超高层退台式建筑内爬塔机拆除技术

徐新扬，陈钧颐，陶桂华，蒋卫东

XU Xin-yang, CHEN Jun-yi, TAO Gui-hua, JIANG Wei-dong

（泰兴市第一建筑安装工程有限公司，江苏 泰兴 225400）

1 概 述

内爬式塔式起重机对于高层、超高层建筑施工无疑是最佳选择，然而，其最大缺陷是拆除困难，主要体现在回转体及其上部结构、套架及基础节在高空降落，大大增加了危险系数。为此，必须确定技术经济可行方案，才能安全完成内爬塔机拆卸任务。塔机拆卸方案的编制固然重要，但试验和实施过程中监控更是重中之重，应执行的程序如下。

1）总体拆装计划：①利用FO/23C内爬塔机安装WQ2010屋面起重机；②利用WQ2010屋面起重机拆除FO/23C内爬塔机；③利用小扒杆拆除WQ2010屋面起重机；④人工、内电梯拆除小扒杆运至地面。

2）FO/23C塔机拆除全过程管理程序：向当地行政主管部门申请拆除→向周边建筑物用户告知塔机拆除事宜→方案编制→方案审批→专家论证会论证→按专家意见进行方案修改→检查方案的执行情况→拆除前的准备工作（从现场到后勤)→召开拆除前的方案及安全技术交底专题会议→现场按最不利工况试吊（利用3块FO/23C塔机小配重9.3t）→对结构进行应力应变的测试（检验结构强度、刚度及焊缝情况）→检查下吊过程中的障碍情况→正式拆除吊运并现场监督→根据现况进行部分解体后按最小尺寸垂直下吊→将各零部件运离现场。

2 工程概况

重庆国际开发金融大厦位于重庆市渝中区解放碑市中心闹市地段，周边无任何施工场地。该项目地下5层，地上68层，总高度274m，总建筑面积约16.8万m2，是一座集商业、娱乐、办公于一体的大型高尚商业写字楼。大厦10层的南北东三面为裙楼，标准层平面尺寸为44m×44m，屋面平面尺寸为25m×25m,中间由下而上分6次退台，顶层较底层垂直收进9500mm，屋顶机房（核心筒区）平面尺寸17m×17m，核心筒边距西立面水平距离为13500mm。

本工程选用的FO/23C内爬式塔机（相当于QTZ125型）,安装在该工程核心筒的3＃电梯井内。最高处为机房层，可用平台仅为17m×17m平台，可见难度之大。内爬塔机最高点距离平台控制在14m以内，塔机整体部件仅可在主楼西侧垂直下吊。

3 屋面起重机设置

3.1 屋面起重机的设计

3.1.1 屋面起重机的型式设计（图1）

图1 屋面起重机外形尺寸

1）考虑本工程所拆塔机乃至今后准备拆除的诸多塔机最重吊运物件，其型号定为WQ2010，其意：屋面起重机20m处吊重10t。

2）考虑本屋面起重机的结构拆除方便和在屋面仅有空间的局限性，采用了角度变幅。

3）立柱、吊臂、两撑杆用格构式标准节连接，控制标准节长度，以便下一步利用小把杆将其拆除。

4）安全保证措施：①设置结构稳固的斜撑杆2根，位置不影响主体的工作幅面，在现场另加钢丝绳软保护设在受力最不利方向的对面（不参与设计计算）；②变幅钢丝绳采用八倍率，保证钢丝绳的安全裕度和下吊过程中变幅时的速度稳定。

3.1.2 屋面起重机位置的确定

1）安装在建筑物的最高位置的平台处，考虑方便设备的旋转和俯仰即幅度变化。

2）现场平面位置的确定，根据建筑物结构分析和周边情况，应安装在西北角，考虑零部件垂直下吊的空间不受阻碍，大臂方向朝西，重心吊点在可控范围内（图2）。

图2 现场平面位置

3）由于机房屋顶平面尺寸条件的限制，撑杆仅能设置在主楼屋面北侧（标高270m位置处），其中撑杆1设置在主楼屋面边柱上，撑杆2设置在主楼屋面西北角边柱上，撑杆2长于撑杆1，给整个WQ2010屋面起重机的设计、安装、使用、拆除增加了技术难度。

3.2 屋面起重机的受力设计计算

3.2.1 吊臂长度确定

最大吊点幅度应在需垂直下落物件时的最大尺寸件加1.5m的安全距离。由于本建筑的6次退台，造成吊臂长度较长，达21.32m，无疑大大增加了屋面起重机的结构受力。

3.2.2 工况的分析（按最不利工况分析）

根据所需拆除塔机的结构零部件外形尺寸和重量比较。在屋面是降大臂为最不利工况，力矩M1=S1Q1；在垂直下吊过程以回转体下吊为最不利工况,力矩M2=S2Q2。其中S为吊点水平投影长度，Q为工况下的吊重，Q应考虑钢丝绳自重（建筑物274m高）及动态因素。

3.2.3 设计计算

1）变幅及起升钢丝绳拉力P（图3、图4）

对臂杆根部与上支座的铰点A′取矩

绳索组拉力P作用于中央竖架顶端的水平力

2）撑杆1和撑杆2顶部的水平分力F1x与F2x绳索组水平力Px与撑杆水平分力的力学关系

图3 水平投影方向受力图

图4 垂直投影方向受力图

3）计算各锚固点的支座反力

撑杆1底部锚固点B的反力见图5，撑杆2底部锚固点C的反力见图6。计算中央竖架底架的支座反力，竖向载荷由荷载Q、屋面起重机结构自重G、撑杆顶部竖向反力组成。

图5 撑杆1底部锚固点B的反力

图6 撑杆2底部锚固点C的反力

切向支座反力RAX等于臂杆轴力的水平分量Nx与起升卷扬机单绳拉力S之和

起升卷扬机单绳拉力为S=S/2，RAX=Nx+S

支座弯矩MA：转台自重、变幅机构自重及变幅牵引力引起顺时针方向偏心弯矩M1，臂杆切向力引起顺时针方向偏心弯矩M2，臂杆法向力引起逆时针方向偏心弯矩M3：MA=M1+M2-M3

4）其他结构的设计计算

通过计算取最大值进行材料的选择、计算标准节钢构及连接螺栓、计算基础节钢构及连接螺栓、主钢丝绳、变幅钢丝绳受力计算、旋转齿圈的选择计算、平衡臂及拉杆的设计计算、提升、变幅、回转传动机构的选型。

3.3 加强方案和实施

1）选择的位置在建筑物最高平台（机房屋顶，标高为274m）西北角，两侧为钢筋混凝土剪力墙，南侧为大梁，东侧增加了剪力墙，屋面起重机基础部分楼板向上加厚500mm。经设计院结构计算，满足要求。

2）由于屋面起重机设在机房屋顶平台的西北转角处。设计的WQ2010屋面起重机两撑杆在此处无法着落，故将撑杆延伸到如前所说的位置，以设计院对该结构进行验算，能满足撑杆受力要求。

3）大臂支撑架的搭设。出于机房屋顶平面不能满足大臂拆卸暂放的长度要求（塔机大臂长50m，而平台只有17m），故在施工前，在主楼屋面即270m上，在大臂计划安放的位置（机房外延的位置上）搭设钢管支撑架，高度同机房屋顶边压顶，确保大臂尽最大可能加长安放搁置长度，最终能达到29m的搁置长度，增加了安全度。

4 塔机拆卸事故应急预案

分析现场可能发生的重大事故自身原因有拆卸程序错误、吊索具问题、设计错误等；外来原因如天气问题、地震、火灾等。应急准备如下：①建立应急救援领导小组；②制定领导小组职责；③配备应急资源：消防手段、救援机械和设备、交通工具、医疗设备和药品、运输通道等，与消防机构和附近医院联系，让其有所准备，以防不测；④教育、训练、并做好通讯设备的调试。

另外，安全技术交底工作如下：①由施工方组织召开专题技术交底会，参加人员由企业主要负责人之一、设备科、安全科、后勤保障人员、项目经理、拆卸总指挥、拆卸组组长（现场指挥）、参拆人员；②专业交底，并交接双方在交底单上签字；③对参施人员进行高层作业相关项目的体检，合格后方可登高作业；④在塔机拆卸期间，同时做好建筑物的成品保护工作。

5 配套设备确定

1）地面吊运设备 应选择合适的地面吊运设备，根据重量和所需最大高度及吊点与回转中心的距离加一定的余量进行选择。本工程选择了40tm的汽车起重机。

2）交通运输设备 ①确保拆卸过程事故应急用的车辆，最好是容量大一点的面包车等；②将所拆下的塔机零部件运出现场的车辆，根据设备外形尺寸及重量选择车辆型号及数量。

3）守护器具 应保证足够大和长度的绳索用以调整吊物在空中的位置和保持吊物的空中稳定状态、在拆卸的影响范围做好拆卸工作影响区的警戒区的控制，并应有“此处拆除塔机非请莫入”的字牌。

6 方案的实施

1）设备现场检查。①所拆塔机各部位连接及与建筑物之间的连接情况，是否影响拆除；②WQ2010屋面起重机的组装进行验收，检查其各部位连接情况、焊缝情况、空载运转情况、各结构是否相互干涉，特别是变幅上端滑轮组与上部回转支承的干扰、各传动机构的润滑情况。

2）试吊。使用3块所拆塔机的配重。先从塔机平衡臂上拆下3块配重叠在一起，每块3.1t，共重9.3t，逐渐加载。

3）正式拆卸。

7 结 语

根据现场退台式超高层建筑特点，设计了WQ2010屋面起重机，使拆下的内爬塔机所有零部件安全吊至地面。本屋面起重机设计利用了本工程内爬塔机的主卷扬机（55）及其操纵系统，既节约了不少资金（卷扬机、操纵系统、钢丝绳、吊钩），又解决了吊钩的钢丝绳量和吊重能力。利用了QTZ40塔机底座，并对其采取焊接加强措施，既节约了成本，又确保了安全。共计节约资金近15万元。在大家共同努力下塔机安全顺利降落，为今后的类似退台式超高层内爬塔机拆除提供了可贵的经验。