超高層建筑施工垂直運(yùn)輸方案及管理*

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

0 引言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)超高層建筑工程的建造方興未艾，對(duì)施工方來(lái)說(shuō)，超高層建筑施工的難點(diǎn)頗多，其中一個(gè)核心問(wèn)題就是垂直運(yùn)輸[1]。在實(shí)際施工中，作為施工方不僅要關(guān)注垂直運(yùn)輸?shù)哪芰?，更要關(guān)注如何通過(guò)分析垂直運(yùn)輸需求，完善方案、加強(qiáng)管理等措施，提高垂直運(yùn)輸?shù)男?。本文依托某超高層建筑工程的?shí)例，介紹工程垂直運(yùn)輸需求、垂直運(yùn)輸方案和管理措施，以?huà)伌u引玉，供同行參考。

1 工程項(xiàng)目背景和垂直運(yùn)輸需求分析

1.1 工程項(xiàng)目背景

某超高層建筑工程集高檔辦公、酒店、零售、娛樂(lè)功能于一體。工程總建筑面積近600 000 m2，總高度超600 m。建筑自重質(zhì)量近100 萬(wàn)t ，其中混凝土約28 萬(wàn)m3，鋼筋近10 萬(wàn)t，鋼材10 萬(wàn)t，幕墻板塊3 萬(wàn)余塊。高峰時(shí)段施工人員近4 000 人，每天高達(dá)上萬(wàn)人次的人員上下，特別在上下班高峰時(shí)刻，對(duì)垂直運(yùn)輸體系來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。且該工程合同工期相對(duì)于同類(lèi)型工程更為緊迫，因此，從垂直運(yùn)輸角度來(lái)說(shuō)必須全面考慮最優(yōu)方案和強(qiáng)化管理措施，方可為工程順利實(shí)施提供先決條件，進(jìn)而確保工程目標(biāo)。

1.2 垂直運(yùn)輸需求[2-5]

該工程垂直運(yùn)輸對(duì)象依據(jù)所用運(yùn)輸設(shè)備主要可分為以下3 類(lèi)：

1.2.1 塔吊運(yùn)輸類(lèi)

當(dāng)建筑材料的尺寸和質(zhì)量超過(guò)電梯承載能力，或用電梯運(yùn)輸效率低下時(shí)必須使用塔吊運(yùn)輸。該工程采用了4 臺(tái)24 000 kN·m的動(dòng)臂式塔吊，運(yùn)輸?shù)闹饕牧显斠?jiàn)表1。

1.2.2 特殊設(shè)備運(yùn)輸類(lèi)

鑒于該工程的特殊性，還需采用其他輔助施工的特殊設(shè)備進(jìn)行垂直運(yùn)輸，其所運(yùn)輸?shù)闹饕牧显斠?jiàn)表2。

1.2.3 電梯運(yùn)輸類(lèi)

該工程施工階段電梯垂直運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)主要內(nèi)容為人員。工程高峰期時(shí)主體結(jié)構(gòu)、幕墻體系、機(jī)電毛坯管線、機(jī)電設(shè)備房、二結(jié)構(gòu)、初裝飾、精裝飾等多工種同時(shí)施工，人員峰值達(dá)4 000 人，還有大量的業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工管理人員需隨時(shí)到達(dá)所需作業(yè)面指導(dǎo)工作。

表1 塔吊垂直運(yùn)輸主要材料表

表2 特殊設(shè)備垂直運(yùn)輸主要材料表

另一主要內(nèi)容為工程材料。這部分材料使用電梯運(yùn)輸主要有以下幾個(gè)原因：

（a）塔吊無(wú)暇顧及；

（b）采用塔吊運(yùn)輸不經(jīng)濟(jì)，效率低；

（c）采用塔吊運(yùn)輸不能到達(dá)施工作業(yè)面。電梯垂直運(yùn)輸主要材料表見(jiàn)表3。

表3 電梯垂直運(yùn)輸主要材料表

2 塔吊和特種設(shè)備垂直運(yùn)輸方案的擬定

2.1 塔吊

從常規(guī)施工經(jīng)驗(yàn)可知，塔吊主要工作內(nèi)容是鋼結(jié)構(gòu)常規(guī)構(gòu)件吊裝，本工程在項(xiàng)目籌備階段已分析出總吊裝次數(shù)近10 萬(wàn)吊，并定性地分析了各專(zhuān)業(yè)吊裝比率，見(jiàn)圖1。經(jīng)上述分析，考慮該工程總體進(jìn)度需求，并結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)塔吊吊裝速度，確定了本工程主樓結(jié)構(gòu)施工采用4 臺(tái)塔吊的方案，平面布置示意見(jiàn)圖1、圖2。該塔吊起重能力24 000 kN·m，雙繩最大起重能力1 000 kN，是工程材料垂直運(yùn)輸?shù)慕^對(duì)主力。

2.2 大體量混凝土垂直運(yùn)輸方案

本工程混凝土用量約28 萬(wàn)m3，包括核心筒、巨型柱、組合樓板。在綜合考慮質(zhì)量、進(jìn)度、安全后，確定了混凝土一泵到頂?shù)姆桨?，其最大泵送高度將?00 m。為確保施工安全，同時(shí)考慮了兩用一備的原則，即設(shè)置了三路固定泵。根據(jù)以往超高層建筑泵送混凝土的施工經(jīng)驗(yàn)，考慮到超高層建筑工程歷時(shí)較長(zhǎng)，影響因素眾多，在選擇混凝土固定泵泵機(jī)時(shí)需留有一定余量。為此經(jīng)我上海建工集團(tuán)工程技術(shù)人員與固定泵廠商聯(lián)合攻關(guān)，生產(chǎn)出最大、泵壓力和功率均達(dá)世界領(lǐng)先的固定泵用于本工程，并對(duì)泵管進(jìn)行優(yōu)化，確保了混凝土工程的順利實(shí)施。

圖1 塔吊吊運(yùn)比率

圖2 塔吊布置示意

2.3 行走式塔式起重機(jī)

該工程外幕墻支撐結(jié)構(gòu)為萬(wàn)余t鋼支撐體系，為確保幕墻安裝的整體進(jìn)度，盡量減少對(duì)大塔吊的占用，我們制定了大塔吊批量垂直運(yùn)輸鋼支撐構(gòu)件至設(shè)備層頂層，再由布置于設(shè)備層頂層的3 臺(tái)行走式塔式起重機(jī)逐件安裝的施工策略。行走式塔吊布置詳見(jiàn)圖3。

圖3 行走式塔吊布置示意

2.4 軌道式懸臂吊機(jī)

在外幕墻每個(gè)分區(qū)的幕墻支撐安裝完成后，即開(kāi)始該功能區(qū)的幕墻板塊施工。板塊運(yùn)輸策略為：吊車(chē)先將板塊通過(guò)樓層吊運(yùn)平臺(tái)運(yùn)輸至樓層，在樓層內(nèi)由門(mén)式吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，再由軌道式懸臂吊機(jī)進(jìn)行板塊安裝。4 臺(tái)軌道式懸臂吊機(jī)布置于設(shè)備層的中層，此吊車(chē)需能沿樓邊行走，且吊臂應(yīng)具有伸縮功能，以配合將要安裝單元板的收進(jìn)輸出，如圖4～圖6所示。

圖4 板塊吊運(yùn)平臺(tái)

圖5 門(mén)式吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)板塊

圖6 軌道式懸臂吊機(jī)示意

3 電梯垂直運(yùn)輸方案

本工程建筑體量大、高度高，需要電梯運(yùn)輸?shù)氖┕と藛T與材料數(shù)量極其龐大。所以，人貨兩用電梯方案的合理與否，將直接影響工程進(jìn)度，還有施工電梯后期與永久電梯的使用轉(zhuǎn)換合理與否，同樣是保證工程順利建造的關(guān)鍵。若本超高層建筑施工安裝外附式施工電梯不僅困難大、成本高，而且會(huì)影響幕墻面不能收頭，將直接影響到內(nèi)裝修工程，甚至影響到建筑的整體密閉防水。經(jīng)研究，本工程主樓核心筒內(nèi)電梯井道數(shù)量較多，井道洞口尺寸也較大，如能利用核心筒內(nèi)的電梯井道進(jìn)行人貨兩用電梯設(shè)置不僅方便而且合理。故方案制定時(shí)通過(guò)詳細(xì)研究本工程永久電梯的設(shè)置位置、運(yùn)行區(qū)間、進(jìn)度要求等因素，結(jié)合各施工階段垂直運(yùn)輸?shù)男枨蠓治雠c統(tǒng)計(jì)，確定了施工電梯分階段使用方案。最終決定依托核心筒結(jié)構(gòu)布置了11 臺(tái)人貨兩用電梯，施工后期隨著高區(qū)機(jī)房施工完畢，逐步啟用9 臺(tái)永久電梯主導(dǎo)垂直運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)了臨時(shí)和永久垂直運(yùn)輸體系的轉(zhuǎn)換。

4 垂直運(yùn)輸管理

施工實(shí)踐表明：富有遠(yuǎn)見(jiàn)性的方案預(yù)研是垂直運(yùn)輸?shù)幕桓鶕?jù)工程進(jìn)展預(yù)判性地對(duì)實(shí)際方案進(jìn)行合理調(diào)整是垂直運(yùn)輸方案能否正常執(zhí)行，發(fā)揮效力的關(guān)鍵；而樹(shù)立全局性的指導(dǎo)思想，建立完善的垂直運(yùn)輸管理制度則是這項(xiàng)工作的核心。

4.1 垂直運(yùn)輸管理指導(dǎo)思想

本工程垂直運(yùn)輸?shù)湫椭笇?dǎo)思想如下：

（a）塔吊、電梯等垂直運(yùn)輸設(shè)施為工程公共共享體系，必須由總承包統(tǒng)一管理、安排，由總承包指定專(zhuān)人每天每周召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)詳細(xì)討論并安排垂直運(yùn)輸工作。

（b）項(xiàng)目垂直運(yùn)輸矛盾的解決需開(kāi)源節(jié)流，開(kāi)源就是增加垂直運(yùn)輸能力，節(jié)流就是內(nèi)部挖潛，以提高塔吊每一吊、電梯每一籠的運(yùn)輸效率。

（c）大宗材料運(yùn)輸必須提前一周申報(bào)，并固定運(yùn)輸日期，這樣既有利于塔吊和電梯的合理安排，也有利于工程場(chǎng)部管理。

（d）大宗材料應(yīng)集成吊運(yùn)，以盡可能多地用塔吊，其效率較高。比如：采用集裝箱吊運(yùn)二結(jié)構(gòu)石膏板，每吊質(zhì)量可達(dá)15 t，費(fèi)時(shí)約30 min，如使用施工電梯，約6 籠，考慮到電梯運(yùn)行時(shí)間，裝貨卸貨時(shí)間，需1 臺(tái)大型貨梯運(yùn)輸180 min，費(fèi)效比顯而易見(jiàn)。

（e）應(yīng)盡可能地確保施工人員到達(dá)每層的垂直運(yùn)輸路線不少于2 條，每層需有2 臺(tái)大型貨梯到達(dá)。

（f）為減少搬運(yùn)，大型貨梯還應(yīng)盡可能到達(dá)更高的樓層，讓貨物一次到位，但考慮到施工電梯運(yùn)行速度慢時(shí)間長(zhǎng)，人員運(yùn)輸電梯行程不宜過(guò)長(zhǎng)，人員上下可在中間樓層周轉(zhuǎn)電梯。

（g）永久電梯的貨梯應(yīng)盡早投入使用，實(shí)踐表明因其運(yùn)行速度快、效率高，人員和貨物運(yùn)輸效率為同尺寸施工貨梯幾倍，本工程就是在1 部5 m×3 m的3.5 t永久貨梯投入使用后全面改善了人員上下班的擁擠狀況。

（h）落地電梯應(yīng)盡可能多配置，實(shí)踐表明，地面至樓中電梯周轉(zhuǎn)層這個(gè)階段常為垂直運(yùn)輸工作量最大區(qū)域。

（i）施工電梯與永久電梯的轉(zhuǎn)換應(yīng)在施工方案中作重點(diǎn)研究。

（j）上下班高峰必須首先滿(mǎn)足人員運(yùn)輸。

4.2 塔吊管理制度

本工程使用塔吊的分包單位眾多，材料各異，吊裝任務(wù)繁重，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，施工高峰期4 臺(tái)大塔吊每天平均需工作20 h甚至更多。為了有序有效地使用塔吊，充分發(fā)揮塔吊效能，平衡各專(zhuān)業(yè)需求，既確保關(guān)鍵線路的正常進(jìn)行，又盡力將總體效益最大化，總承包根據(jù)工程進(jìn)展，分階段地制定和修訂了塔吊使用管理辦法，作為工程塔吊使用方式的準(zhǔn)則。以下為管理辦法中幾項(xiàng)典型內(nèi)容：

（a）白天塔吊以鋼結(jié)構(gòu)吊裝為主，中午依據(jù)其他專(zhuān)業(yè)需求，根據(jù)實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)施工狀態(tài)，酌情提供1～2臺(tái)塔吊吊運(yùn)，這項(xiàng)工作需每天現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)確定。

（b）夜晚主要吊運(yùn)材料，各參與施工單位需在每周五提前申報(bào)下周每天塔吊需求臺(tái)班表，由總承包專(zhuān)題會(huì)綜合平衡、統(tǒng)一安排，如未申報(bào)的概不通融，此項(xiàng)強(qiáng)制措施對(duì)大宗材料的垂直運(yùn)輸順利運(yùn)行至為關(guān)鍵。

（c）每天下班前召開(kāi)當(dāng)晚和第二天白天塔吊使用專(zhuān)題會(huì)，再次協(xié)調(diào)和確認(rèn)計(jì)劃，形成任務(wù)單，塔吊司機(jī)和指揮依據(jù)此單工作。

（d）詳細(xì)規(guī)定塔吊夜間工作時(shí)上下吊裝面的吊裝指揮配置，避免塔吊所有單位考慮到成本減少夜間指揮數(shù)量，降低了夜間吊裝效率。

（e）塔吊運(yùn)輸?shù)纳⒓仨毑扇〈胧┮员忝康踬|(zhì)量最大化，以充分利用塔吊的能力，比如幕墻板塊垂直運(yùn)輸支架修改后由每吊3 塊板塊提高為每吊5 塊。

4.3 電梯管理制度[6-8]

電梯管理與塔吊管理不盡相同，電梯運(yùn)輸?shù)娜藛T和物品種類(lèi)多，分散性大，亟需強(qiáng)調(diào)對(duì)單位運(yùn)輸方案的管理和運(yùn)輸人員的管理。管理辦法的核心在于提高貨物上下電梯的裝卸速度。本工程電梯管理制度典型內(nèi)容如下：

（a）強(qiáng)調(diào)電梯維護(hù)和操作管理，確保電梯正常使用率。

（b）電梯工依據(jù)總包每天開(kāi)出的當(dāng)晚或第二天白天任務(wù)單工作。

（c）制定好的電梯運(yùn)輸計(jì)劃必須嚴(yán)格執(zhí)行，不得超時(shí)影響下家運(yùn)輸，如有分包單位惡意多申請(qǐng)電梯用時(shí)，則下次將扣減其需求時(shí)間，甚至停運(yùn)一周以示懲罰。

（d）散件運(yùn)輸應(yīng)有切實(shí)可行的方案，必須采取將散件集成裝箱等提高上下電梯效率的措施。

（e）非泵送混凝土采用的小推車(chē)必須加高10 cm，一是確保其裝載量，二是避免灑落，確保文明施工。

（f）加強(qiáng)管理，對(duì)浪費(fèi)電梯的行為嚴(yán)懲不貸。

（g）及時(shí)張貼、宣傳現(xiàn)階段電梯使用規(guī)劃、安排，做到場(chǎng)務(wù)公開(kāi)，吊運(yùn)有序。

5 結(jié)語(yǔ)

垂直運(yùn)輸是超高層建筑施工的永恒主題，鑒于建筑工程的唯一性，每個(gè)工程都必須強(qiáng)調(diào)制定針對(duì)性的方案和管理措施。特別要根據(jù)項(xiàng)目不同的實(shí)施階段，綜合考慮原方案和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，發(fā)揮主觀能動(dòng)性。比如本工程實(shí)施中，綜合考慮本文4.1節(jié)第d條、第h條，并結(jié)合本工程多道設(shè)備層頂部形狀特性，采用了將如防火涂料、砌塊、石膏板等散件裝箱后利用塔吊運(yùn)輸至高區(qū)，然后再利用高區(qū)相對(duì)空閑的施工電梯將材料向下運(yùn)輸?shù)姆浅Ｒ?guī)方式，就獲得了較好的結(jié)果。