高空拆除塔机起重臂和平衡重装置的设计

塔式起重机（以下简称塔机）作为常用建筑机械，在建筑工程施工中发挥着非常重要的作用。塔机在实际使用和拆卸过程中，时常受到施工环境因素的影响(如塔机投影尺寸与周围建筑物形状尺寸干涉)导致起重臂架钢结构部分不能正常伴随塔身自行降节拆卸，同时还受到施工场地限制或塔机起升高度过高等因素影响，无法借助其他起重设备进行配合拆卸等问题，使得整个拆卸过程不仅施工难度大、工作效率低，而且拆卸周期长，拆卸成本高，拆卸安全性也大大降低，阻碍工地正常施工进程。

1 采用扒杆装置高空拆起重臂的问题

某火电站冷却塔项目使用的TCT7030型塔机，起升高度达到181.8m，如图1所示。其起重臂架钢结构部分与冷却塔自身外形的投影出现重叠干涉现象，导致起重臂架无法自行降塔拆卸，同时受限于起升高度过高和施工现场场地狭小，无法借助其他起重设备进行配合拆卸。

图1 火电站冷却塔及TCT7030型塔机示意图

现场采用扒杆装置对塔机起重臂架进行拆除，如图2所示。具体拆卸起重臂架程序：先将起重吊钩整体拆下，利用起升机构将起升钢丝绳全部卷回卷筒，接着由操作人员在塔机起重臂架上依次安装扒杆装置压杆和扒杆装置拉杆，并将定滑轮安装在扒杆装置的头部，将起升钢丝绳绕过扒杆装置的定滑轮，安装标准节引进吊钩，再将标准节引进吊钩与待拆起重臂架的吊点连接，随后拆开待拆臂架下弦杆连接螺栓，点动起升机构，在扒杆装置头部起升钢丝绳绷紧且确保已承受臂架重量后停止点动，然后拆开上弦杆连接销轴，将拆开的臂架推出定位销孔后，缓慢下降吊钩，从而把已拆开的起重臂架下降到合适的地面位置。

图2 扒杆装置拆起重臂示意图

在拆卸起重臂架的过程中，为保证塔机回转支承以上部分的力矩平衡，还需要利用人字架拆除平衡重，如图3所示。具体拆卸平衡重程序：先将起重吊钩整体拆下，利用起升机构将起升钢丝绳全部卷回卷筒，把标准节引进吊钩固定在起升钢丝绳端头，再在将要拆卸的平衡重块所在位置架设好人字架，将其固定在平衡臂上，将起升钢丝绳依次绕过平衡臂上的排绳滑轮和人字架上的定滑轮，并用标准节吊钩连接平衡重块吊耳，点动起升机构将平衡重块吊起一小段距离，拆除平衡重块的卡轴，然后用起升机构将平衡重块吊到地面上。

图3 人字架拆平衡重示意图

在施工现场利用上述扒杆装置和人字架分别进行拆臂和拆平衡重的过程中，存在以下问题。

1）扒杆装置安装过程繁琐，安全性低。

2）扒杆装置最大起重量小，通用性弱。

3）扒杆装置固定方式不可靠，起升钢丝绳受力大。

4）拆平衡重过程不稳定，操作不灵活。

5）拆平衡重的人字架结构复杂，安装工作繁琐。

2 改进思路

本文设计一种功能完整、力学结构及性能优良，固定方式可靠的拆臂装置结构。可直接在地面完成拆臂装置的装配工作，减轻操作人员高空作业强度；拆臂装置的内部结构受力情况得到优化，利用钢丝绳将杆件由受压变为受拉，减少杆件受压失稳工况；合理通过变幅小车辅助拆臂装置的紧固，增加拆臂过程的稳定性；利用塔机自身起升机构，并使用双绳方式将臂架吊拆至地面，减小起升钢丝绳受力。

制作一套固定在平衡重块上方的平衡重拆卸装置，减轻操作人员在平衡臂安装拆卸机构的工作强度；同时，设计一种可以在平衡重块上方移动和固定的定滑轮安装座，提高需要拆除多块平衡重时的工作效率。

3 三角形拆臂装置的设计应用

根据以上思路和工作中的实际经验总结，设计了改进后的塔机高空拆臂装置，如图4所示，该装置由3个片式结构通过钢丝绳和角钢相连，命名为三角形拆臂装置，可利用塔机自身的起升机构和变幅小车完成相应动作。拆臂装置前端起吊臂架，后端预装拆平衡重装置。

图4 改进后的三角形拆臂装置示意图

三角形拆臂装置工作程序为：先在地面利用汽车起重机组装好三角形拆臂装置，将三角形拆臂装置吊至臂架正下方，将变幅小车固定在臂架下弦杆下方，将待拆卸的臂架节用钢丝绳挂在拆臂架体Ⅲ的端部圆管中间，拆开待拆臂架下弦杆连接螺栓，再点动起升机构，直到拆臂架体Ⅰ的头部顶到臂架下弦杆，继续点动吊钩上升，在拆臂架体Ⅲ头部钢丝绳绷紧且确保已承受臂架重量后停止点动，然后拆开上弦杆连接销轴，将拆开的臂架推出定位销孔后，缓慢下降吊钩，待支架在臂架节重量的作用下自动平衡后，装上临时臂架端头节，连接变幅小车向前的变幅钢丝绳，拆除固定铁丝后，即可移动小车将臂架下降到合适的地面位置。

改进后的拆平衡重装置如图5所示，为整体式框架焊接结构，在塔机初期安装时，直接由汽车起重机或其他辅助吊装工具吊装完成，并通过销轴与平衡臂连接，在拆除平衡重块时，只需要先把定滑轮移动到需要拆卸的平衡重块上方，并用销轴固定，再按图5所示绕好起升钢丝绳，并借助动滑轮吊钩与平衡重吊耳连接，即可通过点动起升机构将平衡重块吊起一小段距离，拆除平衡重块的卡轴，然后用起升机构将平衡重块吊到地面上。

图5 改进后拆平衡重装置示意图

4 结 语

综上所述，现有高空拆起重臂架和拆平衡重装置，存在拆卸过程繁琐、安全性不高、操作性不强等问题。经改进使用三角形拆臂装置拆起重臂架和拆平衡重，拆卸效率高，充分利用起升机构作为拆卸动力，拆卸过程稳定性好，拆平衡重装置整体安装，可操作性强。该装置提高了塔机高空拆起重臂架和平衡重的稳定性、安全性和灵活性，对塔机高空拆起重臂和拆平衡重的技术发展与创新具有重要的意义。

[参考文献]

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