摘要:近年来,随着我国城市化进程的加快,城市建筑也如雨后春笋般兴起。众所周知,城市建筑规划较为密集,导致塔吊布置过程中,除了主要覆盖塔吊所归属的楼栋,塔吊大臂旋转范围会覆盖邻近多栋建筑塔楼,对工程施工造成全隐患,如何在保证施工进度、效率的同时,避免塔吊施工安全隐患,为各工程技术管理人员所重视。
关键词:超高层建筑施工;塔吊;合理应用
引言
随着建筑市场上建筑项目规模越来越大,建筑高度越来越高,塔吊的使用越来越普及。虽然塔吊的使用给我们的施工带来了极大的便利,但是其牵涉的环节众多,有基础施工、安装拆卸、顶升(爬升)、安全使用、防碰撞措施、机械使用年限、检测有效期、特殊工种上岗证等等,存在安全隐患的因素也较多,加强施工现场塔吊的安全管理是建筑工地安全工作的重点。
1塔吊运行中常见的安全问题
塔吊作为特种设备,被列入《特种设备安全法》的设备管理目录,属于臂架式起重机。统计以往数据发现其发生危险的概率和损害程度远大于其他设备,属于建筑施工中安全管理的重点。分析塔吊安全事故的主要原因有管理者的违章指挥、操作手的违章作业,以及专业技术人员的违规操作等,致使塔吊出现超载而折臂倾覆,违章安装拆卸而倒塌。
2.1塔吊超载
结合建筑工程的施工特点,塔吊的安全生产及管理是较为重要的,若在塔吊施工中缺少安全保护及监督体系,会增加施工的安全隐患,直接影响建筑施工成本,损害人们的安全。当塔吊超载,会出现塔吊折臂倾覆事故,这种现象主要是由于塔吊安全保护装置的起重力矩限位器、起升电机的热敏开关出现短接失效而造成的,操作人员在这种环境下只能盲目操作,增加塔吊荷载,使塔吊突然断裂。
2.2违章安装及拆卸
塔身的金属结构体高较大,整个安装及拆卸在高空中进行,危险性及技术性较大,若在塔吊安装及拆卸中存在违章现象,会降低塔吊安装质量。例如,在某建筑工程中,发生了塔吊倒塌事故,这一事故的主要原因是操作人员违反了起重机升顶的作业流程,在标准节没有固定的情况下操作塔吊,从而引发安全事故。
2超高层建筑施工中塔吊的合理应用
2.1塔吊料场布置
塔吊料场的布置紧随塔吊的布置进行,每台塔吊均需单独配置一个料场及二级配电箱,料场的布置分三个阶段进行排布,分别为地基与基础施工阶段、主体结构施工阶段及装饰装修施工阶段,无论在哪个施工阶段,料场的布置均需在塔吊大臂0.5倍半径范围以内。基础施工阶段,料场主要有钢筋加工棚、砖砂石等材料堆场,需设置在施工便道旁,并尽可能不要占用桩基施工场地;主体阶段施工阶段,料场主要有钢筋加工场、木工加工棚、外架堆场等设置,且需根据流水段划分,不得设置在与地基和基础施工阶段料场的统一流水段及同一位置,避免料场无法进行周转,同时,尽可能设置在消防车道范围内,如无法满足此要求,则结构板需做钢筋加强或架体回顶等措施进行加固;装饰装修阶段料场主要有砌块堆场、砂浆搅拌机场地或预制砂浆罐等料场,该阶段料场材料相对较多,在此阶段,随着屋面工程及外架拆除,料场及塔吊随即拆除撤场。
2.2塔吊终端监控系统
对塔吊的终端监控系统而言,作为远程安全监督系统的
前端,使用的设备包括传感器、嵌入式处理器以及无线传输模块等,通过多系统的融合以及数据资源的管理,可以保证塔吊数据收集、处理的实时性。
在终端监控系统使用中,其主要是通过多传感器获得塔吊单元的各项数据,在数据分析及处理之后将其传送到控制器中之后进行数据保存,最后由GPRS无线传输模块以及网络融合,与远程操作平台进行融合,保证信息交换机数据处理的有效性。例如,在塔吊智能化系统中,通过ZigBee传感器的使用,对吊塔信息进行采集、接受及处理,实现了塔吊自身干涉报警以及风速报警的目的,提高塔吊终端监控系统的管理效果。
2.3布置关键环节
(1)塔吊基础设计。塔吊布置前,需对塔吊基础尺寸及标高进行设计,常规塔吊基础有桩基及独立基础形式,如塔吊基础处无明确的地勘资料,需参照塔吊基础周围不得小于4个基础的地勘资料及塔机使用说明书进行参考设计,验算通过后编制方案报送相关单位审批后交底施工。塔吊基础设计时,需针对项目的结构形式进行设计,针对有结构筏板或防水板的项目;塔吊基础需高出结构底板顶标高50mm,且需找坡至周围排水沟或集水坑,避免后期塔吊基础积水后锈蚀塔吊螺栓,后期建筑找平过程中即可将基础覆盖找平,同时,塔吊基础四周需埋设止水钢板,避免出现先后浇筑的部位出现渗漏现象。针对无结构底板的项目,则基础顶标高需低于回填土标高100mm以下,保证塔吊拆除后直接覆土掩埋基础进行建筑做法施工。塔吊基础尽可能不要布设在边坡上及距离基坑边坡较近的位置,避免边坡变形影响塔吊基础的稳定性。同时,基础的设计须避开水源丰富及软弱土层基础的位置,避免塔吊失稳。(2)塔吊水平布置。塔吊布置前,需熟悉各楼高度、各楼施工节点及进度计划、工区段及流水段划分等信息,并计算所需塔吊的台数,通常情况下,每1台塔吊可供单层面积1000m2以内的主体结构施工,保证塔吊的布设符合现场施工需求。通常1台塔吊可覆盖周围所有的楼栋,针对建筑密集的高层建筑施工塔吊的布置,则需调整进度计划,考虑先施工中间塔楼,并针对最中间的塔楼开始布置塔吊,避免周围建筑施工后,中间的塔楼的塔吊大臂旋转会与周围建筑碰撞出现安全事故,在施工资源配置中,先对中间楼栋进行配置,保证不因中间塔吊的提升速度影响周围塔楼的施工进度。考虑塔吊附着长度有限,塔吊离墙尽可能保持在4m以内。
3塔式起重机使用安全控制的发展
互联网和人工智能是现代社会发展的大方向,塔机的安全控制也是如此。人工智能降低人在塔机使用中不安全行为,互联网的实时监控减少物的不安全状态并及时消除物的不安全状态,降低塔机了使用中的安全风险。现阶段塔机的智能化程度非常低,目前亟待解决的是各项塔机工作的分项智能化,例如北斗定位功能(固定/移动状态)、塔机各金属结构件植入有源芯片近距离感应或者手持扫码记录相关配置信息主要用于设备管理、塔机塔身垂直度控制技术、塔机回转变频补偿系统、顶升系统智能化控制系统、塔机力矩限制器和重量限制器超载传感远程报警系统、信息编程计算机智能化吊装系统(无人操作),在相关智能化完成后在整合资源全面消除人在塔机使用过程中的影响,人们在后台点检控制———类似上海洋山港码头智能化吊装及运输系统,从根本上消除人的不安全行为,遏制安全事故的发生。人工智能如果是一种变革,那么互联网在塔机使用中的应用则是加强人对塔机的影响。互联网时代信息高速传播和发展,产生大量数据信息,对信息进行分析制定解决方案,利用信息的高速传播,未来通过5G通信的应用和物联网的物物信息可以第一时间了解安全隐患,如加装压力传感器对起重臂主肢承压结构进行实时监控,发现异常及时停止作业,消除隐患。
结语
塔吊是超高层建筑施工中最重要的垂直(含水平)运输设备,承担着钢结构施工、机电设备吊装、土建施工和幕墙安装等任务。由于各种超高层建筑结构形式各异,必须结合工程结构特点、施工工艺和现场实际条件,综合分析起吊重量、吊次和吊装功效等,科学合理地选型和布置,才能充分发挥塔吊起重性能,降低施工成本和缩短施工工期,安全高效地完成施工任务。本项目选用的2台动臂式塔机,1台核心筒内爬,1台外框架外附自升,分工协作,高效顺利地完成了塔楼各项吊装工作,取得了较好效果。
参考文献
[1]JGJ196-2010建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程[S].
[2]GB5144-2006塔式起重机安全规程[S].