受超强台风影响, 珠海横琴片区数十台塔式起重机倾覆, 部分塔式起重机倾倒依附于建筑物上, 随时可能发生坠落, 存在极大安全隐患。珠海华发广场项目塔式起重机发生倾倒, 顶部2道附墙发生破坏扭曲, 第5道附墙标准节2根角螺栓断裂, 塔身在第34层倾斜, 依附于女儿墙上。因此需将34层以上塔式起重机倾斜部分拆卸, 消除安全隐患。考虑项目场地布置情况及台风影响, 经综合分析后采用类似于超高层建筑拆卸动臂式塔式起重机施工技术拆卸并恢复倾斜断裂塔式起重机。由于塔式起重机变形严重, 需提前进行软硬拉结加固处理, 1台吊装设备进行拆卸, 另一台设备协助平衡。塔式起重机定位、基座与钢筋混凝土可靠连接、塔身加固、塔身拆卸为施工难点。

此次台风登陆时台风等级和风速均大于GB/T 3811—2008《起重机设计规范》设计值, 导致珠海华发广场项目1台塔式起重机发生倾倒, 在强风压作用下, 塔式起重机塔身晃动幅度大, 致使倒数第1, 2道附着连墙杆调节螺栓断裂、拉杆变形, 倒数第2道附墙标准节2根角螺栓断裂, 塔身随风倾倒, 依附于女儿墙上 (见图1) 。

高空断裂倾斜塔式起重机恢复施工分为断裂倾斜塔式起重机加固、拆卸、高空重新安装3个阶段 (见图2) 。加固施工包括钢丝绳反向拉结加固、型钢硬连接加固、断裂处钢板加焊加固等, 拆卸施工包括屋面式起重机安装及其基础设计与施工。

为防止塔式起重机倾斜坠落, 保证拆卸安全, 采用钢丝绳反向拉结、型钢硬连接及塔式起重机断裂处加焊钢板3种方式对塔式起重机进行加固, 其中钢丝绳反向拉结起保护作用。

1) 钢丝绳反向拉结加固从塔式起重机倾斜部位上层楼开始, 每隔2层用418mm钢丝绳进行拉结固定。固定时, 钢丝绳环抱标准节, 将钢丝绳绳头使用4个绳卡进行加固。每根钢丝绳悬挂1个手拉葫芦, 手拉葫芦另一端固定于梁或剪力墙上, 通过手拉葫芦将钢丝绳两端拉成八字形。

2) 型钢硬连接加固为防止塔身再次倾斜, 需从塔式起重机倾斜部位上层楼开始, 每隔1层在剪力墙上固定1个型钢固定装置, 并与标准节焊接。加固流程: (1) I18环抱塔式起重机标准节并焊接牢固; (2) I18固定装置紧贴剪力墙呈井字形环抱, 分别设置在36, 38, 41, 43层; (3) 固定装置在剪力墙位置固定, 呈“井”字环抱剪力墙; (4) I18与塔式起重机标准节连接呈八字形布置, 工字钢一端与标准节上2根主弦杆焊接固定, 另一端与井字工字钢焊接; (5) 固定装置底部使用I14和钢管作为支承并焊接, 使固定装置与标准节在同一水平面 (见图3) 。

3) 断裂处钢板加焊加固为防止拆卸过程中34层标准节螺栓断裂处移位、底座不稳发生下沉事故, 在2节标准节连接处开口位置用20mm厚钢板加焊。

1) 屋面式起重机基础工字钢梁设计由于屋面盖板薄, 梁截面较小, 如果在屋面直接安装屋面式起重机, 易造成屋面破坏或开裂。屋面式起重机基础作为标准节及整体塔身支承结构, 是主要受力构件, 其设计为超高层建筑屋面式起重机安装重点。

为解决超高层建筑屋面难以安装屋面式起重机问题, 本工程利用双拼I40a钢梁作为基础支承, 沿结构梁或剪力墙方向固定, 连成T形框架、矩形框架, 使屋面式起重机受力沿剪力墙或梁柱传递至桩基, 以满足安装要求。利用固定装置, 使屋面式起重机基础与结构梁、墙形成整体, 优化连接方式。

2) 剪力墙固定装置设计剪力墙固定装置由1块20mm厚主板、2块加劲板、4块纵向加劲板、1块横向挡板和630mm高强螺栓组成。劲板与主板采用双边坡口熔透焊接。

3) 梁固定装置及楼板固定装置梁固定装置指屋面式起重机基础固定在梁上的装置, 楼板固定装置指卷扬机固定装置, 二者结构相同, 包括4根对拉高强螺栓及连接在对拉螺栓两端的双拼[16a、钢板垫片及双螺母。屋面式起重机基础在梁上的固定通过2根对拉高强螺栓使工字钢及横梁上的双拼[16a进行连接并通过钢板垫片和双螺母进行固定, 如图4所示。

4) 剪力墙固定装置剪力墙固定装置指屋面式起重机在剪力墙位置的固定装置, 包括对称设置在剪力墙两侧的贴墙钢板、4根对拉高强螺栓及连接在对拉螺栓两端的加劲板、钢板垫片及双螺母。屋面式起重机基础固定通过2根对拉高强螺栓使固定在剪力墙上的加劲板及工字钢上的双拼[16a进行连接并通过钢板垫片与双螺母进行固定。

根据塔式起重机倾斜断裂情况, 拆卸施工流程为:拆卸配重块→6t屋面式起重机配合25t屋面式起重机拆卸起重臂及平衡臂→25t屋面式起重机拆卸回转总成及标准节。

1) 配重块拆卸利用6t屋面式起重机拆卸配重块, 拆卸时, 25t屋面式起重机稳定塔式起重机前大臂平衡点, 防止配重块拆卸后前大臂向下倾倒。

2) 起重臂及平衡臂拆卸配重块拆卸后使用6t屋面式起重机吊住平衡臂末端, 25t屋面式起重机吊住起重臂平衡点, 利用2个固定在屋顶的5t手动葫芦反拉翘起的起重臂, 直至连接起重臂的销轴可轻松取出为止, 将起重臂拉杆拆卸, 与起重臂捆扎。

起重臂拆卸后, 用6t屋面式起重机稳住平衡臂末端, 4根8m钢丝绳一端挂在平衡臂吊点位置, 另一端与手拉葫芦连接, 通过手拉葫芦调平平衡臂, 25t屋面式起重机缓慢起钩以解除平衡臂拉杆销轴约束, 将平衡臂缓慢放置地面。

3) 回转总成及标准节拆卸整体拆卸塔顶、回转支承、驾驶室、套架总成及其下方3节标准节。用28mm钢丝绳栓系在塔顶与平衡臂及起重臂连接位置的4根主弦杆上, 钢丝绳另一端与屋面式起重机连接, 缓慢起钩以解除待拆标准节与未拆标准节间销轴的约束, 取出标准节螺栓。在取最后2根标准节螺栓时, 使用10mm钢丝绳缠绕在待拆标准节与未拆标准节上, 防止取出最后标准节螺栓时2根标准节间突然翘起发生危险, 待标准节螺栓完全取出后, 缓慢放松钢丝绳, 使待拆标准节与未拆标准节完全分离, 通过25t屋面式起重机将拆卸的塔顶、回转支承、驾驶室、套架总成及其下方3节标准节缓慢放置地面。

4) 剩余倾斜塔身拆卸使用25t屋面式起重机拆卸剩余12节倾斜塔身, 由于每节标准节重903kg, 12节倾斜塔身总重10.8t, 可一次将12节倾斜塔身拆卸吊运至地面。使用28mm钢丝绳栓系在与已拆卸标准杆连接位置的4根主弦杆上, 钢丝绳另一端与屋面式起重机连接, 缓慢起钩以解除待拆标准节与未拆标准节间销轴的约束, 取出标准节螺栓, 在解除前进行软加固和硬加固。将标准节螺栓全部取出后, 使用10mm钢丝绳缠绕在待拆标准节与未拆标准节上, 将加固倾斜塔身时焊接的裂缝处用气焊切割, 缓慢放松钢丝绳, 使待拆标准节与未拆标准节完全分离, 通过25t屋面式起重机将拆卸的12节倾斜塔身缓慢放置地面。

5) 塔式起重机重新安装及3台屋面式起重机拆卸倾斜断裂塔式起重机拆卸后, 通过专业检测机构对部件进行检修, 并进行磁粉探伤, 检测合格后通过6, 25t屋面式起重机配合重新安装至未拆卸最高标准节上, 恢复塔式起重机功能。塔式起重机与6t屋面式起重机配合拆卸25t屋面式起重机, 塔式起重机再与3t屋面式起重机配合拆卸6t屋面式起重机, 最后利用塔式起重机拆卸3t屋面式起重机, 直至拆卸全部屋面式起重机基础及辅助设备。

由于屋面式起重机基础加固及其安装、倾斜断裂塔式起重机加固与拆卸存在一定风险, 施工难度较大, 为更加方便、快捷、安全地施工, 利用BIM技术进行施工模拟及交底。

1) 屋面式起重机基础加固模拟利用Revit软件根据屋面式起重机基础深化图纸建立三维模型, 检查方案可行性并进行施工可视化交底 (见图5～7) 。

2) 屋面式起重机安装模拟为检查屋面式起重机安装操作空间是否充足以及安装顺序的可行性, 利用Revit软件建立三维模型后导入Navisworks软件进行模拟。

3) 倾斜断裂塔式起重机加固模拟倾斜断裂塔式起重机加固应用钢丝绳反向拉结加固技术及型钢硬连接加固技术, 需根据塔式起重机倾斜后的实际位置布置手拉葫芦及型钢, 利用BIM技术分别对2种加固技术进行施工模拟及交底。

利用BIM模型确定每次钢丝绳反向拉结时手拉葫芦的位置, 统计钢丝绳所需长度, 生成对应的二维图纸进行施工交底;利用BIM模型确定36, 38, 41, 43层型钢加固位置, 模拟现场布置的工况, 统计型钢工程量, 生成二维图纸进行施工交底。

4) 倾斜断裂塔式起重机拆卸模拟倾斜断裂塔式起重机拆卸需6, 25t屋面式起重机配合工作, 利用Navisworks模拟拆卸工况, 并将BIM模型用于施工可视化交底。

本工程高空倾斜断裂塔式起重机拆卸施工成本低、效率高, 施工技术先进, 具有推广及借鉴意义。

1) 倾斜断裂塔式起重机加固施工技术能有效阻止塔式起重机倾斜倒塌趋势进一步发展, 保证拆卸时的安全性。

2) 屋面式起重机基础采用钢结构基础梁, 能有效解决超高层建筑、大跨度建筑、建筑物外立面造型奇特及施工场地狭小、建筑物施工完成后塔式起重机无法利用起重机拆卸或改建建筑无法利用起重机吊装等问题。采用固定装置, 使屋面式起重机基础与结构梁、墙形成整体, 优化连接方式, 有效解决钢筋混凝土屋盖板较薄或梁截面较小等问题。

3) 利用3台屋面式起重机配合拆卸倾斜断裂塔式起重机, 有效降低高空解体的风险, 并在1个月内成功、高效地消除危险源。

4) 应用BIM技术预先模拟倾斜断裂塔式起重机恢复工作, 有效增加方案可行性, 降低施工风险。施工可视化交底具有指导性强、直观、形象具体等特点, 能有效解决施工难点。