橋墩塔機(jī)特殊拆除方案分析與應(yīng)用

楊興保，李加敖，李洪鵬，賀 峰

（1.蜀道投資集團(tuán)有限責(zé)任公司材料集采分公司，四川 成都 610095；2.山東中建眾力機(jī)械工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000；3.四川建設(shè)機(jī)械（集團(tuán)）有限公司，四川 成都 610036）

建筑施工中經(jīng)常遇到塔機(jī)與在建建筑物距離過近，致使在塔機(jī)降節(jié)過程中塔機(jī)部分突出結(jié)構(gòu)（如作業(yè)防護(hù)平臺、駕駛室等）與建筑物干涉，導(dǎo)致塔機(jī)無法正常降節(jié)拆除情況的發(fā)生，特別是近幾年流行的一體化駕駛室，其體積大、重量重，更是加大了拆除難度。

1 干涉原因與解決方案

1.1 干涉原因

塔機(jī)降節(jié)與在建建筑物干涉主要原因如下。

1）塔機(jī)定位時，只關(guān)注了建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸，未關(guān)注建筑物的裝飾尺寸。如玻璃外墻工程，外擴(kuò)尺寸較大，定位較近的塔機(jī)在玻璃幕墻安裝后，塔機(jī)結(jié)構(gòu)極易與玻璃幕墻干涉，導(dǎo)致塔機(jī)無法正常降節(jié)拆除。

2）塔機(jī)定位時，只考慮了塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)外形尺寸，未考慮塔機(jī)最大外形輪廓，如橋梁工程中的橋墩施工，由于受現(xiàn)場條件限制，塔機(jī)基礎(chǔ)通常放置于橋墩基礎(chǔ)承臺上，塔機(jī)與墩身較近，墩帽極易與塔機(jī)突出部位干涉，致使塔機(jī)無法正常降節(jié)拆除。

1.2 解決措施

對于塔機(jī)局部突出結(jié)構(gòu)與在建物干涉無法正常降節(jié)拆除的塔機(jī)，常用解決辦法如下。

1）用汽車起重機(jī)直接高空解體。此種方法簡單易行，但也存在以下不足：一是費(fèi)用高；二是受汽車起重機(jī)臂長限制，過高的塔機(jī)無法用大型汽車起重機(jī)直接拆除；三是應(yīng)有良好的通行道路和拼裝及作業(yè)場地便于汽車起重機(jī)通行、拼裝及作業(yè)。對于偏遠(yuǎn)山區(qū)的橋梁施工，施工道路常為依山修建臨時道路，通行性較差；作業(yè)場地根據(jù)地勢修建，可利用的空間不多，往往不具備大型汽車起重機(jī)組裝、作業(yè)空間。

2）利用塔機(jī)駕駛室的布置非對稱性采用前后倒置法拆除塔機(jī)。此種方法需對塔機(jī)進(jìn)行改造，且因變幅有限，不僅增加后續(xù)附著拆除難度，還須及時將拆除的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、附著件運(yùn)走，增加成本。

本文在總結(jié)以往工作經(jīng)驗基礎(chǔ)上，充分利用建筑結(jié)構(gòu)特點，探索了一條采用自制吊裝工具，實現(xiàn)駕駛室移位，完成塔機(jī)拆除的新方法；并在廣西某高速橋梁工程成功拆除1 臺ZTT6513 塔機(jī)，該方案經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠，對于類似塔機(jī)拆除具有指導(dǎo)意義。

2 工程概況

廣西某高速A 匝道3 號橋6#橋墩工程，橋墩高度基礎(chǔ)承臺面以上72.8m，使用ZTT6513 塔機(jī)，臂長35m，架設(shè)3 道附著，塔身高度為基礎(chǔ)面以上82.65m。塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)在橋墩基礎(chǔ)承臺上，塔機(jī)基礎(chǔ)上表面與橋墩承臺上表面平，塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中心線與墩帽距離1.5m，塔機(jī)布置見圖1；塔機(jī)正常降節(jié)時，塔機(jī)靠近橋墩側(cè)套架平臺、塔機(jī)駕駛室及平臺均與橋墩頂部結(jié)構(gòu)干涉，塔機(jī)無法正常降節(jié)拆除。待拆除塔機(jī)基本參數(shù)如表1 所示。

表1 待拆除塔機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)

圖1 塔機(jī)布置平面、立面圖

3 拆除方案分析及優(yōu)化

為拆除塔機(jī)，進(jìn)行現(xiàn)場勘察，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，提出了以下3 種拆除方案。

1）方案一 使用大型汽車起重機(jī)進(jìn)行拆除，將塔機(jī)高空解體（圖2）。將塔機(jī)降節(jié)至可以接近墩帽處，拆除機(jī)頭、附著及塔身。

圖2 高空拆除示意圖

實地考察現(xiàn)場道路及場地情況后，現(xiàn)場場地有限，僅圖示區(qū)域適合支放汽車起重機(jī)，但此位置距離塔身位置較遠(yuǎn)，且場地與塔身中間有橋墩阻隔，因此，需選擇大型汽車起重機(jī)。但是施工現(xiàn)場地處山區(qū)，道路崎嶇，大型汽車起重機(jī)無法到達(dá)施工現(xiàn)場，該方案無法實施。

2）方案二 采用前后倒置法拆除塔機(jī)（圖3），前后倒置后，駕駛在遠(yuǎn)離橋墩一側(cè)，回轉(zhuǎn)電機(jī)一側(cè)靠近橋墩，此時機(jī)頭部分結(jié)構(gòu)與橋墩的結(jié)構(gòu)不再干涉，但靠近橋墩側(cè)的套架平臺與橋墩仍有干涉，在套架經(jīng)過橋墩頂部結(jié)構(gòu)時仍需要將平臺折疊，固定在套架上，繞過上部障礙后，再恢復(fù)使用，之所以不拆除，是為了方便操作人員在平臺上進(jìn)行后續(xù)的降節(jié)過程中的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拆除及其它作業(yè)。

圖3 正常降節(jié)工況與前后倒置法拆除對比

3）方案三 本次拆除最大的障礙在于塔機(jī)駕駛室及平臺與墩帽干涉（圖4），因此考慮將塔機(jī)駕駛室移位，避開墩帽。經(jīng)測量，一體化駕駛室可以利用自制吊裝裝置吊裝至墩帽上，再移位至平衡臂下，避開墩帽，實現(xiàn)塔機(jī)正常降節(jié)。

圖4 塔機(jī)駕駛室與墩帽干涉示意圖

通過方案對比，方案三優(yōu)勢明顯，為此選用方案三拆除塔機(jī)。

4 塔機(jī)拆除

4.1 拆除工藝

降節(jié)至墩帽→搭設(shè)自制吊裝梁→拆除相關(guān)控制線→利用倒鏈吊裝駕駛室并放置于墩帽上→手動回轉(zhuǎn)塔機(jī)至平衡臂位于駕駛室正上方→吊裝駕駛室并固定于駕駛室正下方→吊起套架平臺→吊起配重實現(xiàn)頂升平衡→降節(jié)→拆除附墻→將塔機(jī)降至拆除高度→用汽車起重機(jī)解體→結(jié)束。

采用此方法拆除塔機(jī)，難點是駕駛室移位。駕駛室外形尺寸為3 000mm×1 200mm×2 100mm，重量1 200kg，須采用2 根H 型鋼固定在起重臂Ⅰ上作為吊裝支撐，利用倒鏈完成駕駛室移位。

4.2 吊裝支撐的選擇及校核

吊裝支撐鋼梁應(yīng)在滿足安全的前提下，做到重量輕，以便于人工安裝拆除；為此，選用2 根HN175×90mm 型鋼，長3 500mm，總重63.7kg（18.2kg/m）HN175×90 型鋼作為支撐梁。

支撐鋼梁校核：支撐鋼梁為懸挑壓彎構(gòu)件，受力示意圖見圖5，L/b=43.7，需進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性驗算。

圖5 支撐鋼梁受力示意圖

支撐鋼梁參數(shù)：I=11722500mm4，W=133970 mm3，S=75920mm3，截面面積A=2235mm2，腹板厚度δ=5mm，彈性模量E=210000N/mm2，計算長度L=3940mm，截面面積A=2235mm2，冀緣厚度δo=8mm，梁截面全高h(yuǎn)=175mm，冀緣寬度b=90mm，回轉(zhuǎn)半徑iy=21mm。

4.2.1 計算支撐鋼梁彎矩及剪力

其中：M為最大彎矩；F為最大剪力；F1、F2為支撐梁所受集中力。

4.2.2 強(qiáng)度驗算

其中，［σ]為鋼材許用應(yīng)力；［τ]為鋼材許用切應(yīng)力。

4.2.3 剛度驗算

其中，[γ]為梁的許用靜撓度。

4.2.4 穩(wěn)定性驗算

式中 ［φb］——梁的側(cè)向屈曲穩(wěn)定系數(shù)；

βb——簡支梁受橫向載荷的等效臨界彎矩系數(shù)，取1.09；

λy——梁對弱軸的長細(xì)比；

k——梁截面對稱系數(shù)，雙軸對稱取1，單軸對稱取0.8；

m——梁受壓冀緣對弱周的慣性矩與全截面對弱軸的慣性矩之比，雙軸對稱取0.5。

4.3 塔機(jī)降節(jié)時的配平

因駕駛室移位到平衡臂下方，塔機(jī)平衡的配平重量及配平距離無法按照說明書配平表進(jìn)行操作，需要重新計算，平衡位置計算如下（圖6）。

圖6 塔機(jī)平衡位置

圖中G0——上部結(jié)構(gòu)（含頂升套架、液壓頂升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)總成、塔頂?shù)闹亓Γ?，kN；

G1——起重臂（包括起重臂拉桿）的重力，kN；

G2——平衡臂（包括走道、平衡臂拉桿、欄桿、電箱等）的重力，kN；

G3——平衡重的重力，kN；

G4——變幅機(jī)構(gòu)的重力，kN；

G5——起升機(jī)構(gòu)的重力，kN；

G6——駕駛室的重力，kN；

Gq——做配重用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)+起重小車+吊鉤的重力，kN；

R0～Rq——分別為G0～Gq的重心至頂升油缸的水平距離，m。

使用2 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)作為配重，計算降節(jié)狀態(tài)下塔機(jī)的配平距離（表1）。

表1 塔機(jī)各部件重力及其重心到頂升油缸水平距離R

4.4 塔機(jī)拆除

首先將塔機(jī)降節(jié)至駕駛室底部靠近橋墩。然后在起重臂Ⅰ上弦用U 型扣固定支撐鋼梁，把倒鏈固定在支撐鋼梁上吊起駕駛室，拆除駕駛室底部的平臺與回轉(zhuǎn)銷軸，慢慢松開倒鏈，把駕駛室移動到橋墩頂部并固定牢靠（圖7）。

圖7 一體化駕駛室拆除示意圖

人工轉(zhuǎn)動塔機(jī)回轉(zhuǎn)，使平衡臂轉(zhuǎn)到駕駛室正上方，移動支撐鋼梁并固定在平衡臂上，用倒鏈將駕駛室提升固定在平衡臂的下方（圖8），接通控制及動力線，將塔機(jī)回轉(zhuǎn)至正常方向，此時駕駛室已經(jīng)避開了橋墩結(jié)構(gòu)，吊起標(biāo)準(zhǔn)節(jié)配平即可正常降節(jié)。

圖8 駕駛室固定在平衡臂示意圖

5 結(jié)語

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)新立異，外形奇特，尤其是近年來，多數(shù)施工現(xiàn)場的場地狹小、周邊存在既有建筑等障礙物，對塔機(jī)的定位提出了更高的要求，需要我們多方面注意，避免因定位錯誤而導(dǎo)致塔機(jī)無法拆除；利用自制吊裝工具移除不影響塔機(jī)結(jié)構(gòu)安全的干涉構(gòu)件（駕駛室、作業(yè)平臺）方案，安全、經(jīng)濟(jì)、高效，已在多個工地都成功實施，在類似工況下的塔機(jī)拆除可以推行。