橋墩塔機特殊拆除方案分析與應用

楊興保，李加敖，李洪鵬，賀 峰

（1.蜀道投資集團有限責任公司材料集采分公司，四川 成都 610095；2.山東中建眾力機械工程有限公司，山東 濟南 250000；3.四川建設機械（集團）有限公司，四川 成都 610036）

建筑施工中經常遇到塔機與在建建筑物距離過近，致使在塔機降節過程中塔機部分突出結構（如作業防護平臺、駕駛室等）與建筑物干涉，導致塔機無法正常降節拆除情況的發生，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

塔機降節與在建建筑物干涉主要原因如下。

1）塔機定位時，只關注了建筑物的結構尺寸，未關注建筑物的裝飾尺寸。如玻璃外墻工程，外擴尺寸較大，定位較近的塔機在玻璃幕墻安裝后，塔機結構極易與玻璃幕墻干涉，導致塔機無法正常降節拆除。

2）塔機定位時，只考慮了塔身標準節外形尺寸，未考慮塔機最大外形輪廓，如橋梁工程中的橋墩施工，由于受現場條件限制，塔機基礎通常放置于橋墩基礎承臺上，塔機與墩身較近，墩帽極易與塔機突出部位干涉，致使塔機無法正常降節拆除。

1.2 解決措施

對于塔機局部突出結構與在建物干涉無法正常降節拆除的塔機，常用解決辦法如下。

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

2）利用塔機駕駛室的布置非對稱性采用前后倒置法拆除塔機。此種方法需對塔機進行改造，且因變幅有限，不僅增加后續附著拆除難度，還須及時將拆除的標準節、附著件運走，增加成本。

本文在總結以往工作經驗基礎上，充分利用建筑結構特點，探索了一條采用自制吊裝工具，實現駕駛室移位，完成塔機拆除的新方法；并在廣西某高速橋梁工程成功拆除1 臺ZTT6513 塔機，該方案經濟適用、安全可靠，對于類似塔機拆除具有指導意義。

2 工程概況

廣西某高速A 匝道3 號橋6#橋墩工程，橋墩高度基礎承臺面以上72.8m，使用ZTT6513 塔機，臂長35m，架設3 道附著，塔身高度為基礎面以上82.65m。塔機基礎設在橋墩基礎承臺上，塔機基礎上表面與橋墩承臺上表面平，塔機標準節中心線與墩帽距離1.5m，塔機布置見圖1；塔機正常降節時，塔機靠近橋墩側套架平臺、塔機駕駛室及平臺均與橋墩頂部結構干涉，塔機無法正常降節拆除。待拆除塔機基本參數如表1 所示。

表1 待拆除塔機相關數據

圖1 塔機布置平面、立面圖

3 拆除方案分析及優化

為拆除塔機，進行現場勘察，測量相關數據，提出了以下3 種拆除方案。

1）方案一 使用大型汽車起重機進行拆除，將塔機高空解體（圖2）。將塔機降節至可以接近墩帽處，拆除機頭、附著及塔身。

圖2 高空拆除示意圖

實地考察現場道路及場地情況后，現場場地有限，僅圖示區域適合支放汽車起重機，但此位置距離塔身位置較遠，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。但是施工現場地處山區，道路崎嶇，大型汽車起重機無法到達施工現場，該方案無法實施。

2）方案二 采用前后倒置法拆除塔機（圖3），前后倒置后，駕駛在遠離橋墩一側，回轉電機一側靠近橋墩，此時機頭部分結構與橋墩的結構不再干涉，但靠近橋墩側的套架平臺與橋墩仍有干涉，在套架經過橋墩頂部結構時仍需要將平臺折疊，固定在套架上，繞過上部障礙后，再恢復使用，之所以不拆除，是為了方便操作人員在平臺上進行后續的降節過程中的標準節拆除及其它作業。

圖3 正常降節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駕駛室及平臺與墩帽干涉（圖4），因此考慮將塔機駕駛室移位，避開墩帽。經測量，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，實現塔機正常降節。

圖4 塔機駕駛室與墩帽干涉示意圖

通過方案對比，方案三優勢明顯，為此選用方案三拆除塔機。

4 塔機拆除

4.1 拆除工藝

降節至墩帽→搭設自制吊裝梁→拆除相關控制線→利用倒鏈吊裝駕駛室并放置于墩帽上→手動回轉塔機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→吊起配重實現頂升平衡→降節→拆除附墻→將塔機降至拆除高度→用汽車起重機解體→結束。

采用此方法拆除塔機，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件，受力示意圖見圖5，L/b=43.7，需進行強度、剛度及穩定性驗算。

圖5 支撐鋼梁受力示意圖

支撐鋼梁參數：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=175mm，冀緣寬度b=90mm，回轉半徑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 強度驗算

其中，［σ]為鋼材許用應力；［τ]為鋼材許用切應力。

4.2.3 剛度驗算

其中，[γ]為梁的許用靜撓度。

4.2.4 穩定性驗算

式中 ［φb］——梁的側向屈曲穩定系數；

βb——簡支梁受橫向載荷的等效臨界彎矩系數，取1.09；

λy——梁對弱軸的長細比；

k——梁截面對稱系數，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 塔機降節時的配平

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

圖6 塔機平衡位置

圖中G0——上部結構（含頂升套架、液壓頂升機構、回轉總成、塔頂的重力），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——變幅機構的重力，kN；

G5——起升機構的重力，kN；

G6——駕駛室的重力，kN；

Gq——做配重用標準節+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 節標準節作為配重，計算降節狀態下塔機的配平距離（表1）。

表1 塔機各部件重力及其重心到頂升油缸水平距離R

4.4 塔機拆除

首先將塔機降節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

人工轉動塔機回轉，使平衡臂轉到駕駛室正上方，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，將塔機回轉至正常方向，此時駕駛室已經避開了橋墩結構，吊起標準節配平即可正常降節。

圖8 駕駛室固定在平衡臂示意圖

5 結語

現代建筑結構設計標新立異，外形奇特，尤其是近年來，多數施工現場的場地狹小、周邊存在既有建筑等障礙物，對塔機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致塔機無法拆除；利用自制吊裝工具移除不影響塔機結構安全的干涉構件（駕駛室、作業平臺）方案，安全、經濟、高效，已在多個工地都成功實施，在類似工況下的塔機拆除可以推行。