超大型門(mén)式起重機(jī)整機(jī)復(fù)位施工方法

姚 金

(中鐵寶橋(揚(yáng)州)有限公司，江蘇225107)

1 背景和目的

2011年8月，國(guó)內(nèi)某大型船廠船塢區(qū)900 t超大型門(mén)式起重機(jī)因受到突如其來(lái)的狂風(fēng)暴雨天氣的影響，造成剛性腿行走機(jī)構(gòu)整體脫軌，臺(tái)車(chē)架與行走機(jī)構(gòu)平衡梁整體脫落，剛性腿與柔性腿偏位達(dá)13 m，巨大的慣性力造成主梁頂部的維修吊車(chē)整體墜落，門(mén)機(jī)剛性腿結(jié)構(gòu)變形，所幸整機(jī)沒(méi)有倒塌。本機(jī)整機(jī)跨距208 m、梁底高70 m、重達(dá)6000 t，國(guó)內(nèi)外無(wú)類(lèi)似超大型門(mén)式起重機(jī)脫軌后整機(jī)修復(fù)的先例，無(wú)成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。修復(fù)工程中最重要的施工環(huán)節(jié)是起重機(jī)整機(jī)復(fù)位工程，風(fēng)險(xiǎn)高，難度大。起重機(jī)發(fā)生事故后剛?cè)嵬任恢萌鐖D1所示。剛性腿側(cè)大車(chē)脫軌如圖2所示。

圖1 起重機(jī)發(fā)生事故后剛?cè)嵬任恢檬疽鈭DFigure 1 A sketch map of the rigid and the flexible leg after crane accident

圖2 剛性腿側(cè)大車(chē)脫軌Figure 2 Derailment of a big car at rigid leg side

2 整機(jī)復(fù)位技術(shù)方案

根據(jù)900 t門(mén)式起重機(jī)的剛性腿、柔性腿、主梁和維修吊的現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)多次研究、計(jì)算和論證，使用一副提升塔架豎在剛腿側(cè)主梁端頭，通過(guò)提升塔架和門(mén)式起重機(jī)柔性腿兩個(gè)支點(diǎn)，對(duì)900 t門(mén)式起重機(jī)進(jìn)行修復(fù)。

根據(jù)這個(gè)總體思路，使用一副5 m提升塔架和配置8個(gè)450 t提升油缸對(duì)門(mén)式起重機(jī)進(jìn)行復(fù)位。為了使柔腿沖出去的2.6 m變回垂直狀態(tài)，將塔架設(shè)計(jì)成可以前后變幅的型式(向前變幅1.6 m，向后變幅1 m)。為了使剛、柔性腿側(cè)的主梁中心回正(差值為13 m)，同時(shí)考慮到主梁在空中情況，在不能設(shè)置吊點(diǎn)和加強(qiáng)的情況，在吊點(diǎn)位置設(shè)置了提升托梁。

考慮到目前塔架的安裝位置及場(chǎng)地承載能力情況，在塔架底部大面積鋪設(shè)路基箱，解決塔架基礎(chǔ)的問(wèn)題。

3 復(fù)位過(guò)程

3.1 復(fù)位流程

大洋900 t-1#機(jī)復(fù)位流程：塔架基礎(chǔ)鋪設(shè)路基箱→塔架、纜風(fēng)、提升系統(tǒng)安裝→主梁橫向調(diào)平→舊剛腿2#段拆除→舊剛腿1#段拆除→塔架第一次變幅，使塔架垂直→主梁提升到標(biāo)高，使剛、柔腿高度一致→塔架第二次變幅，使柔腿垂直→新剛性腿滑移到位，進(jìn)行上下段對(duì)接→塔架卸載、拆除。

3.2 復(fù)位過(guò)程階段

3.2.1 主梁調(diào)平階段

3.2.1.1 提升油缸重新分配

調(diào)節(jié)前對(duì)油缸、鋼絞線、泵站、控制系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)檢查。油缸的受力如圖3所示。

1#油缸，250 t；2#油缸，250 t；3#油缸，50 t；4#油缸，250 t； 5#油缸，250 t；6#油缸，250 t；7#油缸，50 t；8#油缸，250 t

在主梁調(diào)平前，對(duì)3#油缸和7#油缸單獨(dú)進(jìn)行加載控制，使這兩個(gè)油缸受力由50 t加載到200 t。鋼絞線與主梁相碰的兩只油缸已做過(guò)加載試驗(yàn)，力增加到350 t的情況下為彈性變形，鋼絞線可恢復(fù)原狀。

3.2.1.2 纜風(fēng)數(shù)據(jù)

當(dāng)塔架變幅為1.6 m時(shí)，受力圖如圖4所示，根據(jù)受力平衡得出A5A6纜風(fēng)繩的力T2為：

T2=(2300×1.6+250×0.8)/64.08=60.54 t

則單根纜風(fēng)繩受力為60.54/2=30.27 t。

T1cosb=F1cosa

T1/F1=1.27

初步纜風(fēng)繩A3張拉力為30 t，A5纜風(fēng)繩張緊力為49 t。

圖4 纜風(fēng)受力圖Figure 4 Force of cable wind

3.2.1.3 主梁調(diào)平

(1)根據(jù)上次留下的剛腿1#段和2#段切割口，重新割開(kāi)。

(2)先單獨(dú)控制江側(cè)位置兩個(gè)油缸(7#和8#)，慢慢加載(每個(gè)油缸可以一次加載2～3 MPa)。

(3)將江側(cè)拉住的剛腿2#段的滑車(chē)組慢慢松開(kāi)，使剛腿分段在1#段頂部平臺(tái)上滑移。

(4)控制7#和8#油缸加載(同步驟2)，并將5#和6#油缸加載2～3 MPa，3#和4#油缸相應(yīng)加載1～2 MPa，1#和2#油缸相應(yīng)加載1 MPa，如表1所示。

表1 主梁調(diào)平時(shí)的各油缸加載情況(單位：MPa)Table 1 Loading situation of each oil cylinder on the main beam at leveling (Unit:MPa)

(5)當(dāng)剛腿2#段陸側(cè)位置底部的四氟板起空后，由切割口從中間向兩側(cè)開(kāi)斜口，將剛腿2#段的滑移位置轉(zhuǎn)到中間布置的兩道四氟板上。

(6)重復(fù)操作，經(jīng)過(guò)千斤頂頂升、滑移，提升器微調(diào)等步驟，逐漸將龍門(mén)吊大梁調(diào)節(jié)水平，以經(jīng)緯儀觀測(cè)為準(zhǔn)。

3.2.2 塔架拉直階段

3.2.2.1 塔架拉直

(1)塔架拉直前，通過(guò)一兩個(gè)行程的調(diào)節(jié)，使得8個(gè)油缸平均受力。

(2)在靠江側(cè)柔性腿軌道上布置一組50 t滑車(chē)，連到柔腿行走機(jī)構(gòu)平衡梁上，用一臺(tái)5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，并在柔腿靠陸側(cè)拉設(shè)一套溜尾滑車(chē)。然后將柔腿行走機(jī)構(gòu)的固定解除(原先行走輪用鐵靴鎖死在軌道上)。鋼輪與軌道為滾動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)為0.01，柔腿側(cè)需要牽引重量取2500 t，牽引力為25 t。

(3)用液壓系統(tǒng)控制塔架纜風(fēng)A5和A6，主梁剛腿外側(cè)纜風(fēng)B5和B6同步收緊，并控制塔架纜風(fēng)A3和A4同步松開(kāi)，B5和B6處滑車(chē)組拉的兩根纜風(fēng)也用卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊。在此之前我們先將纜風(fēng)B1和B2松一點(diǎn)；B3和B4成緊拉狀態(tài)，并在塔架纜風(fēng)調(diào)整的時(shí)候，相應(yīng)用卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊。每個(gè)纜風(fēng)處都要配足夠人手，保持纜風(fēng)繩處于拉緊。

(4)這樣第一次先將塔架向剛腿軌道方向變幅回正0.2 m，同時(shí)龍門(mén)吊主梁和柔腿也向剛腿方向拉回0.2 m。同時(shí)，B3和B4纜風(fēng)跟隨聯(lián)動(dòng)，且始終保持拉緊狀態(tài)。主梁開(kāi)始復(fù)位的時(shí)候，為了保證安全，塔架第一次進(jìn)行變幅時(shí)，控制塔架變幅回正的幅度小一點(diǎn)，如第一次拉回0.1 m。

(5)當(dāng)塔架變幅回正0.2 m后，柔性腿軌道上布置的牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊，溜尾的卷?yè)P(yáng)機(jī)放開(kāi)，使龍門(mén)吊柔性腿向江側(cè)移動(dòng)。

(6)提前在江側(cè)柔腿行走機(jī)構(gòu)向外1 m處的柔腿軌道上布置擋塊，當(dāng)柔性腿行走機(jī)構(gòu)碰上擋塊后卷?yè)P(yáng)機(jī)停止?fàn)恳?/p>

(7)重復(fù)步驟(1)～步驟(6)，使得塔架變幅回正，處于垂直狀態(tài)。

(8)將原先拆除的兩組塔角支座安裝回塔架柱腳底部。

(9)塔架垂直后，不再對(duì)柔性腿和主梁進(jìn)行操作。此時(shí)柔性腿回復(fù)1.5 m，距離回正垂直仍需調(diào)整1 m多；柔性腿向江側(cè)移動(dòng)了約8 m。

3.2.2.2 剛腿2#段拆除

兩臺(tái)履帶吊拎住剛腿兩側(cè)吊耳，再對(duì)剛腿2#段和3#段接口進(jìn)行切割。剛腿2#段和3#段接口割開(kāi)后，剛腿2#段重量完全由兩臺(tái)履帶吊承擔(dān)。履帶吊將剛腿2#段拎走、移開(kāi)。

3.2.2.3 剛腿1#段拆除

(1)剛腿2#段拆除后，再拆除剛腿1#段和行走機(jī)構(gòu)。

(2)剛性腿下橫梁重量為262 t，底部行走機(jī)構(gòu)重量約為200 t，我們要將下橫梁割除、移走，行走機(jī)構(gòu)也要拆除。

(3)主梁回平后，400 t履帶吊和350 t履帶吊就位，拎住剛腿下橫梁吊耳。

(4)割開(kāi)剛腿下橫梁和行走機(jī)構(gòu)連接的耳朵板，這樣剛腿下橫梁的重量就完全由兩臺(tái)履帶吊承擔(dān)。

(5)履帶吊拎住剛腿下橫梁，緩緩向后退，將下橫梁抽出。

(6)將下橫梁放在地面上，擱置點(diǎn)提前鋪上枕木。

(7)拉上臨時(shí)纜風(fēng)，500 t履帶吊松鉤，350 t履帶吊保住。

(8)然后500 t履帶吊拎住直口位置的4個(gè)吊耳，350 t履帶吊改連到1#段底部吊耳。

(9)在兩臺(tái)吊車(chē)控制下使1#段翻身落地。

(10)最后將4組行走機(jī)構(gòu)吊走。

3.2.3 柔腿垂直階段

3.2.3.1 增加纜風(fēng)C1和C2

在塔架由垂直狀態(tài)變?yōu)橄騽傂酝确较蜃兎? m過(guò)程中，當(dāng)B5和B6纜風(fēng)將剛性腿快拉到位時(shí)，柔性腿側(cè)只有B1和B2纜風(fēng)(每個(gè)纜風(fēng)承擔(dān)力位50 t)拉住主梁。B5、B6、A5和A6纜風(fēng)均由油缸進(jìn)行拉設(shè)的，在控制塔架和主梁向剛腿側(cè)拉動(dòng)時(shí)，理論上可以精確控制。為了以防萬(wàn)一，出現(xiàn)塔架和主梁拉過(guò)頭的現(xiàn)象，我們從安全上考慮，增加了兩根纜風(fēng)C1和C2拉住剛性腿頂部。

在剛性腿內(nèi)側(cè)司機(jī)室位置附近燒焊兩只50 t吊耳，作為C1和C2纜風(fēng)頂部生根點(diǎn)；纜風(fēng)地錨則布置在塔架纜風(fēng)地錨A3和A4附近，地錨配重可以使用500 t履帶吊的配重塊(或其他壓載塊)，每個(gè)錨點(diǎn)壓設(shè)150 t重量。當(dāng)塔架垂直后，我們將C1和C2纜風(fēng)拉設(shè)好。

3.2.3.2 新剛性腿推進(jìn)到位

舊剛腿2#段拆除后，即可以將主梁提升到標(biāo)高位置。舊的行走機(jī)構(gòu)拆除移走后，用交換纜風(fēng)的方式將新剛性腿滑移到安裝對(duì)位位置。

3.2.3.3 柔性腿拉直

(1)柔性腿距離回正垂直狀態(tài)還需要調(diào)整1 m，因此我們先將塔架底部剛性腿側(cè)的塔角支座拆除，纜風(fēng)控制塔架向剛腿側(cè)變幅。

(2)將塔架和主梁向剛腿方向拉回0.2 m，接著柔性腿向江側(cè)拖移1 m；然后塔架和主梁再拉回0.2 m，柔性腿向江側(cè)拖移1 m。這樣分成一小段一小段的操作，使得柔性腿慢慢拉直，同時(shí)主梁和剛性腿慢慢復(fù)位。

(3)由于剛腿新2#段和舊3#段接口留有余量，可以適當(dāng)將剛腿側(cè)主梁提升超過(guò)標(biāo)高位置，當(dāng)拉直操作后，舊3#段完全位于新2#段上方時(shí)，提升系統(tǒng)再將主梁和剛腿下放，進(jìn)行對(duì)位焊接。

3.2.4 塔架拆除

整機(jī)復(fù)位后，提升油缸卸載，松開(kāi)托梁與主梁的連接，塔架變幅回正。再用履帶吊將提升設(shè)備拆除。

4 結(jié)論

起重機(jī)復(fù)位工程的順利成功為我公司第一次將整機(jī)重量達(dá)6000 t的起重機(jī)整體在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)吊著，而且不僅克服了沒(méi)有整機(jī)吊裝設(shè)備基礎(chǔ)，僅靠幾塊路基箱和專(zhuān)用底座作為基礎(chǔ)提升塔架，還要克服吊裝場(chǎng)地狹小，開(kāi)展工作困難，易發(fā)生安全隱患等諸多問(wèn)題，在這種相當(dāng)特殊的情況下進(jìn)行起重機(jī)的修復(fù)，取得了前所未有的、寶貴的起重機(jī)吊裝經(jīng)驗(yàn)。我們公司不僅保證了修復(fù)全過(guò)程的絕對(duì)安全可靠，而且保證了不改變起重機(jī)的任何一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

起重機(jī)復(fù)位工程的順利成功，不僅為業(yè)主贏得了時(shí)間，而且避免了起重機(jī)拆除和重新建造所需的巨大開(kāi)支(人民幣約為1億多元)。