定型回转式拔杆拆卸内爬塔吊施工工法

定型回转式拔杆拆卸内爬式塔吊施工工法1.前言随着社会经济的发展和建筑技术的日益完善，高度接近或超过200米的超高层建筑越来越多，这类工程不但高度高，而且单层面积大多超过1600平方米，常常采用型钢混凝土组合结构或钢-混凝土混合结构。这类建筑工程施工中垂直运输的特点，一是吊运高度高，二是运输量大，三是构件单件重量大，这种情况下，内爬式塔式起重机与外附着式塔式起重机相比优势明显，成为施工单位为保证这类工程顺利施工的首选，而如何安全可靠、经济可行地拆除位于超高层建筑屋面的内爬塔式起重机（以下简称“内爬塔机”）就成了一个具有非常现实意义的新课题。针对这一课题，江苏省华建建设股份有限公司研制了可重复周转使用的定型无缆大角度回转式拔杆（专用定型拔杆，已获得国家专利，专利号ZL200720045269.7)，并结合使用塔机主卷扬机、龙门架等实现了内爬塔机的屋面解体、部件移位、吊运至地面。该技术的攻关成果相继获奖，根据该技术成果编制的“定型回转式拔杆拆卸内爬式塔吊施工工法”被批准为2007年江苏省建设工程施工工法，其关键技术经江苏省建管局鉴定“达到国内领先水平”，经多项工程应用，取得显著社会、经济效益。2.工法特点2.1研制的定型无缆大角度回转式拔杆与塔机主卷扬机、龙门架配合使用，可有效地解决内爬塔机在屋面的解体、移位和吊运至地面。2.2定型无缆大角度回转式拔杆可方便地在屋面组装、解体，各部件可通过施工电梯运输。2.3定型无缆大角度回转式拔杆可重复周转使用，经济效益显著。2.4本工法经多项工程实践证明安全可靠、经济合理、技术先进、行之有效。3.适用范围适用于超高层建筑施工用内爬塔机在屋面解体、拆除。4.工艺原理研制的定型无缆大角度回转式拔杆，基座的四根平衡臂与屋面的钢筋混凝土梁用螺栓和槽钢固定，不设缆风绳；该定型拔杆最大吊重6t，下支承安有回转机构，可方便地在操作面上180度旋转。拆卸内爬式塔吊时，先利用塔吊在屋面安装定型无缆大角度回转式定型拔杆（以下简称“定型回转式拔杆”或“定型拔杆”），然后塔机整体下降，起重臂和平衡臂搁置到建筑屋面（或在屋面搭设支架），用定型回转式拔杆与龙门架、塔吊主卷扬机结合实现塔吊的屋面解体、部件移位和吊运至地面；零部件的水平移动，采用在屋面事先设计的路线上铺设钢管做导轨，然后用辅助卷扬机进行部件的牵引移动；零部件的垂直运输，采用定型回转式拔杆和塔吊主卷扬机进行吊运。塔吊主卷扬机可满足吊运重量和吊运高度的要求；定型回转式拔杆是分段组装的，其重量、尺寸均可满足解体后用现场施工电梯运回地面。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程定型拔杆制作流程收集相关资料（辅助施工电梯的载重、装载尺寸和塔机零部件重量）收集相关资料（辅助施工电梯的载重、装载尺寸和塔机零部件重量）加载分析初步设计构件验算深化设计专业机构制作地面组装性能试验（包括静载试验和动载、110%超载试验）投入使用内爬塔机拆卸流程准备工作（屋面设置预埋件和预埋钢筋环）→定型回转式拔杆、2台2t辅助卷扬机安装→内爬塔机整体下降至配重离屋面2m→在平衡臂尾部下方屋面安装龙门架拆除所有配重→继续降塔机至起重臂与平衡臂搁置到屋面（起重臂的前端搁置在事先安装好的龙门架上）→拆除起重臂和平衡臂拉杆→分解平衡臂→拆除主卷扬机并安装到预定地点→穿定型拔杆钢丝绳、吊钩→解体起重臂和在塔机爬升核心筒处屋面安装龙门架拆除其它所有部件→水平移动塔机部件至定型拔杆吊臂吊点区域→定型拔杆进行试吊→将塔机部件和相关辅助器具全部吊回地面→分解定型拔杆、塔机主卷扬机和塔机驾驶室→利用施工电梯全部运回地面5.2操作要点定型拔杆的设计、制作、安装定型拔杆的设计：依据塔机的部件重量和零部件的垂直运输的便利、安全以及定型拔杆自身的运输的便利进行设计。本定型拔杆：采用底部安装710－32型回转支承来满足定型拔杆在1800范围内旋转；采用四根250×118×10mm的工字钢作为平衡臂，在平面1800范围内均匀分布且平衡臂与楼面框架梁通过8.8级M27高强度螺栓连接，与定型拔杆塔身通过拉杆连接；定型拔杆的吊臂工作半径为8m，自身起吊高度为8m，最大吊重量为6t（塔吊最重部件为回转重5.76t、其余部件小于4t）；定型拔杆的塔身、吊臂、平衡臂和拉杆均采用分段组装。具体见图-1，其中：1是平衡臂、2是底座、3是710－32型回转支承、4是塔身、5是吊臂、6是吊臂拉杆、7是平衡臂拉杆、8是塔机吊钩。定型拔杆的制作：定型拔杆制作由专业的钢结构单位完成，制作完后对各部件的焊接部分须进行探伤并进行定型拔杆静载、动载和110%的超载性能试验。定型拔杆的安装流程是：安装基座（确定定型拔杆在屋面安装位置见图-2）→安装基座的四根平衡臂并与屋面的砼梁用螺栓和槽钢固定（见图-3）→安装回转支承→安装定型拔杆塔身→安装定型拔杆四根斜拉杆→利用塔机安装定型拔杆的吊臂→利用塔机和手动葫芦安装定型拔杆吊臂的拉杆（定型拔杆的安装须在塔机拆卸前完成）；定型拔杆钢丝绳利用塔机主卷扬机钢丝绳、定型拔杆动力系统采用塔机主卷扬机、吊钩用塔机吊钩。龙门架的安装1、在平衡臂尾部下方屋面安装一个高5m、承载10t的龙门架。该龙门架柱由2根5m的φ250壁厚18mm的无缝钢管组成，无缝钢管下口焊接在300×300×25mm的钢板上，钢板与龙门架柱之间每隔45°加设肋板，钢板与屋面采用4根φ25的预埋螺杆连接，并在立柱的侧边拉3根φ16的缆风钢丝绳，其间隔为900，主要用于拆除配重和主卷扬机。待配重降到门架立柱间时在门架立柱上口焊一截面为160×160mm的方钢管作横梁。平衡臂处的龙门架（见图-1）。2、在内爬塔机爬升核心筒两侧屋面安装一个6米高、承载10t的龙门架。门架立柱由4节施工电梯标准节组成，立柱下口与820×820×25mm的钢板用施工电梯专用螺栓连接，钢板与屋面用4根φ25的预埋螺杆连接，并在立柱的侧边拉3根φ16的缆风钢丝绳，其间隔为900，待塔机起重臂和平衡臂解体后和塔顶最高点降至低于门架高度时，安装门架横梁（门架横梁有两个20的工字钢对焊而成，并与立柱用施工电梯专用螺栓连接（见图-2）。3、同样在起重臂下方距建筑物外边缘600mm的屋面上安装一高1.5m、承载15t的龙门架，用于搁置起重臂，辅助拆卸起重臂拉杆。内爬塔机整体下降1、内爬塔机在原先爬升核心筒（3.2m×3.2m）整体下降前，检查爬升框架和钢梁是否很牢靠地固定在建筑上，并调好导轮与塔身之间的间歇（2～5mm）。2、将起重臂固定指向设计好的拆卸方向，调整小车幅度，使塔机的重心通过顶升油缸。3、将顶升油缸的横梁顶在塔身踏步上，操纵液压系统稍微顶升当基础节上搁置在内爬框架上的四个搁爪不受力时将四个搁爪推进基础节里（见图）。4、收缩顶升油缸进行塔机正常降塔作业，直到配重离屋面2m高度时，停止降塔作业。配重的拆除1、在图-1所示的门架立柱上焊一根方管做横梁，在横梁上悬挂10t的葫芦和卷扬机天轮。2、利用葫芦和卷扬机进行配重拆除（见图）。继续降塔身按照5.2.3的方法继续降塔身直至起重臂与平衡臂搁置到屋面上（见图），借助主卷扬机辅助拆除起重臂拉杆并用人工拆除平衡臂拉杆，拆除电源。注：在塔身继续降的过程中须做到以下2点：1、塔身降到位时起重臂的前端必须搁置到事先做好的龙门架上，以确保起重臂上翘100左右从而便于起重臂拉杆的拆除。2、塔身下降的过程中必须事先在平衡臂下方铺设槽钢或钢管，以确保塔身降到位时后臂上翘150左右从而利于平衡臂拉杆的拆除。塔机解体1、平衡臂的解体（平衡臂由两段组成）：先将平衡臂间的连接销轴打掉将平衡臂拆成两段，利用后臂门架上悬挂的葫芦将两段间挪开一定的间距，利用2t辅助卷扬机将平衡臂两段分别挪到一侧，从而为塔机主卷扬机的水平移动腾出空间。2、利用平衡臂尾部龙门架和手动葫芦拆除主卷扬机并放至屋面（见图-1），利用2t辅助卷扬机和借助φ180的钢管做导轨将主卷扬机移到事先设计的地方锚固好，放出钢丝绳穿绕定型拔杆（见图）和安装吊钩并试车。3、起重臂的解体主要施工步骤（见图-3）：拆卸起重臂1-2节点；拆卸起重臂2-3节点；拆卸起重臂3-4节点；拆卸起重臂4-5节点；拆卸起重臂与塔身的连接点共5个步骤。起重臂的拆卸过程：1）拆卸起重臂1-2节点、2-3节点由于起重臂有15m左右在塔楼外边，所以先拆1-2和2-3节点，将这段移开，利用辅助卷扬机和手动葫芦将大臂往屋面内拖。具体拆卸方法：在1-2节点左边、2-3节点右边用工字钢和木方垫实，在1-2节点右左边和2-3节点左边用液压千斤顶顶住，打出连接点的连接销轴，并同步降下液压千斤顶，确保第2段与两边的连接耳板高低错开并在第二段下面铺设槽钢做导轨，利用辅助卷扬机将第二段横向移出，移出后利用辅助卷扬机将剩余的大臂向屋面平台拖(注在2-3节点的左边同时要用事先预埋的钢丝绳锁好防止起重臂剩余部分重心处在屋面外而下滑)。2）拆除起重臂3-4、4-5节点在3－4节点两边用槽钢或木方垫实，打掉3-4节点的连接销轴，利用卷扬机将第三段往塔身处拖一段距离，将第三段也横向移出，移出后利用卷扬机将剩余的大臂全部拖到屋面上，进行4-5节点的拆除。3）利用以上方法拆卸起重臂根部与塔身的连接销轴，并用辅助卷扬机水平移动起重臂各部件至定型拔杆吊点区域。4）塔顶以及其它剩余部件的拆卸①塔顶的拆除由于塔顶高7.5m，操作液压系统将塔身往上顶，直到过渡节与屋面相平、塔顶下部高出屋面10cm左右，在塔顶下部插入4根8m长的φ180厚10mm的无缝钢管作导轨。用2个5t葫芦悬挂在图-2所示的门架立柱上如（图-4），吊住塔顶中部，拆除塔顶与过渡节的连接销轴，操作液压系统将塔身往下降少许让塔顶与过渡节分开，用2台辅助卷扬机分别系在塔顶同侧的顶端和底端，收缩系钢丝绳与塔顶底端的卷扬机同步缓慢放松另一台卷扬机的钢丝绳和逐步松开2个5t葫芦直至塔顶放倒并拉出且水平移到定型拔杆吊臂吊点区域。②过渡节的拆除过渡节的拆除：利用液压系统将塔身整体往上顶，将过渡节底部顶出核心筒后停止顶升，在过渡节下部插入4根8m长的φ180厚10mm的无缝钢管作导轨，打掉过渡节与旋转的连接销轴，操作液压系统将塔身往下降少许让过渡节与回转分开，用2台辅助卷扬机：一台系在过渡节底部，一台通过门架横梁上的导向轮系在过度节顶部，收缩系钢丝绳与过渡节底端的卷扬机同步缓慢放松另一台卷扬机的钢丝绳直至过渡节侧倒在导轨上，并拉出且水平移动到定型拔杆吊臂吊点区域。③用同上方法拆除回转与标准节以及其它剩余部件。零部件在屋面上的水平移动塔机所有部件完成解体、拆除后，在零部件下方垫上钢管做导轨，用2t辅助卷扬机牵引来完成水平移动，具体见图。塔机部件从屋面上的下吊过程1、下吊流程：下吊配重块→下吊起重臂→下吊平衡臂→下吊塔顶→下吊回转塔身→下吊回转→下吊塔身标准节→下吊基础节、钢梁和内爬框架、龙门架、辅助卷扬机等。2、下吊配重块：用卷扬机在屋面上（屋面上事先设计好拖运路线，在该路线上铺钢管做导轨）水平移动配重块至定型拔杆吊点区域；挂好吊钩，绑扎安全绳，缓慢启动主卷扬机将配重块吊离屋面10cm后，静置空中3min，观测定型拔杆有无异常，确认一切正常后，人力推动定型拔杆回转操作杆（见图），将定型拔杆就位于下吊位置并锁好回转操纵杆，开动卷扬机吊下配重。3、下吊起重臂、平衡臂：具体方法如同配重的下吊。4、塔顶的下吊：由于塔顶的高度较高超过定型拔杆起升的高度，吊点应选择在离塔顶底部高度方向2/3处，以确保塔顶的顺利下吊。5、塔机回转的下吊：由于塔机回转总成达5.76t，加上定型拔杆吊钩和钢丝绳的重量将超过7t，而定型拔杆吊的最大吊重为6t，因此回转总成不能直接下吊，必须将回转总成进行分解，拆成回转上支承与下支承，从而确保总吊重小于6t并下吊。6、剩余部件的下吊如同配重下吊。7、定型拔杆的拆卸流程：定型拔杆的拆卸顺序是：利用主卷扬机拆定型拔杆吊臂拉杆和吊臂→拆卸定型拔杆塔身的四根斜拉杆→拆卸定型拔杆塔身→拆卸回转支承→拆卸基座→拆卸基座的四个平衡臂。具体拆卸过程是：1）吊臂的拆卸：待所有零部件吊运完后，收起吊钩，将定型拔杆旋转到屋面内，拆掉吊钩并将钢丝绳与定型拔杆臂前端锁绳装置用专用夹具连接好，收紧卷扬机钢丝绳至定型拔杆的拉杆不受力，打掉拉杆的连接销轴，松钢丝绳将定型拔杆吊臂放置屋面上并进行解体同时收好钢丝绳。2）定型拔杆塔身的拆卸：先在屋面搭起架子做操作平台，然后操作人员在操作平台上进行定型拔杆塔身的解体。3）定型拔杆的所有部件解体后，从施工电梯运至地面（施工电梯载重限值是2t、轿箱尺寸是3200mm×1500mm，定型拔杆各部件长度不超过3m，重量不超过2t）。8、屋面所有部件吊完后，拆除配电箱和驾驶室并解体主卷扬机分解成电机、减速箱和基座三部分，用人工借助大力车将所拆部件逐一放置施工电梯中运至地面。5.3劳动力组织（见表5.3）表5.3劳动力组织情况表序号工种人数操作事项职责1塔机拆卸工12负责塔机拆卸、解体工作确保塔机的安全拆拆卸和自身的的安全2焊工1负责门架制作安装装确保焊接件的牢固固可靠，符合合规范3电工1提供现场用电确保现场的用电需需求和安全4气割工1负责现场配合门架架制作9操防5架子工2操作平台的搭设按操作规程搭设架架子6专职安全员1监管现场的安全工作确保现场的安全7指挥1拆导程确保塔机的安全拆拆卸6.材料与设备6.1型钢:定型拔杆的钢材以及其它辅助型钢,宜采用Ｑ235等级B、C、D的碳素结构钢，其质量标准应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）的规定，也可采用其他牌号的钢材。6.2钢管:采用φ180×10、φ48×3.5的钢管做水平移动导轨，其质量标准应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Ｑ235－A级钢的规定，不得使用打孔、锈蚀、变形的钢管。6.3主要机具设备（见表6.3）表6.3主要机具设备序号名称型号单位数量1辅助卷扬机2t台22手拉葫芦5t个43手拉葫芦10t个24液压大力车3t台15割具套16铁锤16P把47液压千斤顶5t台68交流焊机BX-315台19卡头Φ20个2010专用卸扣个611定型回转式定型拔拔杆台112施工电梯SCD200/2200G台17.质量控制7.1定型拔杆以及龙门架的设计制作必须符合《钢结构设计规范》（GBJ17-88）和《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的要求。7.2定型拔杆和龙门架的安装和拆卸必须按照本工法的工艺流程进行。7.3操作平台的搭设必须符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）和《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）的要求。7.4现场的用电必须符合《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）的要求。8.安全措施8.1拆卸队伍必须有垂直运输设备拆装的资格，拆卸人员经过专业培训并持证上岗，在作业时必须戴好安全帽、系好安全带以及其它防护用品，严格遵守安全操作规程。8.2作业区域和四周布置二道警戒线，安全防护左右各20m，挂起警示牌，严禁任何人进入作业区域或在四周围观，现场安全员全权负责拆卸区域的安全监护工作。8.3拆卸作业应在风力低于4级时进行，并及时收听天气预报，如突遇四级以上大风及大雨时应停止作业，并做好应急预防措施。8.4作业人员必须听从统一指挥，有好的方法和建议必须提前讨论，得到现场总指挥的同意后方可实施，不得自作主张更改作业方案。8.5高空作业时所有工具必须放在工具包内，不得随意乱放，工具用细绳系扎好，扣在固定物上，交工具的一方等接工具的一方抓牢后才能放手，禁止任意抛掷。8.6在塔机整体下降的过程中，如出现故障，立即停止作业进行检查，必须查明真相并将故障排除，否则不得继续进行下降作业。8.7塔机液压下降时，要注意观察踏步、横梁爬爪的外表的焊缝联结处有无脱焊、裂缝，若发现有，应立即停止作业进行整修后再继续操作。8.8每天作业结束后，应立即锚固塔机，切断液压系统电源，对下部结构的爬升核心筒进行防护。8.9本工法中用到的三个龙门架均须在屋面安装前在地面按其承载力进行试验。8.10安装核心筒处屋面的龙门架天梁时，必须搭好操作平台、相关操作人员系好安全带，并且由于天梁的重量较大，因此必须用大绳锁住（锁在立柱上）以防天梁坠落，至天梁安装到位方可解开大绳。8.11定型拔杆下吊零部件必须在风力低于4级时才可以，防止下吊过程中碰损建筑物。8.12定型拔杆使用过程中相关操作人员必须系好安全带，安全带应与屋面结构件连接牢固，防止向外推重物时由于惯性将操作人员带出去，从而造成高坠事故。8.13定型拔杆向下吊运塔机部件时应参考塔机说明书选择好各部件的吊点。8.14焊接、气割时必须履行动火审批制度，并配置足量的消防灭火器材。9.环保措施9.1合理安排拆卸时间，错开附近居民在家休息时段，以免拆卸时产生的噪声扰民；采取冷挤压方法取代用传统铁锤拆除销轴，从而大大降低了拆卸过程中的噪声。9.2在施工中对各部位的销轴以及辅助器具等上的油污进行集中后统一处理，对人员登高等部位的油污应用棉纱等统一清理后再行集中；作业过程中操作人员使用的手套和就餐时的饭盒实行统一收集处理。9.3对施工中塔机有减速箱的部位应保证其平稳，以免油污落地。9.4在工地现场建立机动车冲洗池，所有进入现场运输塔机配件和辅助吊车出工地时，必须经冲洗池冲洗，防止尘土飞扬，污染周围环境。9.5焊接、气割作业人员作业时必须配备专用防护用品。10.效益分析目前国内拆卸内爬塔吊采用较多的主要方法，是在起重臂上安装专制小拔杆拆除起重臂和屋面安装小塔机组合拆内爬塔机，其他还有如安装附着大塔机拆内爬塔机、甚至利用直升飞机拆内爬塔机等办法。与这三种方法相比，本工法利用定型回转式拔杆拆除内爬塔机可以节省大量的费用，形成很好的经济效益，并且操作过程中安全便利，便于多种工序同时进行从而可大大缩短拆卸时间。表10.1与常见拆除内爬塔机方法的比较序号拆卸方法分析其优（缺）点点1外附着大塔吊拆除1、大塔机租金、安安装拆卸费用用较高达到330万，不经经济；2、塔机的安装导致致部分工序无无法按工期进进行，影响整整个工期且塔塔机自身的安装装和拆卸就需需16天以上；3、拆卸过程便利、零零部件的运输输也方便；4、大塔机自身的安安装、拆卸过过程中安全隐隐患较多。2在起重臂上安装专专制小拔杆和安装小塔机组合拆除1、用专制拔杆拆除除起重臂时悬悬空作业较多多，增加了操操