门式起重机空中拆除方法研究与应用

栗云岗

（中国电建集团河南工程有限公司 郑州 450001）

门式起重机（简称龙门吊）广泛应用于建筑施工工程。通常在工程初期布置安装在材料厂和设备组合场，在工程结束后拆除转移到其他工程。龙门吊在结构上由桥架、门腿、大车运行机构、起重小车和电气部分等组成，桥架通过两侧支腿支撑在地面轨道上。在建筑工程中4042型龙门吊应用最为广泛。该类型龙门吊跨度为42 m，额定起重量为40 t，一般情况下，使用额定起重量130 t以上的汽车吊或履带吊作为辅助吊车进行安装或拆除。但是在特殊情况下，施工现场没有足够的起重机械资源，要根据有限的机械资源，制定出安全可行的安装或拆除方案。

本文以津巴布韦旺吉电厂三期MDG4042型龙门吊的拆除作为示例进行论述，探讨一种在没有大型辅助起重机械配合的情况下拆除龙门吊的方法。

1 概述

津巴布韦旺吉电厂三期MDG4042型龙门吊总高20 m。主梁（桥架）为钢板和型钢拼焊成的箱形桁架梁，共分5段，总长为47.1 m。主梁金属结构安装方式采用销轴及螺栓连接，整机总重79 t。安装时使用150 t履带吊和50 t汽车吊作为辅助吊车配合安装。拆除时现场大型起重机械已经离场，项目所处位置为非洲中部，当地的大型起重机械资源有限，而且费用昂贵[150 t履带吊每小时320美元（约2 300元人民币），不含进出场费]。现场只有3台50 t汽车吊（三一重工SCC500型）可利用，因此，考虑利用50 t汽车吊安全拆除该龙门吊。

2 问题分析

对该龙门吊的结构和重量进行分析后，对于门腿、行走机构等组件重量和吊装高度，使用50 t汽车吊都能满足负荷要求。难度最大的就是桥架的拆除。桥架总长为47.1 m，总重为45 t，高度为20 m。之前都是利用额定起重量130 t以上的吊车，解除桥架与两侧门腿的连接后，将桥架整体吊起，绕开两侧门腿，将桥架放至地面，然后进行解体[1]。现在使用50 t汽车吊，无法将桥架整体吊下，所以，笔者参照塔式起重机空中解体拆除的方法[2]，考虑采用先将桥架空中解体，再分段拆除的施工方法。这种施工工艺高空作业较多，危险性较大，施工前要经过分析论证，制定详细的安全措施。

3 可行性分析

桥架拆除前，由两侧支腿支撑桥架重量。在刚性腿侧，使用高强螺栓与刚性腿刚性连接，在挠性腿侧，通过2个销轴与挠性腿柔性连接。为了减轻桥架拆除重量，要先拆除小车卷扬机和起升卷扬机。桥架各部件重量见表1，桥架编号从刚性腿侧开始计数。

表1 桥架各部件重量表

在桥架拆除前，配置1个钢支架，放置在桥架中部距刚性腿端头25.2 m处（此处为桥架第3节端头结点）。钢支架和桥架下平面用方木垫实。桥架先空中解体拆除第5节，桥架第5节加上挠性腿侧导向滑轮支架重8.456 t，加上吊钩吊具（含钢丝绳和卡环），总重为9 t。50 t汽车吊臂长为27.25 m，作业半径为9 m，额定负荷为14 t，动载系数取为1.2，经过计算[3]负荷率为77.1%。

在解除桥架第5节与第4节的连接后，桥架前4节的重量由钢支架和刚性腿支撑，相当于把挠性腿内移至钢支架处。经过计算，此时桥架前4节的总重为（6.472+7+7.217+7.125+3.5+0.23）t=31.544 t。重心计算：（3.5×3+6.472×3+7×11.25+7.217×21.6+7.125×32.1）÷31.544 m≈15.6 m。重心在距刚性腿端头15.6 m处，在2个支点内部，整体结构稳定，桥架第4节相当于悬臂。此时钢支架受力最大。刚性腿主要受力点距桥架端头4.2 m，距桥架重心11.4 m，钢支架支点距桥架重心9.6 m。则钢支架理论载荷为31.544÷（9.6+11.4）×11.4 t≈17.124 t。考虑桥架拆除产生的冲击和其他因素，附加载荷按20%计算，即动载系数取为1.2。则钢支架计算载荷为17.124 t×1.2≈20.55 t。在配置钢支架时，要核算钢支架的强度和稳定性，承载力不得小于20.55 t。

然后再将桥架第4节空中解体拆除。桥架第4节重7.125 t，加上吊钩吊具（含钢丝绳和卡环），总重为7.7 t。50 t汽车吊臂长为27.25 m，作业半径为9 m，额定负荷为14 t，动载系数取为1.2，负荷率为66%。

剩余部分总重为24.419 t，长度为26.7 m，(3.5×3+6.472×3+7×11.25+7.217×21.6）÷24.419 m≈10.8 m，重心距桥架刚性腿侧端头10.8 m。挠性腿侧50 t汽车吊吊点在距刚性腿端头24.4 m结点处，杆长为27.25 m，作业半径为8 m，额定负荷为15.8 t，计算负荷为24.419×10.8÷24.4 t≈10.808 t，吊钩和吊具（含钢丝绳和卡环）质量为0.56 t。实际负荷为11.368 t，动载系数取1.1（此处无冲击载荷，只考虑风载），负荷率为11.368×1.1÷15.8≈79.1%。刚性腿侧50 t汽车吊吊点在桥架刚性腿侧端头处，杆长为27.25 m，作业半径为6.5 m，额定负荷为19.5 t，计算负荷为（24.419-10.808） t=13.611 t，吊钩和吊具（含钢丝绳和卡环）质量为0.56 t。实际负荷为14.171 t，动载系数取1.1，负荷率为14.171×1.1÷19.5≈79.9%；经过计算，用2台50 t汽车吊可安全抬吊拆除。

经上述计算分析，此方案在理论上是安全可行的。

4 施工步骤

1）拆除吊钩和小车。将龙门吊停靠在计划拆除位置，拆除吊钩和小车。然后拆除整车电气线路[4]。

2）布置揽风绳和钢支架。大车行走机构打紧夹轨器，然后在两侧门腿上布置揽风绳，每个门腿内、外各2根，用手拉葫芦调整揽风绳松紧均匀[5]。在桥架中部既定位置放置钢支架。揽风绳及钢支架布置示意图如图1所示。

图1 揽风绳及钢支架布置示意图

3）拆除卷扬机。为了减轻后期桥架拆除时的吊装重量，需要将能够拆下的机构尽可能地提前拆除。根据该龙门吊的结构，起升卷扬机和小车卷扬机方便拆卸。首先拆除桥架起升卷扬机和小车卷扬机上方的斜撑，然后用50 t汽车吊将2个卷扬机吊下。

4）拆除小车轨道连接。拆除桥架上方小车轨道连接板和接口处的轨道压板。

5）拆除桥架第4节、第5节。用50 t汽车吊吊住桥架第5节，拆除桥架第5节与第4节的连接螺栓以及连接板，然后拆除桥架第5节与挠性腿连接销轴，将桥架第5节吊下。桥架第5节拆除示意图如图2所示。

图2 桥架第5节拆除示意图

同样方法拆除桥架第4节与第3节连接螺栓和连接板，将桥架第4节吊下。桥架第4节拆除示意图如图3所示。

图3 桥架第4节拆除示意图

6）拆除挠性腿。用50 t汽车吊吊住挠性腿上方吊点，松开挠性腿4根揽风绳，拆除挠性腿与行走台车连接螺栓，将挠性腿吊起放至地面解体[6]。

7）抬吊拆除剩余桥架。用2台50 t汽车吊将桥架第1节～第3节整体吊住，拆除桥架与刚性腿连接螺栓，然后2台吊车同时起钩，使桥架两端离开接触面100 mm，然后调整2台吊车起重臂角度，使桥架避开刚性腿及钢支架，将桥架放至地面解体。桥架第1节～第3节抬吊拆除示意图如图4所示。

图4 桥架第1节～第3节抬吊拆除示意图

8）拆除刚性腿。用50 t汽车吊将司机室吊下，然后吊住刚性腿上部4个吊点，松开4根揽风绳，拆除刚性腿与行走台车连接螺栓，将刚性腿吊起放至地面解体。

9）拆除行走台车。用50 t汽车吊拆除行走台车，然后逐片拆除大车轨道。

5 安全措施

1）钢支架制作前，测量桥架底面距地面的实际距离，合理设计钢支架的高度，尽量减少钢支架在受力后的形变量。

2）钢支架制作前，要计算预计承载力，充分考虑可能存在的附加力，确保钢支架有足够的强度和稳定性。

3）钢支架与地面和桥架的接触面应该为面接触，放置前对地基进行处理并检测地基地耐力，与桥架接触面用方木垫实，确保钢支架受力后不会下陷。

4）桥架拆除前，将龙门吊的行走机构夹轨器打紧，必要时将行走轮或行走台车掩实，防止龙门吊滑动。

5）钢支架与桥架用钢丝绳扣锁紧，防止在桥架拆除中发生滑动。

6）桥架拆除高空作业较多，要提前搭设好脚手架。脚手架搭设时应充分考虑拆除程序，尽可能地搭设在固定部件一侧，避免出现脚手架干涉部件拆除的情况。

7）高空解体拆除桥架，要将接口处的连接板全部拆除，避免桥架在吊拆时不能顺利分离，产生冲击载荷。

8）桥架拆除前，需在门腿两侧布置揽风绳，并用手拉葫芦将揽风绳松紧度调整一致。在解除门腿与桥架连接后，测量门腿垂直度，并调节手拉葫芦，使门腿保持垂直。

9）桥架拆除时，现场环境较复杂，要提前考虑和验证吊车的站位、车身回转、起重臂和桥架的运动轨迹是否与门腿、揽风绳、钢支架等产生干涉[7]。

10）吊装作业前，要根据辅助吊车的起重性能表和起升高度性能曲线表，计算辅助吊车的负荷率和起升高度是否满足要求。

11）吊装作业前，要对辅助吊车的车况以及吊装工器具进行检查，着重检查各机构的制动安全性，保证辅助吊车和吊装工器具安全可靠。

12）吊装过程中，密切关注辅助吊车支腿基础和钢支架支腿基础，发现异常应立即停止施工，及时进行妥善处理。

13）吊装过程中，要密切关注辅助吊车的负荷情况，禁止超载作业。如果实际负荷超过计算负荷，应立即停止作业，查明原因，及时妥善处理。

6 结论

本方案与常用的拆除方案相比，高空作业较多，危险性较大。但是在机械资源不足的情况下，可以有效地完成龙门吊的拆除，采取上述的安全措施，整个拆除过程是安全可靠的。经济效益上，钢支架的制作可以使用施工剩下的边角料，与租用大吨位的起重机械相比，成本并不高。此方案可作为一种特殊情况下拆除龙门吊的方法。