臺風倒塌的塔式起重機高空拆除技術

吳志純

(廈門順達安特種設備檢測有限公司,福建 廈門 361000)

1 工程概況

廈門華潤中心項目位于廈門市思明區湖濱南路與湖濱東路交叉路口西南側,該項目共有A、B兩座塔樓,其中A座塔樓為33層的框架剪力墻結構,建筑高度167m,共安裝有2臺塔式起重機(TCT5510和TC6013各1臺)。受2016年第14號臺風“莫蘭蒂”影響,9#塔機(TCT5510,以下簡稱倒塌塔機)最上一道附著處標準節發生彎折,附著以上部分向A座塔樓方向(東北側)傾倒,回轉塔身及平衡臂向西北側倒壓在樓層板上,部分平衡重摔落在電梯井道內,起重臂向東南側翹起,如圖1所示。

2 拆除方案的確定和重、難點分析

經現場查勘和反復討論,擬定了3種拆除方案,分析如下：

方案1：利用汽車吊拆除。經測算,選用350噸的汽車吊1臺,吊車中心距離塔機中心16m可滿足拆除作業需求。由于建筑物周邊地下室頂板被各種建筑材料占用,且經設計核算,頂板強度無法滿足130噸以上汽車吊的作業需求,需進行回頂加固。雖然采用汽車吊拆除技術成熟、安全可靠,但場地清理和加固耗時長、費用高,本次拆除未采用。

方案2：利用自制扒桿吊拆除。清除相應作業區域的模板和內支撐架體,在12層樓板上取孔并架設最大起重量3噸左右的自制扒桿吊,通過多次移位完成拆除。由于塔機在第9層處發生彎折,倒壓在第13層樓板上,且起重臂外伸出建筑結構外,吊裝范圍廣、跨距大,需要的吊桿長度較長,且需要多次移位架設,拆除作業風險大、耗時長,本次拆除未采用。

方案3：利用鄰近塔機拆除。A座塔樓另一側安裝有TC6013塔機1臺,最大作業半徑60m,其在50m幅度處有效起重量1.9t,45m幅度處的有效起重量2.3t,若對塔機結構進行合理分割,可滿足拆除需求。采用該方案進行拆除,在經濟和效率上具有較大優勢,經反復核查和討論,本次拆除采用本方案。

經查勘,本次拆除作業工作面位于第13層樓板上,該層樓板剛完成部分鋼筋綁扎,尚未澆筑混凝土,模板支撐架在本次臺風中有部分鋼管彎曲,且整體有輕微傾斜,若在塔機拆除作業中對支撐架體產生過大擾動,則有進一步倒塌的風險。如何對塔機和支撐架進行有效的支撐和加固,并根據鄰近塔機的起重性能對倒塌塔機進行合理分割,保證在拆除過程中不會產生過大擾動是本次拆除作業的重點和難點。

3 拆除作業控制要點

3.1 支撐與加固

為消除拆除過程中的擾動影響,本次拆除前,在倒壓區域的結構梁側面設置有多根槽鋼并固定牢靠,槽鋼與結構梁側模板間的間隙用木方填滿,利用鋼管對側模板進行斜頂支撐從而實現對作業區域模板的加固；在回轉總成和平衡臂下方,設置有直接作用于第12樓板的格構柱結構,其上部與塔機結構焊接牢靠,用于直接承受塔機部件重量,消除在分割過程中因結構重心變化而引起塔機進一步滑移或平衡重墜落至豎井內的風險；在10層和12層樓板上用槽鋼設置了橫向拉結結構,以便于彎折部分標準的分割拆除和避免標準節可能進一步向升降腳手架倒塌,產生較大沖擊。支撐與加固方案示意圖如圖2所示。

圖2 支撐與加固方案

3.2 受力驗算

本次加固作業需要考慮樓層結構自重、倒塌塔機自重、人員和機具重量,以及考慮吊裝過程中產生的擾動,為確保作業安全,認定建筑結構自重為恒荷載,取組合系數1.2,塔機、人員和機具重量為活荷載,取組合系數1.4,經核算,作用于回轉總成和平衡臂下方支撐結構的最大核算荷載30kN和81kN,利用有限元分析軟件MIDAS GEN建模分析,格構柱結構最大應力33.2MPa,建筑結構最大豎向位移0.15mm,最大水平位移0.92mm,滿足安全使用要求,相應結果如圖3所示。

圖3 回頂結構位移與應力計算云圖

3.3 安全控制要點

為保障作業安全,確保拆除順利完成,本次拆除作業的主要安全控制要求有：A) 施工前對起重臂下方和11層樓板往上通道進行警戒,禁止無關人員進入。B) 拆除前對吊裝用塔機進行全面檢查和吊重試驗,確保各機構動作正常,限位器靈敏可靠,鋼結構無變形、開裂等情況。C)火焰割除作業前對作業區域模板進行噴淋,作業時采取火花防濺設施,滅火器放置位置距離作業點距離不得超過3米。D) 嚴禁采用錘擊方式拆除部件。

4 結語

該倒塌塔機的拆除就地取材,直接采用鄰近塔機進行拆除,極大的簡化了施工準備時,有效降低了施工成本和,整個拆除過程安全、高效,受到各方好評,可為類似工程提供參考。