大型塔設備吊裝方案的分析與探討

董瑞濤

(中交(天津)疏浚工程有限公司，山東 濱州 251900)

0 引 言

隨著建筑產業施工建設規模的增加，工程開發與建筑設計工作對于大型設備的需求越來越高。大型塔設備是建筑工程中施工中的代表性設備，具有施工技術成熟、操作簡單等優勢。但大型塔設備在使用中需要大量機索具作為支撐，且勞動強度較大，導致設備吊裝施工存在周期長、成本高等問題[1]。為了解決此方面問題，本文將結合設備的吊裝過程與加固，進行吊裝方案的設計。

1 選擇大型塔設備的吊裝設備

為了確保大型塔設備吊裝工作的順利實施，需要在開展相關工作前，進行吊裝設備的選擇。為了方便論述，本文以某企業精餾塔吊裝為例，針對精餾塔吊裝的需求，對其吊車參數進行選擇。

在對吊車規格進行選擇時，除了考慮設備在使用中的技術參數以外，還需要對吊車的本體重量、吊車平臺重量、吊車內部支撐構件重量、主吊位置標高等進行選擇。當前，常見吊車規格包括：250 t汽車吊、150 t汽車吊和100 t汽車吊。根據實際大型塔設備的吊裝需要，對其規格進行選擇。

在此過程中，根據現場實際情況，結合以往大型塔設備吊裝的經驗，在吊車的每個支腿位置上鋪設一塊規格為1 200 mm(長)×1 200 mm(寬)×25 mm(高)的鋼板，將吊裝過程中的最大工作半徑控制在8～15 m。根據公式(1)計算吊車抬尾力的大小：

P2=G-P1

(1)

式中：P2為吊車的抬尾力大小；G為吊裝設備自重，G=G1+G2+G3，G1為設備凈重，G2為保護重量，G3為加固重量；P1為吊車受力大小。根據上述公式，計算得出吊車的抬尾力大小，并根據其數值判斷吊車是否就位。當吊車就位時，主吊力會不斷增加，而溜尾力會逐漸減小，并且都與最大受力不同，以此根據吊車的中間狀態對吊車索具進行選擇。

2 確定大型塔設備吊裝程序

在選擇好大型塔設備的吊裝設備后，需要使用一臺載重為250 t的履帶吊(作業半徑約為14.0 m)作為主吊設備，再使用一臺載重為150 t的履帶吊(作業半徑約為9.0 m)，進行吊裝過程中的抬尾處理。

結合作業現場的實際情況，使用現有的大型吊裝機組，采用滑移法，進行大型塔設備的吊裝過程設計。吊裝工序如圖1所示。整個吊裝過程可劃分為始吊階段、中間階段、就位階段等三個階段。

圖1 吊裝工序

2.1 始吊階段

始吊階段為第一階段。在此階段，進行索具的準備工作。使用250 t與150 t的履帶吊進行抬尾，兩個吊車同步受力后需要由技術人員進行現場試吊[2]。試吊時，將大型塔設備進行持續上吊，待設備與地面的距離為180.0 mm或220.0 mm時，進行索具在此過程中的受力情況的綜合分析，直到確認準備工作與受力情況無誤后，再在現場進行吊裝作業。

2.2 中間階段

中間階段為第二階段。在正式開始吊裝作業后，2臺吊車需要以相同的速度進行提升，待吊裝的設備距離地面200.0 mm時，負責抬尾的吊車停止提升行為。在確保大型塔設備的底部不與地面發生接觸的情況下，將吊裝的設備緩緩向主吊車方向移動，在此過程中，吊車繼續發生提升行為。為了避免在此過程中出現吊裝的安裝事故，應保證主吊吊輪與吊鉤呈現豎直起升的趨勢，直到回收塔的軸線與地面交錯呈現豎直狀態時，便可以停止主吊車的提升作業行為，此時以較緩慢的速度進行吊鉤的回落，確保吊裝的大型塔設備逐步由傾斜狀態轉變為豎直狀態。

2.3 就位階段

就位階段為第三階段，當大型塔設備保持豎直狀態后，250 t的履帶吊停止提升作業行為，對150 t的履帶吊進行摘鉤處理。由現場負責指揮的技術人員，進行吊裝索具使用情況的檢查。當確定索具安全性與施工狀態無誤后，保持大型塔設備緩緩向基礎方向進行旋轉，達到基礎位置后，停止對方向的旋轉。與此同時，提升塔吊的主鉤[3]。旋轉履帶吊的臂桿，使大型塔設備在基礎正上方，確保穩鉤后，緩緩落下吊鉤，實現大型塔設備的安裝就位。

3 基于穩定性計算的吊裝加固

為了避免吊裝過程中大型塔設備出現失穩問題，需要結合穩定性計算，進行吊裝的加固。大部分大型塔設備為圓筒形結構部，因此其中心通常在圓筒的軸心線結構上。假設在吊裝設備的下段中心位置上有一點K，下段中心點距離為l/2時的長度為L，則根據下述公式(2)對下段重力進行計算，并進一步推導出中心點設備彎矩的表達式為：

Ka×(L-a)=Kb×(L+a)

(2)

式中：Ka和Kb為吊裝設備下段l/2位置上的重量；a為L距離中心點位置的距離。圖2為大型塔吊裝設備重心點位置示意圖。

圖2 大型塔吊裝設備重心點位置示意圖

圖2中，G1為吊裝設備重心點位置上的重力；G0為吊裝設備下端中心點位置上的重力；G2為圓筒中心點重力。結合上述公式(2)以及圖2所示的中心點位置，確定吊點的最大應力，同時最大應力產生位置即為大型塔穩定性最高的位置，應選擇在該點上完成吊裝工作。為了避免大型塔設備在吊裝過程中，由于受力不均出現變形影響大型塔設備就位的問題，需要在大型塔設備出廠前，由制造商或供應商，進行設備吊耳的質量核查，確保質量核查通過后，對其進行二次加固處理，降低在吊裝過程中發生安全事故的可行性，保證吊裝的大型塔設備就位。

4 方案應用效果分析與探討

按照本文上述論述內容，針對大型塔設備吊裝方案進行設計。為了驗證該吊裝方案在實際應用實例當中的效果，選擇以某企業中大型塔設備的拆裝工作作為研究對象。已知該拆裝工作當中原有大型塔設備的長度為5.5 m，最大重量為25 t，作業半徑中等。將原有大型塔設備用300 t吊車拆除并完成搬運操作后，對長度為7.5 m、最大重量為30 t的大型塔設備進行吊裝。為了驗證吊裝效果，選擇將傳統吊裝方案與本文吊裝方案開始吊裝到設備試運轉時間差值T作為評價內容，對吊裝中各個設備的T值進行記錄，見表1。

表1 本文吊裝方案應用效果記錄表

從表1可以看出，本文提出的吊裝方案從開始吊裝到設備試運轉的時間比傳統吊裝方案提前至少18 d。因此，上述實驗結果證明，本文提出的吊裝方案在實際應用中可在保證吊裝質量的前提條件下實現對吊裝效率的提升，為企業帶來更直觀的經濟效益。

5 結束語

本文從吊裝過程、吊裝加固兩個方面，對設備吊裝工作進行了研究，并在此基礎上，選擇吊車、設計吊裝方法。為了證明本文設計的吊裝方案在應用中真實有效，以某工程項目作為依托，對方案的應用效果進行了分析與討論，以此種方法證明本文設計的成果在應用中可以為相關工程施工起到優化的作用。

此次實驗存在的不足包括：僅從單一的角度進行方案檢驗，未能從多個方面進行吊裝方案有效性的檢驗，因此最終的設計成果僅能作為參考，要想實現將此方案在行業內進行推廣，還需要在后續的研究中進一步優化設計方案。