塔式起重機特殊情況下的拆卸方法
塔式起重機特殊情況下的拆卸方法
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一、前言
珠海某公寓工地的塔吊在樓房封頂完工后需要拆除，但由于建筑物設計建造的時候頂部有建筑特色的突出部分，其突出的建筑體進入到了塔吊頂升套架投影里面約0.18m，阻擋了塔吊利用自身的頂升降節(jié)的作業(yè)（見圖一），且建筑物達30多層，塔吊的安裝高度超過100m（塔吊降到離建筑物較近的位置），實在難以找到那么大噸位和提升高度的流動式起重機能完成高空拆卸，使得按照平常的先降到接近地面高度，再用流動式起重機吊拆塔臂的拆卸方法起不到作用。企業(yè)首先考慮了用空中解體，將塔吊套架以上部分先拆卸下來，然后分散拆卸的方案。但是空中解體方案首先就是一個技術難點，而且存在風險大。
圖一
第一，由于高層建筑物是一般住宅，其樓板和水泥混凝土結構梁為一般的機構，總體強度不太適合架設較大型的輔助拆卸吊具。主要需要一次性吊起的構件及其重量見下表，從表中可以看出，要一次性吊起的最大重量達到6.5t，在這種情況下樓面要架設這么大起重量的工具實在不容易。而且起升高度還要達到十米以上，更增加了拆卸難度。
第二，存在風險大。由于是超高空作業(yè)，四周很難做到安全防護，加上設備雖然不是在海邊，但離海邊也不過一公里，且周圍沒有遮擋，相對來說陣風速度可能較大，這些都增大了作業(yè)的不穩(wěn)定性和意外發(fā)生的幾率。
第三，拆卸成本高。安全往往與成本是正比關系，當難度很高，要實現(xiàn)作業(yè)，確保安全，那要付出的成本相對正常拆卸成本將高出許多倍。不管是人員配備還是設備配備，都需要很高的成本。
有鑒于此，并針對施工現(xiàn)場考慮，本人認為采用以下方案將會更加安全可靠，且所需要花費的施工成本增加不大。
二、方案可行性分析
拆卸時應選擇晴朗無大風的天氣，以便于工作的開展和減小不確定因素。因為建筑物突出部分與塔身套架重合部分不多，只有0.16m，考慮到套架往下降的過程中避免與建筑物發(fā)生碰撞，算上安全距離，將其設為0.3m。在這種情況下，考慮到塔吊自身設計的工況，采用使塔身頂部向往傾斜的方法，可使套架離建筑物能達到安全距離降塔。只要套架降過了最頂部的建筑物，就可以實現(xiàn)正常
的降塔拆卸方法。按照標準程序拆卸的好處是：第一，拆卸工人平時的拆卸防范，工作熟練，不容易發(fā)生意外；第二，由廠家綜合設計的程序，安全系數(shù)高；第三，標準方法，沒有其他大的改動，不需要額外的投入，施工成本低。
（1）降塔時的負荷計算
塔吊在拆卸過程中是非工作狀態(tài)，需要考慮的受力狀況主要是風力對其影響。風力載荷由下公式計算。
Fw=Cw·Kn·Pw·A
Fw—作用在塔式起重機上和物品上的風載荷；
Cw—風力系數(shù)；
Kn—風力高度變化系數(shù)；
Pw—計算風壓；
A—垂直于風向的迎風面積；
Pw=0.613Vw2，Vw—風速；
（Cw取1.0，Kn取1.56）
迎風面積查說明書計算如下
A=ω(1+η) A1
A1—結構外形輪廓面積
ω—結構充實率
η—兩片相鄰桁架前片對后片的擋風折減系數(shù)（按GB/T13752-92查表取0。7）
A起重臂=(1.4+1)50÷2×ω(1+η)=60×0.3×1.7=30.6（m2）
（ω，管桁架按GB/T13752-92查表取0.3）
A平衡臂=1×14×1.0=14（m2）（ω按實體算，取1.0）
A上塔身=9×1.8×1.0=16.2（m2）（ω按實體算，取1.0）
A=A起重臂+A平衡臂+A上塔身 =60.8
把起重臂、平衡臂、上塔身（包括塔帽、司機室、回轉部分、套架和最上面的3個標準接）的重心和風心高考慮為同一高度。拆卸使應選擇晴朗無大風的天氣，經(jīng)過檢測，平時一般風速陣風為3～6m/s，考慮到比較進海，即使無大風，可能出現(xiàn)的陣風也會達到六級，再考慮安全系數(shù)，取七級風的最大風力計算，風速為17.1m/s，則Pw為180N/m2
F風=1×1.56×180×60.8≈17.1（KN）
該塔吊30m開始做第一道附墻，最上面的幾道附墻間距為14m，附著后的自由高度為28m，當回轉部分降落到接近樓面時，其到附墻的距離約20m，最上面第二道附墻和起重臂的距離分別為34m，此時下附墻以上的塔吊重量約46t。根據(jù)塔吊相關規(guī)范，工作狀態(tài)下的塔身垂直度可以達到4‰，那么調整上附墻桿，使其向外伸，則在工作狀態(tài)下起重臂就能偏外0.168m，此時的額外力矩為7.7噸米。同時，通常的塔吊工作風力可達六級，取六級風的低風速10.8m/s（Pw為71.5N/m2），則F風=1×1.56×71.5×60.8≈6.8（KN）,那么實際由風力引起超出工作范圍的力F風=17.1-6.8=10.3（KN）。風力產(chǎn)生的彎矩主要由最上端的附墻承受，但考慮到安全系數(shù)，彎矩距離從下附墻算起，
M=F×L
M—力矩，L—距離
則M風=F風×34=10.3×34=35(t·m)。 （式一）
（2）附墻能承受的安全力矩
該80塔吊的工作狀態(tài)下最大力矩如下（不考慮風力，但是試驗載荷要用
1.25倍額定起重量計算，同時考慮1.1的工況系數(shù)）
M工況=1.1[(M起重臂組+1.25M起重物)-(M平衡臂組+M平衡重)] （式二）
≈1.1[（6.477×22+1.25×6×16）-（5.94×7+11.4×13）]
≈80(t·m)
（起重臂組的重心離塔身22m，在16m的幅度可以起吊的最大起重量為6t；平衡臂組的重心離塔身7m，平衡重的重心離塔身13m）
按照設計工況的六級風的最大風速13.8m/s（Pw為116.8N/m2），在上面的工況時的迎風面積按實體計算，A≈1.78*28≈50（m2）（標準節(jié)寬度1.78m，裝附墻后自由端最大高度28m），此時風力為F風=1×1.56×116.8×50≈9.1（KN）, M
風=F風×28=9.1×28=25.8(t·m)。
此時上面的附墻能承受的可能出現(xiàn)的安全力矩為
M安全= M工況+ M風+ M自重=80+25.8+7.7=113.5(t·m)（式三）
（3）可調節(jié)的安全距離
由（式二），該80塔吊，此時可以通過調節(jié)上附墻桿把塔臂頂出的距離達到L=M/F=M額-M風=(80-35)/46+0.168≈0.978+0.168≈1.14(m)
但是在塔身上部向外傾斜的過程中，上塔身的重心同時外偏，至使外力矩加大。當頂出的距離真的達到了1.14m時，此時上面兩道附墻要承受的力矩大到
M= M自重+ M風=46×1.14+1.56×180×60.8×34≈110.5＜113.5
由上式計算，這時還沒有超出附墻的承受能力。又由于建筑物與塔吊重合的距離并不大，只需要將傾斜外偏的距離調節(jié)0.3m～0.5m已經(jīng)足夠能讓塔吊順利降下來，并能保證有很好的安全系數(shù)
經(jīng)過論證，可以采用調節(jié)附墻桿使上塔身傾斜，讓上塔身降到建筑物以下，再用標準的拆卸方法可以順利拆卸該塔吊。
三、該方案應注意事項
第一，拆卸工作開始前應做好預防措施，做好人員防護和場地隔離，以防止萬一發(fā)生事故時會擴大其危害性。
第二，要仔細檢查附墻架及其各固定點、預埋件、穿墻螺栓和調節(jié)螺桿的狀況，特別是最上面幾道附墻的質量，確�？煽�。
第三，調節(jié)時應同時調節(jié)兩邊附墻桿螺母，盡量使其一致以減少變形應力，增加塔身負荷。同時要著重監(jiān)視各固定點狀況，如有異常應立刻停止，待解決后才能繼續(xù)。
第四，傾斜降塔過程中要把回轉機構固定鎖緊，防止意外。
第五，當把套架降到阻擋建筑以下以后應馬上調節(jié)附墻，盡量調回到塔身處在垂直的位置，以減少拆卸附墻桿件時塔身變形產(chǎn)生的反作用力。
在套架降到阻擋建筑以下并調節(jié)好附墻桿位置以后，其他見附件拆卸。
注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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