塔式起重机四杆件附墙拆除研究与应用

1 塔式起重机四杆件附墙在拆除过程中的安全问题

1.1 后臂空间干涉性风险

高层塔吊进入降节阶段时，平衡重后臂与主体结构外立面之间迅速接近。通过对行业内头部塔式起重机租赁单位现场在用设备实地勘测走访，对 100 多台 QTZ125 以上塔式起重机现场实测表明，当塔身降至附着位置时，后臂与建筑物间距平均值为 3m ，条件不允许时离墙间距最小值紧有 1.5m。此时，后平衡臂最外侧水平附墙杆已处于大臂回转包络线以内，因回转受限，无法采用常规吊装方案。

1.2 人身安全风险

传统拆除方法需两名工人在操作平台与建筑物上交替作业：一人用溜绳斜拉、另一人敲击插销。当插销突然退出，杆件瞬时失稳下坠，产生 1.5～4 m 的垂直位移冲击，极易带动人员坠落风险。

1.3 断绳风险

现有做法以塔机吊钩作为动力，通过 45^∘～60^∘ 斜拉方式牵引附着杆。钢丝绳在最小1.5 m 后臂间距下被迫以 7^∘ 侧偏角进入小车轮，导致绳槽边缘啃轨，滑轮包角不足 ，以实际使用参数钢丝绳直径 14mm、附墙重量 250kg 为基础，使用 Reuleaux 公式 σ_b=E_r*d_⋅///D 计算得出正常起吊时钢丝绳弯曲应力约为 702MPa，在斜拉杆件时因附加反向弯曲，弯曲应力达到 1965MPa，内部弯曲应力增加 1.8 倍； 且斜拉工况下静变形 .58mm 在无人辅助放缓拆除附墙的情况下，附墙做自由落体动态冲击系数 冲击系数可达22.8。容易发生钢丝绳断绳或撞击损坏建筑物。

2 新型吊塔附墙连接件拆除装置设计

2.1 设计原则

安全性为首要设计原则，确保装置安全并且具备结构稳定性与运行可靠性，预防拆除作业中的意外发生。保证结构简单；采用模块化快速拆装结构，减少高空作业时间与风险；优化构件重量与尺寸，实现单人手持安装，避免起重机辅助；操作人员可以随时观察附墙杆的状态，及时做出调整，保证安全。

易操作性为次要原则装置设计应简单、易操作。装置安装方法应简便，以方便各年龄段安拆人员安装无错漏；拆除过程中应一人控制即可调整附墙杆的位置，无需他人配合，减少人因风险。

2.2 方案设计

为确保拆除装置的可靠运行与广泛作业适应性，其本体结构设计至关重要。本文设计的装置由电动葫芦、牵引绳和核心关键的定滑轮构成。通过钢丝绳卡扣实现塔吊与附墙杆的安全固定；利用电动葫芦，经牵引绳控制，确保附墙杆完成平稳、可控的位移，消除有害摆动，保护人员、建筑物与设备。

2.3 主要研究内容

附墙拆除装置主要包括以下几个部分：固定装置、提升机构和安全防护装置。固定装置将定滑轮固定在塔机后臂上，提升机构通过动力设备提供附墙的移动能力，而安全防护装置则确保在操作过程中工人的安全。

零构件的组成材料，为了保证附墙拆除装置的坚固性和耐用性，各零构件的材料选择尤为重要。①固定装置：固定定滑轮装置的关键部件，通常采用耐磨损的金属材料； ② 电动葫芦吊钩：需要承受巨大的重量和冲击力，因此要求材料具有高强度、耐磨性、抗疲劳性和抗腐蚀性，最终确定选用42CrMo 钢材质的吊钩；③牵引绳：牵引绳需要承受巨大的拉力，材料必须具有非常高的强度、柔韧性和耐磨性，目前应用较多的是钢丝绳、芳纶纤维生等，本文综合各项性能指标考虑，最终优选高强度镀锌钢丝绳，镀锌处理可以提高钢丝绳的抗腐蚀性能，同时保持高强度和耐磨性。

固定装置的设计，在不改变塔机机身原有材料及应力的情况下，借助原塔机后臂吊耳固定，利用螺栓连接固定装置使固定装置牢固连接在塔机后臂上，加设防脱槽装置以防止钢丝绳托槽造成事故。

定滑轮的选用，要预留 20% 的安全余量保证定滑轮的承受力，滑轮直径应在绳索尺寸的10-15 倍，且需配合轴承保证滑轮转动的灵活性。在杆件拆除时，采用双定滑轮分担受力，承受力区间在1.25KN~1.75KN 之间，材质可选用尼龙材质，防脱槽效果较好。

电动葫芦的选型，根据所需吊运附墙最大重量选择保留 20% 余量，符合便携要求，且为符合场景需要选用环链式电动葫芦，额定吊重选为 1T，电压为 380V, 固定式吊钩，本课题选用HHBB-1t 固定式环链电动葫芦。

3 塔吊附墙连接件拆除装置的使用方法及评估

3.1 使用流程

在使用塔吊附墙杆件拆除装置前应对设备和工作环境进行安全检查，确保所用设备完好，并检查固定机构，确保安装牢度。另一方面，还要做好现场观察，确定附墙落点，再进行下一步工作，工作流程图见图1。具体使用流程及相关内容如下阐述：

图2 使用流程

具体使用流程为：

（1）固定定滑轮：安装定滑轮及固定机构，确保定滑轮及钢丝绳的稳定，使用螺栓、销

轴将定滑轮及电动葫芦稳固地固定在塔吊后臂上。在使用前，反复检查确认固定装置的安装

牢固性，确保不会在操作过程中发生移位、晃动现象，同时，还要检查电动葫芦的电力供应，

确保电源连接牢靠，电压、电流符合使用要求。（2）牵引固定附墙杆两端：在提升装置固定稳固后，接下来需要牵引附墙杆的两端，确

保在拆除过程中附墙杆不会意外掉落，从而提高操作的安全性。（3）取出附墙框端连接插销：在进行取出插销操作前，检查并确认所有安全措施已到位，

使用专用工具或手动方式，按顺序取出附墙框端的链接插销；在取出插销的同时，确保附墙

杆已被牵引绳栓紧，以防发生意外。（4）摆动后臂：摆动后臂使附墙杆脱离连接件用，保持速度平稳，避免剧烈晃动；在牵

引过程中，安排人员进行监督，防止意外发生。（5）电动葫芦运转下放附墙杆至地面：在确保附墙杆稳定后，缓慢操作电动葫芦，将附

墙杆下放至地面，操作时要注意观察周围环境，确保下放路径无障碍物。同时，控制下放速

度，确保附墙杆安全、平稳地落地，并及时固定，防止滑动或倾倒。（6）维护保养：电动葫芦每使用超过 20 次需更换锂基脂，固定耳板出现明显变形、裂

纹等情况即报废处理，钢丝绳需符合规定使用标准。

3.2 使用评估

本课题装置应用于实际项目中，并对应用该装置后的拆除附墙杆耗时、使用安全性以及塔身偏移程度进行了系统对比分析，具体数据见表 1。由表 1 可以看出，应用该装置后，能拆除单个附墙杆拆除耗时由先前的 62min 缩减至 35min 缩短了 43.5% ；工作人员暴露在悬空状态时间由 98min 减少至 15min，大大提升了工作效率，节约了人力资源；并且整个拆除过程平稳塔身偏移极值明显降低、对建筑物、耳板等损伤较小，具有一定的安全性。

表1 两种拆除方案关键指标对比

为排除偶然因素，又在 QTZ160、QTZ200 两种机型上重复实验，共完成 12 组对比试验。结果与表 1 趋势一致：单杆拆除时间平均缩短 40%～45% ；塔身偏移极值均在 30mm 以内；方差分析显示 P<0.05 ，差异具有统计学意义。

4 应用效果分析

4.1 安全性分析

将该装置应用于实际工程中，并对应用该装置后的拆除附墙杆安全性、实际效率以及对建筑物等方面的破坏程度进行了对比分析得出结论，应用该装置后，整个拆除过程平稳、人员操作方便，避免了斜拉斜拽的操作风险，保障了现场人员的安全。

4.2 经济效益分析

本装置与传统附墙杆拆卸方法相比，由于采用电动葫芦带动牵引绳，牵引力量比人更大，操控也更精确，能根据实际情况微调附墙杆的位置。特别适用于四杆件附墙杆的拆卸，既节省人力，也节省时间，形成了较好的经济效益。此外，电动葫芦的使用降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，同时减少了因操作失误导致的损坏和安全隐患。因此，本装置在四杆件附墙杆的拆卸中具有明显的优势，综合提升了安全性和经济效益。

参考文献：

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