夾具（10）左右夾片之間銷軸（7）垂下（見圖五）；

　?。▓D五）

　　2.1.8拆除固定在已拆節(jié)點上弦上的鋼絲繩（14）的固定端，抽出后將其栓牢在垂下的臂上端，開動起升機構(gòu)將鋼絲繩（14）收緊，分解專用夾具（10）并將其拆除，解掉繞在節(jié)點兩側(cè)下弦橫桿上的保險鋼絲繩，至此，該節(jié)點分解程序完成，開動起升機構(gòu)將已分解的臂前端放至地面，然后將鋼絲繩（14）收回；

　　2.2、拆卸起重臂長拉桿

　　2.2.1將扣掛安全帶的Ф5的鋼絲繩（9）端移至拉桿（20）與起重臂上弦桿的連接點內(nèi)側(cè)，方法同步驟1.1.移動Ф5鋼絲繩（9）時操作人員的安全帶將扣掛在起重臂（17）的上弦桿上；

　　2.2.2在塔帽（19）頂部長拉桿（20）之間起重臂上弦上穿繞滑輪組（21）：

　　2.2.3在建筑物十層屋面設(shè)置輔助動力雙速卷揚機，滑輪組牽引繩繞塔帽（19）頂部滑輪引下至雙速卷揚機

　　2.2.4開動雙速卷揚機通過滑輪組（21）將起重臂（17）抬高4度使長拉桿（20）上連接節(jié)點靠在起重臂（17）上弦桿上，用起重臂上小車（18）的卷揚機鋼絲繩扣住長拉（20）端頭，開動小車（18）卷揚機，在小車鋼絲繩受力后卸出長拉桿銷軸，然后再開動小車（18）卷揚機將長拉桿緩慢放下，掛在塔帽（19）上，解掉扣在長拉桿（20）端頭的鋼絲繩并開動小車卷揚機將繩收回，再將長拉桿（20）逐節(jié)卸下.

　　2.2.5開動雙速卷揚機將起重臂緩慢放平，使滑輪組鋼絲繩與短拉桿（22）共同拉住下余的起重臂（17）。

　　2.3、拆卸起重臂5～6、4～5、3～4節(jié)點

　　按步驟1相同的辦法拆卸起重臂（17）5～6、4～5、3～4節(jié)點，拆卸時，先將步驟2中拉住起重臂（17）的滑輪組（21）移至待拆節(jié)點后，然后開動雙速卷揚機將滑輪組收緊重復(fù)步驟1.1～1.3，1.7～1.8；

　　2.4、拆卸起重臂短拉桿

　　按步驟2相同的方法拆卸起重臂（17）的短拉桿（22），拆卸時先將步驟2中拉起重臂（17）的滑輪組（21）移至短拉桿（22）的內(nèi)側(cè)，拆除小車（18）卷揚機電源線；

　　2.5、拆卸起重臂與塔身連接節(jié)點

　　短拉桿（22）拆除后，開動雙速卷揚機將剩余起重臂緩慢垂下，停妥后，用滑輪組（21）扣住垂下的起重臂（17）上端，然后卸掉起重臂（17）與塔帽（19）過度節(jié)的銷軸，開動雙速卷揚機將剩余的起重臂放下，然后將雙速卷揚機鋼絲繩收回。至此，塔式起重機起重臂“空中解體”過程完畢。

　　2.6、拆卸平衡臂

　　2.6.1按步驟1.4將平衡臂（13）上最后一塊平衡重吊運至地面；

　　2.6.2拆除塔式起重機所有電源接線，在塔帽（19）與平衡臂（13）之間穿線滑輪組牽引鋼絲繩至雙速卷揚機，拆卸塔式起重機駕駛室；

　　2.6.3開動雙速卷揚機將平衡臂（13）拉起，待平衡臂拉桿（23）節(jié)點靠近平衡臂（13）時，拆除拉桿（23）節(jié)點聯(lián)結(jié)銷軸，然后開動雙速卷揚機將平衡臂（13）緩慢放下，直至掛在塔帽（19）的過度節(jié)上；

　　2.6.4將平衡臂滑輪組移到垂下的平衡臂上端栓牢，開動雙速卷揚機收緊滑輪組鋼絲繩，拆除平衡臂（13）與塔帽（19）下過度節(jié)連接銷軸，再開動雙速卷揚機緩慢將平衡臂放下，至此，完成塔吊起重臂、平衡臂“空中解體”全過程。

　　3、塔式起重機“空中解體”主要輔助機械、工具

　　為了達到預(yù)期目的，我們在該機 “空中解體”過程，充分利用塔式起重機自身設(shè)備，另增加20KN雙速電動卷揚機、5KN卷揚機各一臺。除此還創(chuàng)造性地制造了輔助拆卸工具、專用夾具、拆卸平衡重門式支架、起重臂解體用輔助吊臂、拆卸輔助吊臂支架、建筑物附著動臂起重桅桿、標準節(jié)出倉天梁等。

　　制造材料選用：A3鋼板，I16工字鋼，Ф48、Ф75、Ф150無縫鋼管等。所選用的制造材料要求：按工件最大質(zhì)量經(jīng)過充分計驗算，確定焊縫構(gòu)件截面特性強度滿足抗拉抗壓，強度大于205N/mm2，抗剪強度大于125 N/mm2的要求。

　　3.1、專用夾具

　　3.1.1結(jié)構(gòu)特點

　　3.1.2用途：塔式起重機能否將起重臂逐節(jié)分解是空中解體的關(guān)鍵，專用夾具為此而作。原理是：在起重臂空中解體過程中，將專用夾具安裝在起重臂待分解節(jié)點兩側(cè)，左右下弦各一個，按裝時起重臂連接軸銷與專用夾具軸銷縱向垂直固定在起重臂下弦上。由于專用夾具形狀便于拆卸起重臂下弦節(jié)點與節(jié)軸銷，且下弦軸銷卸掉后，因?qū)Ｓ脢A具軸銷替代，與簡易起升機構(gòu)共同作用，當(dāng)起重臂待拆上弦節(jié)點軸銷拆掉后，臂前端不會因所有連接軸銷的拆除而墜落。再通過操作簡易起升機構(gòu)使臂前端繞專用夾具軸銷平穩(wěn)地垂下（見圖五），再通過簡易起升機構(gòu)將垂下的起重臂略微提起，拆掉專用夾具，操作簡易起升機構(gòu)將拆下的起重臂前端平穩(wěn)放到地面，完成起重臂一個節(jié)點的分解過程。

　　3.2、輔助吊臂及拆卸輔助吊臂支架

　　3.2.1結(jié)構(gòu)特點

　　3.2.2用途：拆卸起重臂輔助吊臂與塔式起重機起升結(jié)構(gòu)主卷揚機塔帽頂滑輪。主卷揚機鋼絲繩構(gòu)成簡易起重機構(gòu)，為提高安全可靠性，輔助吊臂設(shè)置拉繩與起重臂上弦連接，是起重臂進行空中分解的關(guān)鍵工具之一。輔助吊臂安裝在待拆節(jié)點后，與上弦成45度。臂前端拆掉后，輔助吊臂頭超出接頭前伸1.2米，主要作用就是（一）消除控制起重臂端垂下時引起的前后擺動；（二）限制了起升機構(gòu)主卷揚機鋼絲繩的運行軌跡，使臂前端平穩(wěn)垂下。

　　拆卸輔助吊臂支架，是便于操作人員安全操作的力放大器，輔助吊臂連吊具重量約為65公斤。因為當(dāng)起重臂前端拆掉后，輔助吊臂成為懸空體，下一節(jié)起重臂的分解前會給拆卸輔助吊臂的操作人員帶來困難、危險，于是設(shè)計了拆卸輔助吊臂支架。經(jīng)實踐，該支架的安裝、拆卸方法簡潔、實用，重量輕，便于高處作業(yè)操作人員使用。

　　3.3、拆卸平衡重門式支架

　　3.1結(jié)構(gòu)特點

　　3.2用途：根據(jù)TC5013塔式起重機制造廠說明書說明，拆卸起重臂前，在常規(guī)情況下必須將平衡重先行卸掉五塊后方可進行，但在空中解體時，配重應(yīng)隨大臂的拆出進度，相應(yīng)地逐步減少。此步驟為該塔式起重機空中解體的先決條件，經(jīng)精心設(shè)計、認真核算，制作門式支架順利卸掉了每塊重量為2.2噸的平衡重，使空中解體方案循序漸進。

　　3.4、建筑物附著式動臂起重桅桿

　　3.4.1結(jié)構(gòu)特性：桅桿用Ф150×6×6000無縫鋼管制成，最大起重量30KN，兩根桅桿分別設(shè)在D/4軸，高74米處（桅桿一）和E/4軸，高61.8米處（桅桿二）。

　　3.4.2用途

　　塔式起重機起重臂、平衡臂解體后，相當(dāng)一部分配件放在建筑物屋面及樓面上，需進行二次吊運。塔式起重機塔身從塔帽到基礎(chǔ)節(jié)拆卸后用桅桿一吊放到十五層屋面，然后再用桅桿二從北立面將配件放到地面。桅桿一動力用原塔吊起升機構(gòu)主卷揚機。桅桿二動力用20KN雙速卷揚機。

　　3.5、標準節(jié)出倉天梁

　　3.5.1結(jié)構(gòu)特點：用I16工字鋼制作，配加滑車。

　　3.5.2用途：塔式起重機起重臂、平衡臂在76米高處拆好后，塔帽高度超過桅桿（一）高度，由于該機的初安裝位置即塔吊爬升方向軸線成45度設(shè)置，原廠方配置的標準節(jié)引進出的外伸框架超出C/4軸且塔身與C/4軸距離僅為780mm，經(jīng)過尺量和計算，設(shè)置天梁，將標準節(jié)掛在可進行水平旋轉(zhuǎn)的滑輪上，標準節(jié)邊出邊轉(zhuǎn)。當(dāng)標準節(jié)邊與4軸平行時，標準節(jié)出倉成功（見圖一）。天梁的主要功能是：a、可降低了桅桿（一）的安裝高度，提高了安全度；b、縮短了卷揚機鋼絲繩長度，卷揚機繩筒滿足容繩量的要求。

　　3.6、5KN卷揚機用途：安裝、拆卸桅桿（一）、桅桿（二），是桅桿（一）動臂滑輪組動力；

　　當(dāng)所有塔式起重機配件全部從十五層屋面吊下去后塔吊主卷揚機，20KN雙速卷揚機需從十五層吊下去，因此采取了用20KN雙速卷揚機吊放塔吊主卷揚機，用5KN卷揚機吊放20KN雙速卷揚機，最后將5KN卷揚機用人抬到人貨電梯，完成拆卸作業(yè)全過程。

　　4、塔式起重機“空中解體”工藝技術(shù)創(chuàng)新實踐

　　我們研究創(chuàng)新的塔式起重機“空中解體”工藝技術(shù)在國家水利部淮河防汛調(diào)度設(shè)施工程中應(yīng)用取得成功，并取得明顯效應(yīng)。其效應(yīng)為1操作人員提供了本質(zhì)安全性保證措施；2解決了特殊形狀建構(gòu)筑物塔式起重機拆卸難題；3創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。

　　4.1、為操作人員提供本質(zhì)安全性保障

　　塔式起重機“空中解體”工藝技術(shù)創(chuàng)新在于對人機工程學(xué)的應(yīng)用時，以人體原理，全面考慮了拆卸過程中存在的危險因素，在編制的技術(shù)方案中，對操作人員的操作安全所采取的技術(shù)措施行之有效。再則由于進行了操作演練，操作人員明確了操作程序及方法。這次在淮河防汛調(diào)度設(shè)施調(diào)度樓塔式起重機拆卸全過程未發(fā)生任何事故，說明該工藝技術(shù)的本質(zhì)安全目標是切實可行的，本質(zhì)安全性得到了進一步驗證。

　　4.2、解決了塔式起重機在特殊建構(gòu)筑物使用中拆卸技術(shù)難題

　　置于建筑物中部的塔式起重機傳統(tǒng)的拆卸方法是將起重臂先行擱置，然后再在建筑物頂上進行分解，但對于擱置點靠近塔身且小于1/2臂長時，由于前臂伸出部分在擱置點形成了一個傾覆力矩，會危及塔式起重機的安全，再則拆除起重臂根部軸銷后，由于擱置所形成的傾覆力矩容易給操作人員帶來危險。其危險程度隨著擱置點與塔身的距離減少而增大，這次淮河防汛設(shè)施調(diào)度樓使用塔式起重機，臂長50米。根據(jù)常規(guī)拆卸方法，擱置點應(yīng)設(shè)置在距塔身高度為74.30米處。無操作空間，在此情況下，為確保安全，設(shè)計編制了“空中解體”工藝技術(shù)、方案，從根本上解決了特殊形狀建構(gòu)筑物在特殊情況下的塔式起重機拆卸技術(shù)難題.

　　結(jié)論

　　塔式起重機在安裝前，應(yīng)精心設(shè)計，周密策劃，力爭避免出現(xiàn)無法自由降落到安全工作面上，進行拆出的困境。在特殊情況下，當(dāng)無法降落到屋頂或地面上時，采用本“空中解體工藝”，可解決這項技術(shù)難題。