MD3600塔式起重机安装的关键技术与安全

张光中

（中国铁建港航局集团有限公司第四工程分公司，重庆 400025）

0 引 言

在桥梁的施工建设中，不论是高墩身的爬架施工、标准段施工，还是模板安装与拆除、变截面段等施工，无不需要用到塔式起重机等起重设备，因此导致其使用频率高、周期长，而施工过程中的交叉作业、高处作业、悬空作业、临边作业致使塔式起重机的安装工作难度大，需要的零件构件多，稍有不慎便可能引发坍塌、高处坠落、起重伤害、触电伤亡等安全事故［1-5］。

2003年11月，南京长江第三大桥建设指挥部引进法国波坦公司2台特大型MD3600塔机，主要用于南京三桥钢索塔吊装；后来由于苏通大桥建设需要，2005年8月改造后，该设备又应用于苏通长江大桥索塔施工和上部结构施工。这两次的安装均由国外专家指导，安装的关键技术都由国外专家掌握。经多方研究决定，泰州长江大桥采用MD3600塔式起重机安装钢塔，并将起重机恢复到原南京三桥建设时的吊装性能。MD3600塔式起重机在泰州长江大桥的安装经过独立钻研、精心部署、合理安排，最终安全完成安装任务。本文以泰州长江大桥施工的MD3600塔式起重机安装施工为案例，就塔式起重机安装过程中的关键安全技术与安全管理进行探讨。

1 工程概况

泰州长江公路大桥北接泰州市，南连镇江和常州市，距润扬长江大桥和江阴长江大桥各约60km。主桥为390m+1 080m+1 080m+390m的三塔悬索桥，桥宽33m，设计车速为100km·h-1，全桥长2 940m，C05标包括主塔沉井施工和主钢塔安装。主钢塔高194m，分别沿高度方向划分21类节段，节段最大质量为500t，D0～D5采用1 000t浮吊安装，D6及以上采用MD3600塔式起重机安装，塔式起重机起吊最大节段D20的质量为143.81t，泰州长江公路大桥如图1所示，安装立面如图2所示。

图1 泰州长江大桥

图2 主钢塔安装立面

2 MD3600塔式起重机及其安装难点

2.1 MD3600塔式起重机概况

MD3600塔吊由法国波坦（POTAIN）公司设计制造，主要由基础、标准节等组成，最大吊幅（36m）时的最大吊重为160t。

2.2 MD3600塔式起重机的安装难点

塔式起重机安装是工程施工过程中常见的工作，基本步骤和方法都是一样的，但MD3600塔式起重机的设计更加精密，制作更加复杂［6-10］。原南京三桥项目和苏通长江大桥项目中塔吊的安装与拆除均是在国内外专家的指导下进行的，现在由笔者所在单位自行组织安装。通过分析可知，MD3600塔式起重机的安装过程具有以下难点。

（1）塔式起重机的技术资料全部为英文，安装技术人员缺乏安装经验，全靠自己钻研。

（2）塔式起重机安装高度很高（塔帽吊高达到99m），采用国内当时镇航工八六八1 000t起重船，副钩最大高度为99.62m，若不精心布置，很难达到起重高度［11］。

（3）塔式起重机安装部件重（最大质量为平衡臂62t）、部件长（最长部件为起重臂36m），因此需要大型起重设备和熟练的起重指挥人员［12］。

（4）塔式起重机的安装是在泰州长江水上作业，过往船只多，水浪比较大，水上没有作业平台，能否在高空中将重部件、长部件精确安装到位，对安装安全技术是一个巨大考验［13-14］。

（5）塔式起重机安装时间为9、10月份，受台风、阴雨、潮汐等气候影响较大，如何确保安装过程人员和设备的安全，也是安装安全技术的重要课题。

3 MD3600塔式起重机安装关键技术

3.1 标准节组装

标准节组装前必须对销孔和断面进行细致处理，因标准节销轴配合很紧密，若孔内没有处理干净，安装销轴将非常困难，甚至需要重新清理销孔、重新安装。标准节端面也务必处理干净，不然会影响销轴安装［15］。

标准节的销轴有4种：第1种是2个半块楔形销轴，直径为100mm，这是标准节主销，应先装小半块到止口位置，再装大半块，用锤打至止口位置，并压上盖碗，拧紧盖碗螺栓；第2种是半连接片销轴，斜支杆销轴直径为50m，是经过处理后的普通销轴，但具有锁销，锁销是平截正圆锥体，在安装时要特别留意，打销轴注意锁销要能穿过去，在穿锁销时，要注意标准节的安装方向，使锁销的小端朝下，这样不至于发生锁销脱落而引起安全隐患，锁销的外面插普通开口销；第3种是标准节支架中间直支杆销，直径较小，安装后穿上开口销即可；第4种是对角撑杆销轴，直径较小，安装后穿上开口销，调整对角撑杆丝杆［16-18］。

3.2 调准爬梯方向

在安装标准节时，一定要找准标准节爬梯的方向位置。标准节爬梯方向对应的是滑道底座平台方向，而滑道底座方向同滑道、套架、回转支座方向都相对应，同时也决定了套架上拐臂的安装方向、塔吊顶升和拆除时起重臂摆放的位置。因此标准节爬梯的方向必须提前计划准确，不能出错。一般从塔吊拆除角度来决定标准节的爬梯安装方向。

3.3 确定滑道底座等构件的安装方向

标准节的爬梯方向一旦确定，滑道底座、滑道、套架、套架底座整体的安装方向也基本确定。但是，在滑道底座、滑道、套架、套架底座的4个角落杆件上标定有“A、B、C、D”顺序，经过反复推敲和组对，这个顺序应该是顺时针的（从上往下看），而且是不能混淆的，以免销轴、部件都组装不到位。为了安装方便，将这4个字母用蓝漆标大。这4个构件安装方向都是对应的，如图3所示。

3.4 提前安装滑道底座和套架底座

滑道底座和套架底座要提前安装在一起（第一次安装时套架和套架底座提前在地面安装，后因安装困难，返工处理）。在地面上，将滑道底座用枕木垫高700mm，按“A、B、C、D”的顺序将套架底座安装在滑道底座的对应位置。这样便于滑道底座和标准节固定，以及安装套架销轴方便。不能在地面上安装套架拐臂，拐臂必须在高空安装。

图3 标记安装方向

3.5 套架安装关键技术

（1）活动导向轮。安装套架前先将其按顺序拼装成整体，把滑道导向轮运转活动，若不活动，安装滑道时很困难。

（2）走道板、顶升油缸、顶升梁的安装。安装套架前，将套架的走道板、顶升油缸、顶升梁都按说明书上的图示安装完毕，螺栓和销子都安装到位（除拐臂外）。

（3）找准拐臂安装的吊点。拐臂上端销轴在套架上，下端销轴在套架底座（已经装在滑道底座上），因此不能将拐臂安装在套架上。拐臂的安装位置非常狭小，且在套架外侧，没有走道和爬梯，加之拐臂是不规则的部件，因此其安装非常困难。在地面起吊前，必须调整套架拐臂的吊点和安装角度，本次安装采用1只5t手拉葫芦调整，如图4所示。

图4 调整拐臂平衡

3.6 滑道安装关键技术

（1）正确调整滑道底座与滑道、滑道与回转支座的连接垫片厚度。滑道底座与滑道、滑道与回转支座都是采用销轴加夹板连接，每个角落有6个销轴和2块夹板，共计48个销轴和16块夹板。由于滑道销轴耳板比较厚，需要在滑道底座和回转支座的销轴耳板处加垫片，垫片的厚度必须提前量好，并挂在相对应的角落。

一般地，滑道下端夹板先安装在滑道底座上（图5），滑道耳板直接插进来，并垫上垫片、打进销轴即可。滑道的上端夹板装在滑道上端，回转支座耳板直接插进来，并垫上垫片、打进销轴即可（因在滑道上端有一道平台，安装是比较容易的）。

图5 起吊滑道底座

（2）滑道定位销的安装。滑道的4根立柱杆上、下端均有定位销，以保证安装位置准确；销轴的下端在压力作用下可以炸开。由于销轴都是进口产品，采购非常困难，安装时必须检查该销轴齐全与否并保障在安装过程中不落水丢失。

（3）正确安装滑道销轴。滑道底座与滑道、滑道与回转支座连接共有48个销轴，这些销轴的开口销孔离销轴端面，短些的一端应该朝外，长些的一端应该朝内。因为在顶升过程中，套架的导向轮会沿着滑道立柱的外侧往上爬，若长端朝外，就会阻止套架往上爬。安装时，由长端穿过去，如图6所示。

图6 滑道连接销轴

3.7 回转支座安装关键技术

回转支座安装前必须把左右顶升条安装进去，为了节省吊装次数，最好在地面将操作室先装在回转支座上，随同回转支座一起安装，操作室较轻，不会影响回转支座的吊装平衡。

3.8 平衡臂安装关键技术

（1）吊点的选择。平衡臂是由四节臂拼装而成，四节臂是有编号的，不能混装、乱装。在吊装之前，必须要根据各节臂的重量计算出平衡臂的重心，再选择各吊点。本次安装前，用吊车试验了3次，终于找到正确的吊点，让平衡臂前端略低、尾部略高吊装，便于高空安装，如图7所示。

图7 起吊平衡臂

（2）吊装钢丝绳的保护。平衡臂总重约62t，采用4根Φ36mm钢丝绳吊装，通过计算证明可以满足要求。但是，起重臂的杆件都是方形结构，边棱非常锐利，很容易对钢丝绳造成破坏，后果不堪设想。因此，在吊装时必须对吊装钢丝绳采取有效保护措施。在安装完毕落钩解绳时，应保护用具，以免掉落伤人，如图8所示。

图8 钢丝绳的保护

（3）变幅卷扬机的防护。在平衡臂的中部放置有1个变幅卷扬机，平衡臂内部有1台副卷扬机，用于拉塔帽和塔吊顶升时标准节的吊装。在通过滑轮组拉塔帽时，变幅卷扬机被压在滑轮组钢丝绳下方会产生破坏作用。因此，在吊装平衡臂前要对变幅卷扬机采取保护措施，如图9所示。

图9 变幅卷扬机的防护

（4）正确摆放拉杆位置。拉杆摆放位置正确，能为拉杆对接提供方便。拉杆不能放置太前，太前会影响塔帽的安装；也不能太后，太后会和塔帽拉杆产生很大距离，对接非常困难，如图10所示。

图10 拉杆的摆放位置

（5）电缆提前放置于平衡臂内部。塔吊基本控制电缆都在平衡臂内布线，在平衡臂吊装前，必须将所需要的电缆都放在平衡臂内（控制柜和开关盒），因电缆多且重，在高空中的平衡臂内不易吊装，如图11所示。

图11 电缆提前放置平衡臂内部

3.9 塔帽安装关键技术

塔帽是不规则部件，并附带前后拉杆，因此重心不易确定。在安装时，需要有恰当的角度，另外塔帽是本塔吊安装最高的部件（高度99m），起重船的起升高度也达极限（副钩99.62m），所以安装非常困难，必须选择合适的吊点和安装角度。

本次安装共试验了3次，前2次均失败。第一次和水平方向成60°角，结果吊车起升高度有限，不能安装；第二次和垂直方向成60°角，结果销孔安装不到位；第三次和水平方向成60°角，并采用2只10 t手拉葫芦调整角度，在水位涨潮时（提高起重船的起升高度）安装才取得成功。

3.10 起重臂安装关键技术

起重臂是本次安装最长的部件（长度33m），安装前应找准起重臂平衡吊点。另外，在拉杆对接工作处没有平台，只能站在起重臂上部的圆杆件上操作，这是很危险的，可以提前设置工作平台，对接完毕后取下。

3.11 配重安装关键技术

该塔式起重机的配重为3块，总质量为13t。配重是现场用混凝土自做的，需要强调的是：按说明书中图纸制作，会比设计质量重2t，因为书中混凝土密度为2.3t·m-3，而混凝土的实际密度约为2.4t·m-3。配重在安装前必须要称量，并把每一块的质量写在配重的显眼处，多余的质量必须要去除。

3.12 附墙支撑安装关键技术

在塔式起重机安装初期应考虑附墙的安装方向，附墙支撑设置方向应考虑顶升时标准节的吊装方便，不能阻碍标准节的吊装。附墙的安装是连接在主钢塔上，应提前与钢塔的生产单位联系，确保附墙安装预埋件或预埋孔及时布置。

4 MD3600塔式起重机安装安全管理

4.1 编制安装专项施工方案

MD3600塔式起重机的安装单位必须是取得建设行政主管部门颁发的安装资质证书的专业队伍，并应有技术和安全人员在场监护。塔式起重机在安装前，应按照有关规定编制安装专项施工方案，经企业技术负责人审批、专家论证、监理和业主审批后，方能实施，并向全体作业人员进行安全技术交底。

4.2 起重吊索、吊具的选取与核算

MD3600塔式起重机安装部件结构复杂、大小不一，选用起重吊索、吊具涉及很多，每项都根据需要选择型号、长度并进行核算，满足起重吊装要求。在起重吊装前，必须安排试吊，直到吊物平稳无异常后，方能继续起吊。带棱角的部件必须采取保护措施，确保吊装安全。

4.3 统一指挥信号

本次MD3600塔式起重机共涉及3个作业面：起重船、载重船和塔式起重机安装。每个作业面均设置1名起重指挥人员，手持同频道对讲机，保持统一指挥信号。起重船指挥人员主要协调起重船上各操作人员，指挥起重船前进、后退、起落钩并与载重船、塔吊安装指挥人员沟通协调；载重船指挥人员主要协调挂钩人员和与起重船沟通；塔式起重安装指挥人员主要确保部件准确安装到位，与起重船随时保持联系。

4.4 确保安装基础安全

MD3600塔式起重机基础是焊接主钢塔承台的4片箱梁，单片箱梁外形尺寸为8.4m×1.1m×2 m，质量为25t。经过验算复核，满足安装要求，主要焊缝全部达到1级焊缝。

4.5 严控劳保用品的正确穿戴

MD3600塔式起重机的安装全部处于水上高空作业，安装人员在进入工作现场时，应正确穿戴安全保护用品，高处作业时应系好安全带，熟悉并认真执行拆装工艺和操作规程，当发现异常情况或疑难问题时，应及时向技术负责人反映，防止处理不当而造成事故。

4.6 密切关注天气信息

MD3600塔式起重机安装期间专门设置信息员，及时从海事、气象中心、地方政府、网络等处收集天气信息，每天报送现场安装负责人，合理安排当天工作内容，恶劣天气禁止安装。

4.7 及时技术检验

MD3600塔式起重机安装过程中必须分阶段进行技术检验。整机安装完毕后，应进行技术检验和调整，项目包括：档案审查、安全距离、轨道、金属结构、司机室、吊构等。各机构动作应正确、平稳、无异响，制动可靠，各安全装置应灵敏有效；在无载荷情况下，塔身和基础平面的垂直度允许偏差为4／1 000，经分阶段及整机检验合格后，应填写检验记录，经技术负责人审查签证后，方可交付使用。

5 结 语

MD3600塔式起重机的安装是一项复杂的系统工程，安装环境恶劣，关键技术复杂，安全风险很大，需要多种设备、多种工种密切配合，本次安装历时3个月，安装人员达30余人，使用1 000t重船等大型船舶6艘，总计安装费用近200万，比南京三桥和苏通长江大桥均有节省。通过安装技术人员不断摸索，认真钻研，掌握了大型塔式起重机安装的关键技术和安全管控要点，为今后大型塔式起重机在桥梁建设中的广泛使用进行了技术积累。