高空拆除塔機起重臂和平衡重裝置的設計

塔式起重機（以下簡稱塔機）作為常用建筑機械，在建筑工程施工中發揮著非常重要的作用。塔機在實際使用和拆卸過程中，時常受到施工環境因素的影響(如塔機投影尺寸與周圍建筑物形狀尺寸干涉)導致起重臂架鋼結構部分不能正常伴隨塔身自行降節拆卸，同時還受到施工場地限制或塔機起升高度過高等因素影響，無法借助其他起重設備進行配合拆卸等問題，使得整個拆卸過程不僅施工難度大、工作效率低，而且拆卸周期長，拆卸成本高，拆卸安全性也大大降低，阻礙工地正常施工進程。

1 采用扒桿裝置高空拆起重臂的問題

某火電站冷卻塔項目使用的TCT7030型塔機，起升高度達到181.8m，如圖1所示。其起重臂架鋼結構部分與冷卻塔自身外形的投影出現重疊干涉現象，導致起重臂架無法自行降塔拆卸，同時受限于起升高度過高和施工現場場地狹小，無法借助其他起重設備進行配合拆卸。

圖1 火電站冷卻塔及TCT7030型塔機示意圖

現場采用扒桿裝置對塔機起重臂架進行拆除，如圖2所示。具體拆卸起重臂架程序：先將起重吊鉤整體拆下，利用起升機構將起升鋼絲繩全部卷回卷筒，接著由操作人員在塔機起重臂架上依次安裝扒桿裝置壓桿和扒桿裝置拉桿，并將定滑輪安裝在扒桿裝置的頭部，將起升鋼絲繩繞過扒桿裝置的定滑輪，安裝標準節引進吊鉤，再將標準節引進吊鉤與待拆起重臂架的吊點連接，隨后拆開待拆臂架下弦桿連接螺栓，點動起升機構，在扒桿裝置頭部起升鋼絲繩繃緊且確保已承受臂架重量后停止點動，然后拆開上弦桿連接銷軸，將拆開的臂架推出定位銷孔后，緩慢下降吊鉤，從而把已拆開的起重臂架下降到合適的地面位置。

圖2 扒桿裝置拆起重臂示意圖

在拆卸起重臂架的過程中，為保證塔機回轉支承以上部分的力矩平衡，還需要利用人字架拆除平衡重，如圖3所示。具體拆卸平衡重程序：先將起重吊鉤整體拆下，利用起升機構將起升鋼絲繩全部卷回卷筒，把標準節引進吊鉤固定在起升鋼絲繩端頭，再在將要拆卸的平衡重塊所在位置架設好人字架，將其固定在平衡臂上，將起升鋼絲繩依次繞過平衡臂上的排繩滑輪和人字架上的定滑輪，并用標準節吊鉤連接平衡重塊吊耳，點動起升機構將平衡重塊吊起一小段距離，拆除平衡重塊的卡軸，然后用起升機構將平衡重塊吊到地面上。

圖3 人字架拆平衡重示意圖

在施工現場利用上述扒桿裝置和人字架分別進行拆臂和拆平衡重的過程中，存在以下問題。

1）扒桿裝置安裝過程繁瑣，安全性低。

2）扒桿裝置最大起重量小，通用性弱。

3）扒桿裝置固定方式不可靠，起升鋼絲繩受力大。

4）拆平衡重過程不穩定，操作不靈活。

5）拆平衡重的人字架結構復雜，安裝工作繁瑣。

2 改進思路

本文設計一種功能完整、力學結構及性能優良，固定方式可靠的拆臂裝置結構。可直接在地面完成拆臂裝置的裝配工作，減輕操作人員高空作業強度；拆臂裝置的內部結構受力情況得到優化，利用鋼絲繩將桿件由受壓變為受拉，減少桿件受壓失穩工況；合理通過變幅小車輔助拆臂裝置的緊固，增加拆臂過程的穩定性；利用塔機自身起升機構，并使用雙繩方式將臂架吊拆至地面，減小起升鋼絲繩受力。

制作一套固定在平衡重塊上方的平衡重拆卸裝置，減輕操作人員在平衡臂安裝拆卸機構的工作強度；同時，設計一種可以在平衡重塊上方移動和固定的定滑輪安裝座，提高需要拆除多塊平衡重時的工作效率。

3 三角形拆臂裝置的設計應用

根據以上思路和工作中的實際經驗總結，設計了改進后的塔機高空拆臂裝置，如圖4所示，該裝置由3個片式結構通過鋼絲繩和角鋼相連，命名為三角形拆臂裝置，可利用塔機自身的起升機構和變幅小車完成相應動作。拆臂裝置前端起吊臂架，后端預裝拆平衡重裝置。

圖4 改進后的三角形拆臂裝置示意圖

三角形拆臂裝置工作程序為：先在地面利用汽車起重機組裝好三角形拆臂裝置，將三角形拆臂裝置吊至臂架正下方，將變幅小車固定在臂架下弦桿下方，將待拆卸的臂架節用鋼絲繩掛在拆臂架體Ⅲ的端部圓管中間，拆開待拆臂架下弦桿連接螺栓，再點動起升機構，直到拆臂架體Ⅰ的頭部頂到臂架下弦桿，繼續點動吊鉤上升，在拆臂架體Ⅲ頭部鋼絲繩繃緊且確保已承受臂架重量后停止點動，然后拆開上弦桿連接銷軸，將拆開的臂架推出定位銷孔后，緩慢下降吊鉤，待支架在臂架節重量的作用下自動平衡后，裝上臨時臂架端頭節，連接變幅小車向前的變幅鋼絲繩，拆除固定鐵絲后，即可移動小車將臂架下降到合適的地面位置。

改進后的拆平衡重裝置如圖5所示，為整體式框架焊接結構，在塔機初期安裝時，直接由汽車起重機或其他輔助吊裝工具吊裝完成，并通過銷軸與平衡臂連接，在拆除平衡重塊時，只需要先把定滑輪移動到需要拆卸的平衡重塊上方，并用銷軸固定，再按圖5所示繞好起升鋼絲繩，并借助動滑輪吊鉤與平衡重吊耳連接，即可通過點動起升機構將平衡重塊吊起一小段距離，拆除平衡重塊的卡軸，然后用起升機構將平衡重塊吊到地面上。

圖5 改進后拆平衡重裝置示意圖

4 結 語

綜上所述，現有高空拆起重臂架和拆平衡重裝置，存在拆卸過程繁瑣、安全性不高、操作性不強等問題。經改進使用三角形拆臂裝置拆起重臂架和拆平衡重，拆卸效率高，充分利用起升機構作為拆卸動力，拆卸過程穩定性好，拆平衡重裝置整體安裝，可操作性強。該裝置提高了塔機高空拆起重臂架和平衡重的穩定性、安全性和靈活性，對塔機高空拆起重臂和拆平衡重的技術發展與創新具有重要的意義。

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