超高层建筑施工中内爬式塔式起重机的应用探讨

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:张苏文 蔡佳
[导读] 摘要:基于超高层建筑的大量修建,内爬式塔式起重机得到大推广应用,其爬升高度无限制、安全性好,同时由于此类式起重机有效施工半径大、占地面积小,可在建筑密集区使用,符合现代城市发展需求。
        中建八局第一建设有限公司  山东济南  250100
        摘要:基于超高层建筑的大量修建,内爬式塔式起重机得到大推广应用,其爬升高度无限制、安全性好,同时由于此类式起重机有效施工半径大、占地面积小,可在建筑密集区使用,符合现代城市发展需求。超高层建筑施工中,内爬式塔式起重机的应用贯穿全过程,须规范开展相关基础施工与设备安装、拆卸等工作,保证塔式起重机稳定、可靠爬升,方可为建筑高效、安全作业奠定坚实的基础。本文主要围绕内爬式塔式起重机的应用展开详细分析。
        关键词:超高层建筑施工;内爬式塔式起重机;应用
        1内爬式塔式起重机施工工艺
        1.1基础设计
        超高层建筑中往往会设计3~5层地下室,而内爬式塔式起重机应用于整个施工作业,在地下室施工时要及时进行安装。基础部分是内爬式起重机最重要的组成部分,安全管理是塔式起重机施工的重要工作,而其安全性与稳定性在很大程度上取决于基础结构。塔式起重机的底座基础一般设置于固定的混凝土基础上,若由于设计问题导致底座基础安装不牢靠,则容易造成倾覆和断臂等事故,引发一系列安全问题。对于施工环境不同的工程,合理选择内爬式塔式起重机的基础设计方案也十分重要,如地理环境不同可能导致地质条件有所差异,应根据实际勘察情况选择安装合适规格的基础结构,如常见的板式基础、梁板式基础、十字形基础和桩基础等。除参照厂家提供的安装图纸外,还要结合施工现场适当做出调整,进一步加固基础。
        1.2内爬式塔式起重机的安装
        内爬式塔式起重机在安装前要对施工地点进行详细勘察,尤其是地质水平,保证地面清洁无杂物堆积,以便放置安装材料。安装时要做好防护工作,施工人员需佩戴护具,检查安装设备能否正常运行。使用起重机辅助安装,依次进行定位、预埋脚柱、安装标准节和顶升套架、回转机构、司机室、平衡臂、变幅龙门架、配重、起重臂等构件,再安装钢丝绳和防护栏,最后进行设备验收。在安装过程中,根据起重臂的长度选择吊点,对钢丝的穿绕方式进行优化。
        1.3内爬式塔式起重机的顶升
        顶升技术是内爬式塔式起重机的特色技术,由于主体建筑施工空间不断加大,塔式提升机的施工高度不足以完成施工运输操作时,就要对塔式起重机进行顶升,顶升前要先安装预埋件、托座、顶升框和支撑梁等,在确保顶升装置没问题后固定零件,进行爬升操作。再次需要爬升时要拆卸前梁安装到下一次爬升所需的位置,以达到顶升部件的循环使用。
        1.4内爬式塔式起重机的吊装
        在开始内爬式塔式起重机吊装工作前,技术人员要对其运行方式进行调整,确保合理性。操作人员要对起重机的运作有相当程度的了解,并按照使用说明书进行操作。在多架塔式起重机共同作业的工程中,要遵循“高塔机优先,先塔机优先”的原则,保证吊装作业顺利进行。
        1.5内爬式塔式起重机的拆卸
        内爬式塔式起重机的拆卸工作过程也要引起注意,该过程如果处理不当可能造成安全事故,拆卸前要结合施工建筑和施工现场的实际情况制订拆卸方案,并引入拆卸辅助设备,做好拆卸准备。拆卸时应严格按照相关操作规范执行,在一般工程中,往往会安装2台内爬式塔式起重机,通常按照以下步骤进行拆卸:首先保证楼面平整无杂物堆积,使用塔式起重机在合适的位置安装屋面起重机,拆除驾驶室和平台后,开始降节拆除,依次拆除平衡配重臂、起吊钢丝绳与平衡臂,设置好第2台屋面起重机后将第1台屋面起重机拆除,设置独角桅杆拆除第2台屋面起重机,最后将现场清理干净。
        2超高层建筑施工中内爬式塔式起重机的应用案例
        2.1工程概况
        深圳粤海置地大厦项目的总高度为303m,总建筑面积为25.5万m2,地上62层,地下4层,本工程塔楼为钢筋混凝土框架核心筒结构。外围框架柱为圆形钢管混凝土柱,核心筒墙为无钢骨的钢筋混凝土墙,核心筒墙体与核心筒内水平结构同步施工。从建筑整体结构来看,7层以下部分共有16根外框钢管柱与18根核心筒钢柱,7层以上、30层以下部分共有16根外框钢管柱,30层以上共有14根外框钢立柱。19、29、42层设置了伸臂桁架结构,共有14根外框钢立柱16根核心筒十字型钢柱,115根单层钢梁。单节构件的重量为21.8t。该超高层建筑项目中需要用到2台内爬动臂式塔式起重机其半径为30m,臂长为50m,其中一台起吊重量为23.12t,另外一台半径为36m,臂长为48m,吊重为22.85t,这两台起重机的覆盖范围可以使工程项目需求得到满足。


        2.2施工重难点分析
        2.2.1支撑钢梁安放条件得不到满足
        该超高层建筑工程中使用了内爬式塔式起重机,利用基础筏板作为基础,第一次爬升在核心筒施工到4层完成,这时利用支撑钢梁进行固定,利用外附着动臂式塔式起重机完成安装内爬式塔式起重机的过程。核心筒为“田”字形结果,核心筒剪力墙内外墙各有1个洞口,两个支撑钢梁,内墙洞口下部墙体采用砌体填充墙,内爬式塔式起重机为以上过程提供了支撑点,但是支撑点的受力要求无法得到满足。
        2.2.2起重机独立高度较低
        在本工程中核心筒施工进度为关键所在,为了保证核心筒进度可以满足要求,本工程应用内爬式塔式起重机时采用内外全爬的施工工艺,爬模的高度是16m,内爬式塔式起重机的高度为48m,去掉爬模高度16m和锚固距离18m以外,尚且可以利用的高度大概有14m,这样一来就增加了起重机爬升的次数,这种情况下必然会制约核心筒的施工进度。
        2.2.3核心筒内空间狭小
        起重机安装筒的净尺寸是10.1×10.1m,可利用空间为4.2×4.2m(内筒爬模宽度2.6m),在施工过程中,应用的两根支撑钢梁其长度均为10.6m,因为可以被利用的空间非常狭小,所以在倒运钢筋存在很大难度。
        2.2.4爬模、钢结构形成了制约作用
        施工过程中爬模高度与起重机爬升形成制约,由于起重机爬升组织不力,在施工中可能会存在停工的危险,进而带来巨大的损失,如果不能将爬升距离精确计算出来,起重机爬升的次数将会大大增加,进而延误工期。
        2.3主要应对策略
        2.3.1对核心筒墙体设计进行修改
        原来设计中剪力墙上没有洞口,同时砌体结构也存在问题,与设计院沟通以后,提出了这样的建议:将钢梁下部后砌墙体改成混凝土结构,并在支撑钢梁另一端新开洞口,经过计算以后设计院给出了新开洞口补强、荷载验算的措施,经过修改设计,两道支撑钢梁的安装成功完成。
        2.3.2提升起重机独立高度
        起重机独立高度是降低其效率的主要原因之一,施工到2、3层时起重机不得不爬升,因此大大延误了工期。面对这种情况,适当增加独立高度可以有效解决这一问题,提出这一要求,经过反复计算以后,增加标准节强度,将起重机独立高度提升了6m,从原来的48m提升到了54m。按照标准层4.2m进行计算,每爬升1次可以多施工1个楼层,该方案得到实施以后,爬升次数大大减少。
        2.3.3对爬模设计进行改动
        爬模架体与起重机框是紧密贴合在一起的,在倒运南侧支撑钢梁的过程中,起重机吊钩要想进入到操作面上存在一定难度,与此同时,当爬模架体安装操作完成以后,支撑钢梁吊入核心筒中也存在一定难度。因此,为了起重机钢梁正常倒运的实现,本工程针对爬模设计进行了适当改动,将北侧、南侧爬模机位之间的距离从原来的1.9m改成1.6m,在南侧爬模中间开设一个洞口(1×2m)。该方案实施以后,起重机框和爬模之间距离的安全性得到了保证,从新开洞口直接进入到操作面,将钢梁倒运的工作完成。
        2.3.4利用CAD对工况进行全程模拟
        在施工过程中,利用型钢柱分段、爬模高度、起重机爬升可以形成相互制约的效果,这种情况下如果爬升工况出现错误,必然会造成工程停工,经过和爬模、钢结构及起重机等单位商讨以后,通过CAD对1套工况图进行绘制。通过CAD对工况进行全程模拟,为施工正常运行提供保证。
        3结语
        内爬式塔式起重机在超高层建筑中的应用,通过对施工技术的实时优化,克服了城市中心施工场地狭小、工期紧张等难题,内爬式塔式起重机施工范围大,有效吊重能力强,爬升快速便捷,节约设备购置费、节省场地,经济和社会效益显著,可供类似工程参考借鉴。
        参考文献:
        [1]王淇,于建伟,邹东阳等.外挂内爬式塔式起重机支撑系统的安装与拆除[J].施工技术,2015(05):7-9.
        [2]陈岳明,张谱,王伟等.动臂式内爬塔吊在超高层建筑施工中的应用[J].浙江建筑,2015(07):42-46.
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