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装配式建筑大型施工机械耗能研究

发表时间：2020/11/20 来源：《基层建设》2020年第22期作者：杨春周洲徐小帆王坤李鹏

[导读] 摘要：长圳公共住房及其附属工程项目属全国最大装配式住宅项目，项目规划有24栋高层塔楼、两层商业裙房及配套、三座18班幼儿园及两层地下车库。

        中建二局第一建筑工程有限公司北京 100176
        摘要：长圳公共住房及其附属工程项目属全国最大装配式住宅项目，项目规划有24栋高层塔楼、两层商业裙房及配套、三座18班幼儿园及两层地下车库。项目总用地面积20.77万㎡，总建筑面积约115万㎡，桩基施工阶段全场地预应力高强混凝土管桩（PHC桩AB型）共13756根，地上结构计划有塔吊【QTZ300（7526）】6台，施工升降机10台。附着式升降脚手架6台。
        关键词：装配式建筑、大型机械耗能、节能环保
        引言
        大型项目场地桩基施工阶段，会投入大量大型机群完成场地基础施工，传统锤击桩会产生不可控的废气及噪音排放，因此现代建筑行业更趋向选择低能耗低污染的静压沉桩方式进行桩基施工；对于地上工程而言，大型机械主要涉及爬架、电梯及塔吊，但装配式建筑结构大型机械选型与传统现浇结构略有不同。因此在能耗及成本控制等方面亦大相径庭。
        1 桩基施工阶段
        （1）静压沉桩的机器选型
        长圳项目占地面积较大，全场地静压桩总数达13756根，施工高峰期共有9台静压机同时施工，所选用的压桩机型为YBY800B液压式压装机，此种机型信息化程度较高，集成了环保、安全技术、自动化控制技术、可视化技术、人机工程、故障诊断与监控系统、机群作业信息上传与控制等智能系统，发挥作业面进度控制一体化优势，进一步推动绿色建筑机械发展。

        （2）静压桩机能耗对比统计分析
        YZY800B型压桩机每压深一米大约用电1-2度，用电成本月2.5-3元，施工高峰期9台静压桩机同时运转，每台压桩机一天可施工共计2600米，9月份施工高峰共计耗电量约253510度（图一）。耗能峰值时，项目电量无法满足用电需求，则需要柴油机额外发电，每施工一米的成本将上升4.35元，因此施工过程中的质量控制格外重要，做好管材进场验收、垂直度偏差、压桩速率及压桩顺序的质量控制行为，避免断桩废桩造成不必要的二次施工。
        （3）静力压桩施工的质量控制：
        a.第一节桩下压时垂直度偏差不应大于0.5%。
        b.宜将每根桩一次性连续压到底，且最后一节有效长度桩长不宜小于5m。
        c.抱压力不应大于桩身允许侧向压力的1.1倍。
        d.当持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，宜先施压长桩后施压短桩；
        e.终压压力取桩承载力特征值的2.4~2.6倍。
        f.对于入土深度大于或等于8m的桩，复压次数可为2~3次；对于入土深度小于8m的桩，复压次数可为3~5次。
        g.稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为5~10s。

        2 主体施工阶段
        （1）QTZ300（7526）塔吊耗能分析
        项目在主体施工阶段共安装6台塔吊，因地下室及主体施工阶段场地占地面积大，场地周边道路受限制，部分材料需进行二次转运，且转运距离较长且预制构件自重较大（单个预制构件最重4.44T），特选择QTZ300（7526）型大塔吊，其臂长延伸半径可至75米，最大起重量达16吨，已于2019年5月完成1#塔吊安装，2020年3月开始6台塔吊均投入使用，每台塔吊配置独立耗能统计系统，塔吊运行高峰期每月约耗能16616度，根据每月用电量统计结果形成如下统计图。

        （2）施工电梯耗能分析
        项目施工范围内的6栋塔楼共安装10台塔吊，现已完成4台电梯安装，首台电梯于2020年8月安装完成。项目根据工程结构特点及环境状况，选用SC200/200G节能型双电机施工升降机作为垂直运输机械，额定荷载4T，最大提升高度150米。此设备在运行时平稳、低噪、节能的效果明显，设备基本参数如下表。

每台升降机安装独立用电监测系统，自八月份开始对每台电梯用电量进行统计，用电高峰期每月约耗能28288度，并汇总成记录表如下。

        3 大型机械设备节能管控
        （1）建立完善的机械设备管理制度，完善设备档案，及时做好维修保养工作，使机械设备保持低耗、高效的状态。
        （2）大型机械在进场前根据使用范围和负载大小选用相匹配的设备，避免大功率设备低负载长时间运行。
        （3）使用变频电梯，减少耗能，运行速度可由客户根据工程进展速度
        自由调整。对电机有很大的保护作用。启动时电流逐渐上升，从而有效的保护了电机，增加电机使用寿命和减小故障率。同时在启动，运行，刹车各个环节运行都非常平稳，避免了突然起步，运行摇晃不稳定，刹车急停等情况，在一定程度上增加了电梯的使用寿命。变频施工电梯能有效解决因电压不足无法启动施工升降机的情况和避免电压不稳定烧坏电机的情况，更加节省能源。顶置减速机，节省笼内空间，使笼内可用空间更大。
        （4）在施工过程中做到一机一表，并由专人监测抄表，发现超标和异常耗电情况及时采取措施，合理控制用电。
        （5）通过采取定期维修保养等措施，实时监控设备的运行状态与使用情况增大机械利用率，减少电机及升降机的损耗率，节约能源，提高了项目的盈利水平。
        4 结语
        大型施工机械设备的使用占据项目成本半壁江山，与项目施工进度、质量控制及成本管控息息相关，施工设备管理不善可能造成成本超标等不良影响，因此加强和完善大型机械的管控力度，合理计划设备进退场时间，充分发挥设备利用效能，从而进一步提高大型施工机械设备的管理水平。