門式起重機(jī)空中拆除方法研究與應(yīng)用

栗云崗

（中國(guó)電建集團(tuán)河南工程有限公司 鄭州 450001）

門式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱龍門吊）廣泛應(yīng)用于建筑施工工程。通常在工程初期布置安裝在材料廠和設(shè)備組合場(chǎng)，在工程結(jié)束后拆除轉(zhuǎn)移到其他工程。龍門吊在結(jié)構(gòu)上由橋架、門腿、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起重小車和電氣部分等組成，橋架通過(guò)兩側(cè)支腿支撐在地面軌道上。在建筑工程中4042型龍門吊應(yīng)用最為廣泛。該類型龍門吊跨度為42 m，額定起重量為40 t，一般情況下，使用額定起重量130 t以上的汽車吊或履帶吊作為輔助吊車進(jìn)行安裝或拆除。但是在特殊情況下，施工現(xiàn)場(chǎng)沒有足夠的起重機(jī)械資源，要根據(jù)有限的機(jī)械資源，制定出安全可行的安裝或拆除方案。

本文以津巴布韋旺吉電廠三期MDG4042型龍門吊的拆除作為示例進(jìn)行論述，探討一種在沒有大型輔助起重機(jī)械配合的情況下拆除龍門吊的方法。

1 概述

津巴布韋旺吉電廠三期MDG4042型龍門吊總高20 m。主梁（橋架）為鋼板和型鋼拼焊成的箱形桁架梁，共分5段，總長(zhǎng)為47.1 m。主梁金屬結(jié)構(gòu)安裝方式采用銷軸及螺栓連接，整機(jī)總重79 t。安裝時(shí)使用150 t履帶吊和50 t汽車吊作為輔助吊車配合安裝。拆除時(shí)現(xiàn)場(chǎng)大型起重機(jī)械已經(jīng)離場(chǎng)，項(xiàng)目所處位置為非洲中部，當(dāng)?shù)氐拇笮推鹬貦C(jī)械資源有限，而且費(fèi)用昂貴[150 t履帶吊每小時(shí)320美元（約2 300元人民幣），不含進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)]?，F(xiàn)場(chǎng)只有3臺(tái)50 t汽車吊（三一重工SCC500型）可利用，因此，考慮利用50 t汽車吊安全拆除該龍門吊。

2 問題分析

對(duì)該龍門吊的結(jié)構(gòu)和重量進(jìn)行分析后，對(duì)于門腿、行走機(jī)構(gòu)等組件重量和吊裝高度，使用50 t汽車吊都能滿足負(fù)荷要求。難度最大的就是橋架的拆除。橋架總長(zhǎng)為47.1 m，總重為45 t，高度為20 m。之前都是利用額定起重量130 t以上的吊車，解除橋架與兩側(cè)門腿的連接后，將橋架整體吊起，繞開兩側(cè)門腿，將橋架放至地面，然后進(jìn)行解體[1]。現(xiàn)在使用50 t汽車吊，無(wú)法將橋架整體吊下，所以，筆者參照塔式起重機(jī)空中解體拆除的方法[2]，考慮采用先將橋架空中解體，再分段拆除的施工方法。這種施工工藝高空作業(yè)較多，危險(xiǎn)性較大，施工前要經(jīng)過(guò)分析論證，制定詳細(xì)的安全措施。

3 可行性分析

橋架拆除前，由兩側(cè)支腿支撐橋架重量。在剛性腿側(cè)，使用高強(qiáng)螺栓與剛性腿剛性連接，在撓性腿側(cè)，通過(guò)2個(gè)銷軸與撓性腿柔性連接。為了減輕橋架拆除重量，要先拆除小車卷?yè)P(yáng)機(jī)和起升卷?yè)P(yáng)機(jī)。橋架各部件重量見表1，橋架編號(hào)從剛性腿側(cè)開始計(jì)數(shù)。

表1 橋架各部件重量表

在橋架拆除前，配置1個(gè)鋼支架，放置在橋架中部距剛性腿端頭25.2 m處（此處為橋架第3節(jié)端頭結(jié)點(diǎn)）。鋼支架和橋架下平面用方木墊實(shí)。橋架先空中解體拆除第5節(jié)，橋架第5節(jié)加上撓性腿側(cè)導(dǎo)向滑輪支架重8.456 t，加上吊鉤吊具（含鋼絲繩和卡環(huán)），總重為9 t。50 t汽車吊臂長(zhǎng)為27.25 m，作業(yè)半徑為9 m，額定負(fù)荷為14 t，動(dòng)載系數(shù)取為1.2，經(jīng)過(guò)計(jì)算[3]負(fù)荷率為77.1%。

在解除橋架第5節(jié)與第4節(jié)的連接后，橋架前4節(jié)的重量由鋼支架和剛性腿支撐，相當(dāng)于把撓性腿內(nèi)移至鋼支架處。經(jīng)過(guò)計(jì)算，此時(shí)橋架前4節(jié)的總重為（6.472+7+7.217+7.125+3.5+0.23）t=31.544 t。重心計(jì)算：（3.5×3+6.472×3+7×11.25+7.217×21.6+7.125×32.1）÷31.544 m≈15.6 m。重心在距剛性腿端頭15.6 m處，在2個(gè)支點(diǎn)內(nèi)部，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，橋架第4節(jié)相當(dāng)于懸臂。此時(shí)鋼支架受力最大。剛性腿主要受力點(diǎn)距橋架端頭4.2 m，距橋架重心11.4 m，鋼支架支點(diǎn)距橋架重心9.6 m。則鋼支架理論載荷為31.544÷（9.6+11.4）×11.4 t≈17.124 t?？紤]橋架拆除產(chǎn)生的沖擊和其他因素，附加載荷按20%計(jì)算，即動(dòng)載系數(shù)取為1.2。則鋼支架計(jì)算載荷為17.124 t×1.2≈20.55 t。在配置鋼支架時(shí)，要核算鋼支架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，承載力不得小于20.55 t。

然后再將橋架第4節(jié)空中解體拆除。橋架第4節(jié)重7.125 t，加上吊鉤吊具（含鋼絲繩和卡環(huán)），總重為7.7 t。50 t汽車吊臂長(zhǎng)為27.25 m，作業(yè)半徑為9 m，額定負(fù)荷為14 t，動(dòng)載系數(shù)取為1.2，負(fù)荷率為66%。

剩余部分總重為24.419 t，長(zhǎng)度為26.7 m，(3.5×3+6.472×3+7×11.25+7.217×21.6）÷24.419 m≈10.8 m，重心距橋架剛性腿側(cè)端頭10.8 m。撓性腿側(cè)50 t汽車吊吊點(diǎn)在距剛性腿端頭24.4 m結(jié)點(diǎn)處，桿長(zhǎng)為27.25 m，作業(yè)半徑為8 m，額定負(fù)荷為15.8 t，計(jì)算負(fù)荷為24.419×10.8÷24.4 t≈10.808 t，吊鉤和吊具（含鋼絲繩和卡環(huán)）質(zhì)量為0.56 t。實(shí)際負(fù)荷為11.368 t，動(dòng)載系數(shù)取1.1（此處無(wú)沖擊載荷，只考慮風(fēng)載），負(fù)荷率為11.368×1.1÷15.8≈79.1%。剛性腿側(cè)50 t汽車吊吊點(diǎn)在橋架剛性腿側(cè)端頭處，桿長(zhǎng)為27.25 m，作業(yè)半徑為6.5 m，額定負(fù)荷為19.5 t，計(jì)算負(fù)荷為（24.419-10.808） t=13.611 t，吊鉤和吊具（含鋼絲繩和卡環(huán)）質(zhì)量為0.56 t。實(shí)際負(fù)荷為14.171 t，動(dòng)載系數(shù)取1.1，負(fù)荷率為14.171×1.1÷19.5≈79.9%；經(jīng)過(guò)計(jì)算，用2臺(tái)50 t汽車吊可安全抬吊拆除。

經(jīng)上述計(jì)算分析，此方案在理論上是安全可行的。

4 施工步驟

1）拆除吊鉤和小車。將龍門吊停靠在計(jì)劃拆除位置，拆除吊鉤和小車。然后拆除整車電氣線路[4]。

2）布置攬風(fēng)繩和鋼支架。大車行走機(jī)構(gòu)打緊夾軌器，然后在兩側(cè)門腿上布置攬風(fēng)繩，每個(gè)門腿內(nèi)、外各2根，用手拉葫蘆調(diào)整攬風(fēng)繩松緊均勻[5]。在橋架中部既定位置放置鋼支架。攬風(fēng)繩及鋼支架布置示意圖如圖1所示。

圖1 攬風(fēng)繩及鋼支架布置示意圖

3）拆除卷?yè)P(yáng)機(jī)。為了減輕后期橋架拆除時(shí)的吊裝重量，需要將能夠拆下的機(jī)構(gòu)盡可能地提前拆除。根據(jù)該龍門吊的結(jié)構(gòu)，起升卷?yè)P(yáng)機(jī)和小車卷?yè)P(yáng)機(jī)方便拆卸。首先拆除橋架起升卷?yè)P(yáng)機(jī)和小車卷?yè)P(yáng)機(jī)上方的斜撐，然后用50 t汽車吊將2個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)吊下。

4）拆除小車軌道連接。拆除橋架上方小車軌道連接板和接口處的軌道壓板。

5）拆除橋架第4節(jié)、第5節(jié)。用50 t汽車吊吊住橋架第5節(jié)，拆除橋架第5節(jié)與第4節(jié)的連接螺栓以及連接板，然后拆除橋架第5節(jié)與撓性腿連接銷軸，將橋架第5節(jié)吊下。橋架第5節(jié)拆除示意圖如圖2所示。

圖2 橋架第5節(jié)拆除示意圖

同樣方法拆除橋架第4節(jié)與第3節(jié)連接螺栓和連接板，將橋架第4節(jié)吊下。橋架第4節(jié)拆除示意圖如圖3所示。

圖3 橋架第4節(jié)拆除示意圖

6）拆除撓性腿。用50 t汽車吊吊住撓性腿上方吊點(diǎn)，松開撓性腿4根攬風(fēng)繩，拆除撓性腿與行走臺(tái)車連接螺栓，將撓性腿吊起放至地面解體[6]。

7）抬吊拆除剩余橋架。用2臺(tái)50 t汽車吊將橋架第1節(jié)～第3節(jié)整體吊住，拆除橋架與剛性腿連接螺栓，然后2臺(tái)吊車同時(shí)起鉤，使橋架兩端離開接觸面100 mm，然后調(diào)整2臺(tái)吊車起重臂角度，使橋架避開剛性腿及鋼支架，將橋架放至地面解體。橋架第1節(jié)～第3節(jié)抬吊拆除示意圖如圖4所示。

圖4 橋架第1節(jié)～第3節(jié)抬吊拆除示意圖

8）拆除剛性腿。用50 t汽車吊將司機(jī)室吊下，然后吊住剛性腿上部4個(gè)吊點(diǎn)，松開4根攬風(fēng)繩，拆除剛性腿與行走臺(tái)車連接螺栓，將剛性腿吊起放至地面解體。

9）拆除行走臺(tái)車。用50 t汽車吊拆除行走臺(tái)車，然后逐片拆除大車軌道。

5 安全措施

1）鋼支架制作前，測(cè)量橋架底面距地面的實(shí)際距離，合理設(shè)計(jì)鋼支架的高度，盡量減少鋼支架在受力后的形變量。

2）鋼支架制作前，要計(jì)算預(yù)計(jì)承載力，充分考慮可能存在的附加力，確保鋼支架有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3）鋼支架與地面和橋架的接觸面應(yīng)該為面接觸，放置前對(duì)地基進(jìn)行處理并檢測(cè)地基地耐力，與橋架接觸面用方木墊實(shí)，確保鋼支架受力后不會(huì)下陷。

4）橋架拆除前，將龍門吊的行走機(jī)構(gòu)夾軌器打緊，必要時(shí)將行走輪或行走臺(tái)車掩實(shí)，防止龍門吊滑動(dòng)。

5）鋼支架與橋架用鋼絲繩扣鎖緊，防止在橋架拆除中發(fā)生滑動(dòng)。

6）橋架拆除高空作業(yè)較多，要提前搭設(shè)好腳手架。腳手架搭設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮拆除程序，盡可能地搭設(shè)在固定部件一側(cè)，避免出現(xiàn)腳手架干涉部件拆除的情況。

7）高空解體拆除橋架，要將接口處的連接板全部拆除，避免橋架在吊拆時(shí)不能順利分離，產(chǎn)生沖擊載荷。

8）橋架拆除前，需在門腿兩側(cè)布置攬風(fēng)繩，并用手拉葫蘆將攬風(fēng)繩松緊度調(diào)整一致。在解除門腿與橋架連接后，測(cè)量門腿垂直度，并調(diào)節(jié)手拉葫蘆，使門腿保持垂直。

9）橋架拆除時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較復(fù)雜，要提前考慮和驗(yàn)證吊車的站位、車身回轉(zhuǎn)、起重臂和橋架的運(yùn)動(dòng)軌跡是否與門腿、攬風(fēng)繩、鋼支架等產(chǎn)生干涉[7]。

10）吊裝作業(yè)前，要根據(jù)輔助吊車的起重性能表和起升高度性能曲線表，計(jì)算輔助吊車的負(fù)荷率和起升高度是否滿足要求。

11）吊裝作業(yè)前，要對(duì)輔助吊車的車況以及吊裝工器具進(jìn)行檢查，著重檢查各機(jī)構(gòu)的制動(dòng)安全性，保證輔助吊車和吊裝工器具安全可靠。

12）吊裝過(guò)程中，密切關(guān)注輔助吊車支腿基礎(chǔ)和鋼支架支腿基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止施工，及時(shí)進(jìn)行妥善處理。

13）吊裝過(guò)程中，要密切關(guān)注輔助吊車的負(fù)荷情況，禁止超載作業(yè)。如果實(shí)際負(fù)荷超過(guò)計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)立即停止作業(yè)，查明原因，及時(shí)妥善處理。

6 結(jié)論

本方案與常用的拆除方案相比，高空作業(yè)較多，危險(xiǎn)性較大。但是在機(jī)械資源不足的情況下，可以有效地完成龍門吊的拆除，采取上述的安全措施，整個(gè)拆除過(guò)程是安全可靠的。經(jīng)濟(jì)效益上，鋼支架的制作可以使用施工剩下的邊角料，與租用大噸位的起重機(jī)械相比，成本并不高。此方案可作為一種特殊情況下拆除龍門吊的方法。