超大型门式起重机整机复位施工方法

姚 金

(中铁宝桥(扬州)有限公司，江苏225107)

1 背景和目的

2011年8月，国内某大型船厂船坞区900 t超大型门式起重机因受到突如其来的狂风暴雨天气的影响，造成刚性腿行走机构整体脱轨，台车架与行走机构平衡梁整体脱落，刚性腿与柔性腿偏位达13 m，巨大的惯性力造成主梁顶部的维修吊车整体坠落，门机刚性腿结构变形，所幸整机没有倒塌。本机整机跨距208 m、梁底高70 m、重达6000 t，国内外无类似超大型门式起重机脱轨后整机修复的先例，无成功的经验可以借鉴。修复工程中最重要的施工环节是起重机整机复位工程，风险高，难度大。起重机发生事故后刚柔腿位置如图1所示。刚性腿侧大车脱轨如图2所示。

图1 起重机发生事故后刚柔腿位置示意图Figure 1 A sketch map of the rigid and the flexible leg after crane accident

图2 刚性腿侧大车脱轨Figure 2 Derailment of a big car at rigid leg side

2 整机复位技术方案

根据900 t门式起重机的刚性腿、柔性腿、主梁和维修吊的现状，经过多次研究、计算和论证，使用一副提升塔架竖在刚腿侧主梁端头，通过提升塔架和门式起重机柔性腿两个支点，对900 t门式起重机进行修复。

根据这个总体思路，使用一副5 m提升塔架和配置8个450 t提升油缸对门式起重机进行复位。为了使柔腿冲出去的2.6 m变回垂直状态，将塔架设计成可以前后变幅的型式(向前变幅1.6 m，向后变幅1 m)。为了使刚、柔性腿侧的主梁中心回正(差值为13 m)，同时考虑到主梁在空中情况，在不能设置吊点和加强的情况，在吊点位置设置了提升托梁。

考虑到目前塔架的安装位置及场地承载能力情况，在塔架底部大面积铺设路基箱，解决塔架基础的问题。

3 复位过程

3.1 复位流程

大洋900 t-1#机复位流程：塔架基础铺设路基箱→塔架、缆风、提升系统安装→主梁横向调平→旧刚腿2#段拆除→旧刚腿1#段拆除→塔架第一次变幅，使塔架垂直→主梁提升到标高，使刚、柔腿高度一致→塔架第二次变幅，使柔腿垂直→新刚性腿滑移到位，进行上下段对接→塔架卸载、拆除。

3.2 复位过程阶段

3.2.1 主梁调平阶段

3.2.1.1 提升油缸重新分配

调节前对油缸、钢绞线、泵站、控制系统进行仔细检查。油缸的受力如图3所示。

1#油缸，250 t；2#油缸，250 t；3#油缸，50 t；4#油缸，250 t； 5#油缸，250 t；6#油缸，250 t；7#油缸，50 t；8#油缸，250 t

在主梁调平前，对3#油缸和7#油缸单独进行加载控制，使这两个油缸受力由50 t加载到200 t。钢绞线与主梁相碰的两只油缸已做过加载试验，力增加到350 t的情况下为弹性变形，钢绞线可恢复原状。

3.2.1.2 缆风数据

当塔架变幅为1.6 m时，受力图如图4所示，根据受力平衡得出A5A6缆风绳的力T2为：

T2=(2300×1.6+250×0.8)/64.08=60.54 t

则单根缆风绳受力为60.54/2=30.27 t。

T1cosb=F1cosa

T1/F1=1.27

初步缆风绳A3张拉力为30 t，A5缆风绳张紧力为49 t。

图4 缆风受力图Figure 4 Force of cable wind

3.2.1.3 主梁调平

(1)根据上次留下的刚腿1#段和2#段切割口，重新割开。

(2)先单独控制江侧位置两个油缸(7#和8#)，慢慢加载(每个油缸可以一次加载2～3 MPa)。

(3)将江侧拉住的刚腿2#段的滑车组慢慢松开，使刚腿分段在1#段顶部平台上滑移。

(4)控制7#和8#油缸加载(同步骤2)，并将5#和6#油缸加载2～3 MPa，3#和4#油缸相应加载1～2 MPa，1#和2#油缸相应加载1 MPa，如表1所示。

表1 主梁调平时的各油缸加载情况(单位：MPa)Table 1 Loading situation of each oil cylinder on the main beam at leveling (Unit:MPa)

(5)当刚腿2#段陆侧位置底部的四氟板起空后，由切割口从中间向两侧开斜口，将刚腿2#段的滑移位置转到中间布置的两道四氟板上。

(6)重复操作，经过千斤顶顶升、滑移，提升器微调等步骤，逐渐将龙门吊大梁调节水平，以经纬仪观测为准。

3.2.2 塔架拉直阶段

3.2.2.1 塔架拉直

(1)塔架拉直前，通过一两个行程的调节，使得8个油缸平均受力。

(2)在靠江侧柔性腿轨道上布置一组50 t滑车，连到柔腿行走机构平衡梁上，用一台5 t卷扬机牵引，并在柔腿靠陆侧拉设一套溜尾滑车。然后将柔腿行走机构的固定解除(原先行走轮用铁靴锁死在轨道上)。钢轮与轨道为滚动摩擦，摩擦系数为0.01，柔腿侧需要牵引重量取2500 t，牵引力为25 t。

(3)用液压系统控制塔架缆风A5和A6，主梁刚腿外侧缆风B5和B6同步收紧，并控制塔架缆风A3和A4同步松开，B5和B6处滑车组拉的两根缆风也用卷扬机收紧。在此之前我们先将缆风B1和B2松一点；B3和B4成紧拉状态，并在塔架缆风调整的时候，相应用卷扬机收紧。每个缆风处都要配足够人手，保持缆风绳处于拉紧。

(4)这样第一次先将塔架向刚腿轨道方向变幅回正0.2 m，同时龙门吊主梁和柔腿也向刚腿方向拉回0.2 m。同时，B3和B4缆风跟随联动，且始终保持拉紧状态。主梁开始复位的时候，为了保证安全，塔架第一次进行变幅时，控制塔架变幅回正的幅度小一点，如第一次拉回0.1 m。

(5)当塔架变幅回正0.2 m后，柔性腿轨道上布置的牵引卷扬机收紧，溜尾的卷扬机放开，使龙门吊柔性腿向江侧移动。

(6)提前在江侧柔腿行走机构向外1 m处的柔腿轨道上布置挡块，当柔性腿行走机构碰上挡块后卷扬机停止牵引。

(7)重复步骤(1)～步骤(6)，使得塔架变幅回正，处于垂直状态。

(8)将原先拆除的两组塔角支座安装回塔架柱脚底部。

(9)塔架垂直后，不再对柔性腿和主梁进行操作。此时柔性腿回复1.5 m，距离回正垂直仍需调整1 m多；柔性腿向江侧移动了约8 m。

3.2.2.2 刚腿2#段拆除

两台履带吊拎住刚腿两侧吊耳，再对刚腿2#段和3#段接口进行切割。刚腿2#段和3#段接口割开后，刚腿2#段重量完全由两台履带吊承担。履带吊将刚腿2#段拎走、移开。

3.2.2.3 刚腿1#段拆除

(1)刚腿2#段拆除后，再拆除刚腿1#段和行走机构。

(2)刚性腿下横梁重量为262 t，底部行走机构重量约为200 t，我们要将下横梁割除、移走，行走机构也要拆除。

(3)主梁回平后，400 t履带吊和350 t履带吊就位，拎住刚腿下横梁吊耳。

(4)割开刚腿下横梁和行走机构连接的耳朵板，这样刚腿下横梁的重量就完全由两台履带吊承担。

(5)履带吊拎住刚腿下横梁，缓缓向后退，将下横梁抽出。

(6)将下横梁放在地面上，搁置点提前铺上枕木。

(7)拉上临时缆风，500 t履带吊松钩，350 t履带吊保住。

(8)然后500 t履带吊拎住直口位置的4个吊耳，350 t履带吊改连到1#段底部吊耳。

(9)在两台吊车控制下使1#段翻身落地。

(10)最后将4组行走机构吊走。

3.2.3 柔腿垂直阶段

3.2.3.1 增加缆风C1和C2

在塔架由垂直状态变为向刚性腿方向变幅1 m过程中，当B5和B6缆风将刚性腿快拉到位时，柔性腿侧只有B1和B2缆风(每个缆风承担力位50 t)拉住主梁。B5、B6、A5和A6缆风均由油缸进行拉设的，在控制塔架和主梁向刚腿侧拉动时，理论上可以精确控制。为了以防万一，出现塔架和主梁拉过头的现象，我们从安全上考虑，增加了两根缆风C1和C2拉住刚性腿顶部。

在刚性腿内侧司机室位置附近烧焊两只50 t吊耳，作为C1和C2缆风顶部生根点；缆风地锚则布置在塔架缆风地锚A3和A4附近，地锚配重可以使用500 t履带吊的配重块(或其他压载块)，每个锚点压设150 t重量。当塔架垂直后，我们将C1和C2缆风拉设好。

3.2.3.2 新刚性腿推进到位

旧刚腿2#段拆除后，即可以将主梁提升到标高位置。旧的行走机构拆除移走后，用交换缆风的方式将新刚性腿滑移到安装对位位置。

3.2.3.3 柔性腿拉直

(1)柔性腿距离回正垂直状态还需要调整1 m，因此我们先将塔架底部刚性腿侧的塔角支座拆除，缆风控制塔架向刚腿侧变幅。

(2)将塔架和主梁向刚腿方向拉回0.2 m，接着柔性腿向江侧拖移1 m；然后塔架和主梁再拉回0.2 m，柔性腿向江侧拖移1 m。这样分成一小段一小段的操作，使得柔性腿慢慢拉直，同时主梁和刚性腿慢慢复位。

(3)由于刚腿新2#段和旧3#段接口留有余量，可以适当将刚腿侧主梁提升超过标高位置，当拉直操作后，旧3#段完全位于新2#段上方时，提升系统再将主梁和刚腿下放，进行对位焊接。

3.2.4 塔架拆除

整机复位后，提升油缸卸载，松开托梁与主梁的连接，塔架变幅回正。再用履带吊将提升设备拆除。

4 结论

起重机复位工程的顺利成功为我公司第一次将整机重量达6000 t的起重机整体在长时间内吊着，而且不仅克服了没有整机吊装设备基础，仅靠几块路基箱和专用底座作为基础提升塔架，还要克服吊装场地狭小，开展工作困难，易发生安全隐患等诸多问题，在这种相当特殊的情况下进行起重机的修复，取得了前所未有的、宝贵的起重机吊装经验。我们公司不仅保证了修复全过程的绝对安全可靠，而且保证了不改变起重机的任何一项技术参数。

起重机复位工程的顺利成功，不仅为业主赢得了时间，而且避免了起重机拆除和重新建造所需的巨大开支(人民币约为1亿多元)。