MD3600塔式起重機(jī)安裝的關(guān)鍵技術(shù)與安全

張光中

（中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司第四工程分公司，重慶 400025）

0 引 言

在橋梁的施工建設(shè)中，不論是高墩身的爬架施工、標(biāo)準(zhǔn)段施工，還是模板安裝與拆除、變截面段等施工，無不需要用到塔式起重機(jī)等起重設(shè)備，因此導(dǎo)致其使用頻率高、周期長(zhǎng)，而施工過程中的交叉作業(yè)、高處作業(yè)、懸空作業(yè)、臨邊作業(yè)致使塔式起重機(jī)的安裝工作難度大，需要的零件構(gòu)件多，稍有不慎便可能引發(fā)坍塌、高處墜落、起重傷害、觸電傷亡等安全事故［1-5］。

2003年11月，南京長(zhǎng)江第三大橋建設(shè)指揮部引進(jìn)法國(guó)波坦公司2臺(tái)特大型MD3600塔機(jī)，主要用于南京三橋鋼索塔吊裝；后來由于蘇通大橋建設(shè)需要，2005年8月改造后，該設(shè)備又應(yīng)用于蘇通長(zhǎng)江大橋索塔施工和上部結(jié)構(gòu)施工。這兩次的安裝均由國(guó)外專家指導(dǎo)，安裝的關(guān)鍵技術(shù)都由國(guó)外專家掌握。經(jīng)多方研究決定，泰州長(zhǎng)江大橋采用MD3600塔式起重機(jī)安裝鋼塔，并將起重機(jī)恢復(fù)到原南京三橋建設(shè)時(shí)的吊裝性能。MD3600塔式起重機(jī)在泰州長(zhǎng)江大橋的安裝經(jīng)過獨(dú)立鉆研、精心部署、合理安排，最終安全完成安裝任務(wù)。本文以泰州長(zhǎng)江大橋施工的MD3600塔式起重機(jī)安裝施工為案例，就塔式起重機(jī)安裝過程中的關(guān)鍵安全技術(shù)與安全管理進(jìn)行探討。

1 工程概況

泰州長(zhǎng)江公路大橋北接泰州市，南連鎮(zhèn)江和常州市，距潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋和江陰長(zhǎng)江大橋各約60km。主橋?yàn)?90m+1 080m+1 080m+390m的三塔懸索橋，橋?qū)?3m，設(shè)計(jì)車速為100km·h-1，全橋長(zhǎng)2 940m，C05標(biāo)包括主塔沉井施工和主鋼塔安裝。主鋼塔高194m，分別沿高度方向劃分21類節(jié)段，節(jié)段最大質(zhì)量為500t，D0～D5采用1 000t浮吊安裝，D6及以上采用MD3600塔式起重機(jī)安裝，塔式起重機(jī)起吊最大節(jié)段D20的質(zhì)量為143.81t，泰州長(zhǎng)江公路大橋如圖1所示，安裝立面如圖2所示。

圖1 泰州長(zhǎng)江大橋

圖2 主鋼塔安裝立面

2 MD3600塔式起重機(jī)及其安裝難點(diǎn)

2.1 MD3600塔式起重機(jī)概況

MD3600塔吊由法國(guó)波坦（POTAIN）公司設(shè)計(jì)制造，主要由基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)等組成，最大吊幅（36m）時(shí)的最大吊重為160t。

2.2 MD3600塔式起重機(jī)的安裝難點(diǎn)

塔式起重機(jī)安裝是工程施工過程中常見的工作，基本步驟和方法都是一樣的，但MD3600塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)更加精密，制作更加復(fù)雜［6-10］。原南京三橋項(xiàng)目和蘇通長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目中塔吊的安裝與拆除均是在國(guó)內(nèi)外專家的指導(dǎo)下進(jìn)行的，現(xiàn)在由筆者所在單位自行組織安裝。通過分析可知，MD3600塔式起重機(jī)的安裝過程具有以下難點(diǎn)。

（1）塔式起重機(jī)的技術(shù)資料全部為英文，安裝技術(shù)人員缺乏安裝經(jīng)驗(yàn)，全靠自己鉆研。

（2）塔式起重機(jī)安裝高度很高（塔帽吊高達(dá)到99m），采用國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)鎮(zhèn)航工八六八1 000t起重船，副鉤最大高度為99.62m，若不精心布置，很難達(dá)到起重高度［11］。

（3）塔式起重機(jī)安裝部件重（最大質(zhì)量為平衡臂62t）、部件長(zhǎng)（最長(zhǎng)部件為起重臂36m），因此需要大型起重設(shè)備和熟練的起重指揮人員［12］。

（4）塔式起重機(jī)的安裝是在泰州長(zhǎng)江水上作業(yè)，過往船只多，水浪比較大，水上沒有作業(yè)平臺(tái)，能否在高空中將重部件、長(zhǎng)部件精確安裝到位，對(duì)安裝安全技術(shù)是一個(gè)巨大考驗(yàn)［13-14］。

（5）塔式起重機(jī)安裝時(shí)間為9、10月份，受臺(tái)風(fēng)、陰雨、潮汐等氣候影響較大，如何確保安裝過程人員和設(shè)備的安全，也是安裝安全技術(shù)的重要課題。

3 MD3600塔式起重機(jī)安裝關(guān)鍵技術(shù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組裝

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組裝前必須對(duì)銷孔和斷面進(jìn)行細(xì)致處理，因標(biāo)準(zhǔn)節(jié)銷軸配合很緊密，若孔內(nèi)沒有處理干凈，安裝銷軸將非常困難，甚至需要重新清理銷孔、重新安裝。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)端面也務(wù)必處理干凈，不然會(huì)影響銷軸安裝［15］。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的銷軸有4種：第1種是2個(gè)半塊楔形銷軸，直徑為100mm，這是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主銷，應(yīng)先裝小半塊到止口位置，再裝大半塊，用錘打至止口位置，并壓上蓋碗，擰緊蓋碗螺栓；第2種是半連接片銷軸，斜支桿銷軸直徑為50m，是經(jīng)過處理后的普通銷軸，但具有鎖銷，鎖銷是平截正圓錐體，在安裝時(shí)要特別留意，打銷軸注意鎖銷要能穿過去，在穿鎖銷時(shí)，要注意標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的安裝方向，使鎖銷的小端朝下，這樣不至于發(fā)生鎖銷脫落而引起安全隱患，鎖銷的外面插普通開口銷；第3種是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架中間直支桿銷，直徑較小，安裝后穿上開口銷即可；第4種是對(duì)角撐桿銷軸，直徑較小，安裝后穿上開口銷，調(diào)整對(duì)角撐桿絲桿［16-18］。

3.2 調(diào)準(zhǔn)爬梯方向

在安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)，一定要找準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)爬梯的方向位置。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)爬梯方向?qū)?yīng)的是滑道底座平臺(tái)方向，而滑道底座方向同滑道、套架、回轉(zhuǎn)支座方向都相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也決定了套架上拐臂的安裝方向、塔吊頂升和拆除時(shí)起重臂擺放的位置。因此標(biāo)準(zhǔn)節(jié)爬梯的方向必須提前計(jì)劃準(zhǔn)確，不能出錯(cuò)。一般從塔吊拆除角度來決定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的爬梯安裝方向。

3.3 確定滑道底座等構(gòu)件的安裝方向

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的爬梯方向一旦確定，滑道底座、滑道、套架、套架底座整體的安裝方向也基本確定。但是，在滑道底座、滑道、套架、套架底座的4個(gè)角落桿件上標(biāo)定有“A、B、C、D”順序，經(jīng)過反復(fù)推敲和組對(duì)，這個(gè)順序應(yīng)該是順時(shí)針的（從上往下看），而且是不能混淆的，以免銷軸、部件都組裝不到位。為了安裝方便，將這4個(gè)字母用藍(lán)漆標(biāo)大。這4個(gè)構(gòu)件安裝方向都是對(duì)應(yīng)的，如圖3所示。

3.4 提前安裝滑道底座和套架底座

滑道底座和套架底座要提前安裝在一起（第一次安裝時(shí)套架和套架底座提前在地面安裝，后因安裝困難，返工處理）。在地面上，將滑道底座用枕木墊高700mm，按“A、B、C、D”的順序?qū)⑻准艿鬃惭b在滑道底座的對(duì)應(yīng)位置。這樣便于滑道底座和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)固定，以及安裝套架銷軸方便。不能在地面上安裝套架拐臂，拐臂必須在高空安裝。

圖3 標(biāo)記安裝方向

3.5 套架安裝關(guān)鍵技術(shù)

（1）活動(dòng)導(dǎo)向輪。安裝套架前先將其按順序拼裝成整體，把滑道導(dǎo)向輪運(yùn)轉(zhuǎn)活動(dòng)，若不活動(dòng)，安裝滑道時(shí)很困難。

（2）走道板、頂升油缸、頂升梁的安裝。安裝套架前，將套架的走道板、頂升油缸、頂升梁都按說明書上的圖示安裝完畢，螺栓和銷子都安裝到位（除拐臂外）。

（3）找準(zhǔn)拐臂安裝的吊點(diǎn)。拐臂上端銷軸在套架上，下端銷軸在套架底座（已經(jīng)裝在滑道底座上），因此不能將拐臂安裝在套架上。拐臂的安裝位置非常狹小，且在套架外側(cè)，沒有走道和爬梯，加之拐臂是不規(guī)則的部件，因此其安裝非常困難。在地面起吊前，必須調(diào)整套架拐臂的吊點(diǎn)和安裝角度，本次安裝采用1只5t手拉葫蘆調(diào)整，如圖4所示。

圖4 調(diào)整拐臂平衡

3.6 滑道安裝關(guān)鍵技術(shù)

（1）正確調(diào)整滑道底座與滑道、滑道與回轉(zhuǎn)支座的連接墊片厚度?；赖鬃c滑道、滑道與回轉(zhuǎn)支座都是采用銷軸加夾板連接，每個(gè)角落有6個(gè)銷軸和2塊夾板，共計(jì)48個(gè)銷軸和16塊夾板。由于滑道銷軸耳板比較厚，需要在滑道底座和回轉(zhuǎn)支座的銷軸耳板處加墊片，墊片的厚度必須提前量好，并掛在相對(duì)應(yīng)的角落。

一般地，滑道下端夾板先安裝在滑道底座上（圖5），滑道耳板直接插進(jìn)來，并墊上墊片、打進(jìn)銷軸即可?；赖纳隙藠A板裝在滑道上端，回轉(zhuǎn)支座耳板直接插進(jìn)來，并墊上墊片、打進(jìn)銷軸即可（因在滑道上端有一道平臺(tái)，安裝是比較容易的）。

圖5 起吊滑道底座

（2）滑道定位銷的安裝?；赖?根立柱桿上、下端均有定位銷，以保證安裝位置準(zhǔn)確；銷軸的下端在壓力作用下可以炸開。由于銷軸都是進(jìn)口產(chǎn)品，采購非常困難，安裝時(shí)必須檢查該銷軸齊全與否并保障在安裝過程中不落水丟失。

（3）正確安裝滑道銷軸。滑道底座與滑道、滑道與回轉(zhuǎn)支座連接共有48個(gè)銷軸，這些銷軸的開口銷孔離銷軸端面，短些的一端應(yīng)該朝外，長(zhǎng)些的一端應(yīng)該朝內(nèi)。因?yàn)樵陧斏^程中，套架的導(dǎo)向輪會(huì)沿著滑道立柱的外側(cè)往上爬，若長(zhǎng)端朝外，就會(huì)阻止套架往上爬。安裝時(shí)，由長(zhǎng)端穿過去，如圖6所示。

圖6 滑道連接銷軸

3.7 回轉(zhuǎn)支座安裝關(guān)鍵技術(shù)

回轉(zhuǎn)支座安裝前必須把左右頂升條安裝進(jìn)去，為了節(jié)省吊裝次數(shù)，最好在地面將操作室先裝在回轉(zhuǎn)支座上，隨同回轉(zhuǎn)支座一起安裝，操作室較輕，不會(huì)影響回轉(zhuǎn)支座的吊裝平衡。

3.8 平衡臂安裝關(guān)鍵技術(shù)

（1）吊點(diǎn)的選擇。平衡臂是由四節(jié)臂拼裝而成，四節(jié)臂是有編號(hào)的，不能混裝、亂裝。在吊裝之前，必須要根據(jù)各節(jié)臂的重量計(jì)算出平衡臂的重心，再選擇各吊點(diǎn)。本次安裝前，用吊車試驗(yàn)了3次，終于找到正確的吊點(diǎn)，讓平衡臂前端略低、尾部略高吊裝，便于高空安裝，如圖7所示。

圖7 起吊平衡臂

（2）吊裝鋼絲繩的保護(hù)。平衡臂總重約62t，采用4根Φ36mm鋼絲繩吊裝，通過計(jì)算證明可以滿足要求。但是，起重臂的桿件都是方形結(jié)構(gòu)，邊棱非常銳利，很容易對(duì)鋼絲繩造成破壞，后果不堪設(shè)想。因此，在吊裝時(shí)必須對(duì)吊裝鋼絲繩采取有效保護(hù)措施。在安裝完畢落鉤解繩時(shí)，應(yīng)保護(hù)用具，以免掉落傷人，如圖8所示。

圖8 鋼絲繩的保護(hù)

（3）變幅卷揚(yáng)機(jī)的防護(hù)。在平衡臂的中部放置有1個(gè)變幅卷揚(yáng)機(jī)，平衡臂內(nèi)部有1臺(tái)副卷揚(yáng)機(jī)，用于拉塔帽和塔吊頂升時(shí)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的吊裝。在通過滑輪組拉塔帽時(shí)，變幅卷揚(yáng)機(jī)被壓在滑輪組鋼絲繩下方會(huì)產(chǎn)生破壞作用。因此，在吊裝平衡臂前要對(duì)變幅卷揚(yáng)機(jī)采取保護(hù)措施，如圖9所示。

圖9 變幅卷揚(yáng)機(jī)的防護(hù)

（4）正確擺放拉桿位置。拉桿擺放位置正確，能為拉桿對(duì)接提供方便。拉桿不能放置太前，太前會(huì)影響塔帽的安裝；也不能太后，太后會(huì)和塔帽拉桿產(chǎn)生很大距離，對(duì)接非常困難，如圖10所示。

圖10 拉桿的擺放位置

（5）電纜提前放置于平衡臂內(nèi)部。塔吊基本控制電纜都在平衡臂內(nèi)布線，在平衡臂吊裝前，必須將所需要的電纜都放在平衡臂內(nèi)（控制柜和開關(guān)盒），因電纜多且重，在高空中的平衡臂內(nèi)不易吊裝，如圖11所示。

圖11 電纜提前放置平衡臂內(nèi)部

3.9 塔帽安裝關(guān)鍵技術(shù)

塔帽是不規(guī)則部件，并附帶前后拉桿，因此重心不易確定。在安裝時(shí)，需要有恰當(dāng)?shù)慕嵌?，另外塔帽是本塔吊安裝最高的部件（高度99m），起重船的起升高度也達(dá)極限（副鉤99.62m），所以安裝非常困難，必須選擇合適的吊點(diǎn)和安裝角度。

本次安裝共試驗(yàn)了3次，前2次均失敗。第一次和水平方向成60°角，結(jié)果吊車起升高度有限，不能安裝；第二次和垂直方向成60°角，結(jié)果銷孔安裝不到位；第三次和水平方向成60°角，并采用2只10 t手拉葫蘆調(diào)整角度，在水位漲潮時(shí)（提高起重船的起升高度）安裝才取得成功。

3.10 起重臂安裝關(guān)鍵技術(shù)

起重臂是本次安裝最長(zhǎng)的部件（長(zhǎng)度33m），安裝前應(yīng)找準(zhǔn)起重臂平衡吊點(diǎn)。另外，在拉桿對(duì)接工作處沒有平臺(tái)，只能站在起重臂上部的圓桿件上操作，這是很危險(xiǎn)的，可以提前設(shè)置工作平臺(tái)，對(duì)接完畢后取下。

3.11 配重安裝關(guān)鍵技術(shù)

該塔式起重機(jī)的配重為3塊，總質(zhì)量為13t。配重是現(xiàn)場(chǎng)用混凝土自做的，需要強(qiáng)調(diào)的是：按說明書中圖紙制作，會(huì)比設(shè)計(jì)質(zhì)量重2t，因?yàn)闀谢炷撩芏葹?.3t·m-3，而混凝土的實(shí)際密度約為2.4t·m-3。配重在安裝前必須要稱量，并把每一塊的質(zhì)量寫在配重的顯眼處，多余的質(zhì)量必須要去除。

3.12 附墻支撐安裝關(guān)鍵技術(shù)

在塔式起重機(jī)安裝初期應(yīng)考慮附墻的安裝方向，附墻支撐設(shè)置方向應(yīng)考慮頂升時(shí)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的吊裝方便，不能阻礙標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的吊裝。附墻的安裝是連接在主鋼塔上，應(yīng)提前與鋼塔的生產(chǎn)單位聯(lián)系，確保附墻安裝預(yù)埋件或預(yù)埋孔及時(shí)布置。

4 MD3600塔式起重機(jī)安裝安全管理

4.1 編制安裝專項(xiàng)施工方案

MD3600塔式起重機(jī)的安裝單位必須是取得建設(shè)行政主管部門頒發(fā)的安裝資質(zhì)證書的專業(yè)隊(duì)伍，并應(yīng)有技術(shù)和安全人員在場(chǎng)監(jiān)護(hù)。塔式起重機(jī)在安裝前，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定編制安裝專項(xiàng)施工方案，經(jīng)企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批、專家論證、監(jiān)理和業(yè)主審批后，方能實(shí)施，并向全體作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。

4.2 起重吊索、吊具的選取與核算

MD3600塔式起重機(jī)安裝部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大小不一，選用起重吊索、吊具涉及很多，每項(xiàng)都根據(jù)需要選擇型號(hào)、長(zhǎng)度并進(jìn)行核算，滿足起重吊裝要求。在起重吊裝前，必須安排試吊，直到吊物平穩(wěn)無異常后，方能繼續(xù)起吊。帶棱角的部件必須采取保護(hù)措施，確保吊裝安全。

4.3 統(tǒng)一指揮信號(hào)

本次MD3600塔式起重機(jī)共涉及3個(gè)作業(yè)面：起重船、載重船和塔式起重機(jī)安裝。每個(gè)作業(yè)面均設(shè)置1名起重指揮人員，手持同頻道對(duì)講機(jī)，保持統(tǒng)一指揮信號(hào)。起重船指揮人員主要協(xié)調(diào)起重船上各操作人員，指揮起重船前進(jìn)、后退、起落鉤并與載重船、塔吊安裝指揮人員溝通協(xié)調(diào)；載重船指揮人員主要協(xié)調(diào)掛鉤人員和與起重船溝通；塔式起重安裝指揮人員主要確保部件準(zhǔn)確安裝到位，與起重船隨時(shí)保持聯(lián)系。

4.4 確保安裝基礎(chǔ)安全

MD3600塔式起重機(jī)基礎(chǔ)是焊接主鋼塔承臺(tái)的4片箱梁，單片箱梁外形尺寸為8.4m×1.1m×2 m，質(zhì)量為25t。經(jīng)過驗(yàn)算復(fù)核，滿足安裝要求，主要焊縫全部達(dá)到1級(jí)焊縫。

4.5 嚴(yán)控勞保用品的正確穿戴

MD3600塔式起重機(jī)的安裝全部處于水上高空作業(yè)，安裝人員在進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)正確穿戴安全保護(hù)用品，高處作業(yè)時(shí)應(yīng)系好安全帶，熟悉并認(rèn)真執(zhí)行拆裝工藝和操作規(guī)程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況或疑難問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)向技術(shù)負(fù)責(zé)人反映，防止處理不當(dāng)而造成事故。

4.6 密切關(guān)注天氣信息

MD3600塔式起重機(jī)安裝期間專門設(shè)置信息員，及時(shí)從海事、氣象中心、地方政府、網(wǎng)絡(luò)等處收集天氣信息，每天報(bào)送現(xiàn)場(chǎng)安裝負(fù)責(zé)人，合理安排當(dāng)天工作內(nèi)容，惡劣天氣禁止安裝。

4.7 及時(shí)技術(shù)檢驗(yàn)

MD3600塔式起重機(jī)安裝過程中必須分階段進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)。整機(jī)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)和調(diào)整，項(xiàng)目包括：檔案審查、安全距離、軌道、金屬結(jié)構(gòu)、司機(jī)室、吊構(gòu)等。各機(jī)構(gòu)動(dòng)作應(yīng)正確、平穩(wěn)、無異響，制動(dòng)可靠，各安全裝置應(yīng)靈敏有效；在無載荷情況下，塔身和基礎(chǔ)平面的垂直度允許偏差為4／1 000，經(jīng)分階段及整機(jī)檢驗(yàn)合格后，應(yīng)填寫檢驗(yàn)記錄，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人審查簽證后，方可交付使用。

5 結(jié) 語

MD3600塔式起重機(jī)的安裝是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，安裝環(huán)境惡劣，關(guān)鍵技術(shù)復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)很大，需要多種設(shè)備、多種工種密切配合，本次安裝歷時(shí)3個(gè)月，安裝人員達(dá)30余人，使用1 000t重船等大型船舶6艘，總計(jì)安裝費(fèi)用近200萬，比南京三橋和蘇通長(zhǎng)江大橋均有節(jié)省。通過安裝技術(shù)人員不斷摸索，認(rèn)真鉆研，掌握了大型塔式起重機(jī)安裝的關(guān)鍵技術(shù)和安全管控要點(diǎn)，為今后大型塔式起重機(jī)在橋梁建設(shè)中的廣泛使用進(jìn)行了技術(shù)積累。