起重機(jī)在高層建筑的施工應(yīng)用技術(shù)

彭博貴

摘要：隨著我國高層建筑的不斷建設(shè)增多，各種新工藝新技術(shù)也不斷在改革，在高層建筑工程施工所需大型起重機(jī)械應(yīng)用較為廣泛。本文以工程案例，對起重機(jī)在高層建筑的拆除與換塔施工進(jìn)行分析，供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；起重機(jī)設(shè)備；拆除技術(shù)；換塔技術(shù)

一、工程概況

某建筑工程是由4 棟塔樓及 5 層裙房組成的綜合建筑，總建筑面積49463. 05m2。其中有超高層酒店建筑，結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體。本項(xiàng)目施工用于起重設(shè)備是QTP315 塔式起重機(jī)2臺，主要用于外圍鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和核心筒物料倒運(yùn)，在施工至21層后起重機(jī)出現(xiàn)故障（變頻器頻繁燒壞、滑輪強(qiáng)度過小、鋼絲繩脫軌等現(xiàn)象過于頻繁），需要1臺STL420及1臺JCD260內(nèi)爬式塔式起重機(jī)，滿足施工需要。

二、換塔設(shè)計(jì)

（一）塔式起重機(jī)配置

STL420與JCD260 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的技術(shù)性能如表 1 所示。

表1 塔式起重機(jī)基本參數(shù)

塔式起重

機(jī)編號 塔式起重

機(jī)型號 安裝

臂長/m 吊重/t 安裝

高度/m 最終工作

高度/m

N1 QTP315 50 16 40 150

N2 QTP315 50 16 40 150

1 STL420 50 1倍率最大12 150 280

2 JCD260 50 2倍率最大8 150 280

注：N1，N2號塔式起重機(jī)最終工作高度為拆除高度

超高層垂直運(yùn)輸施工主要吊重依據(jù)為外圍鋼結(jié)構(gòu)柱，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，21 層以上鋼柱最大質(zhì)量為 7. 8t，2臺塔式起重機(jī)均能承擔(dān)以上各層重物的吊運(yùn)工作。

（二）塔式起重機(jī)性能及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）STL420 塔式起重機(jī)

①塔式起重機(jī)性能

STL420 塔式起重機(jī)安裝H205B 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)8個(gè)，內(nèi)爬間距 15 ～18m，使用臂長50m。

②基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

起重機(jī)上層承受水平荷載，下層承受豎向荷載。上層基礎(chǔ)設(shè)置于 33 層，下層設(shè)在29 層，29層的核心筒已施工完畢，埋件預(yù)埋已無法進(jìn)行，因此使用穿墻螺栓+牛腿形式。在29層剪力墻開直徑為 100mm 圓孔，內(nèi)插Φ4.8mm x3mm 鋼管，搭設(shè)水平腳手架，上鋪 18mm厚多層板。施工人員在此平臺上進(jìn)行結(jié)構(gòu)鉆孔和牛腿焊接（見圖 1）。

圖1 STL420塔式起重機(jī)下層基礎(chǔ)定位

剪力墻內(nèi)設(shè)有暗柱，在進(jìn)行穿墻時(shí)必須避讓。在西北側(cè)剪力墻各做穿墻螺栓 + 牛腿+轉(zhuǎn)換鋼梁，將內(nèi)爬鋼梁搭在轉(zhuǎn)換梁上（見圖2）。

圖2 暗柱處轉(zhuǎn)換鋼梁示意

STL420 上層基礎(chǔ)設(shè)置于 33 層，33 層核心筒尚未施工，故基礎(chǔ)采用預(yù)埋夾板+牛腿形式（見圖 3）。施工人員可在爬模架體內(nèi)進(jìn)行牛腿焊接。

圖3 STL420 塔式起重機(jī) 33 層及以上基礎(chǔ)布置

（2）JCD260 塔式起重機(jī)

①塔式起重機(jī)性能

JCD260 塔式起重機(jī)由四川錦城建筑機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)。使用13個(gè)L69B標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（截面2mx2mx3m），內(nèi)爬間距12～18m，使用臂長50m。

②JCD260 塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

JCD260 下層基礎(chǔ)放置于 29 層，上層基礎(chǔ)放置于 32 層，下層基礎(chǔ)承受豎向荷載，上層基礎(chǔ)承受水平荷載。29 層基礎(chǔ) 4 個(gè)支撐點(diǎn)中，3 個(gè)設(shè)置在結(jié)構(gòu)梁上，采用化學(xué)螺栓+馬凳形式，第4個(gè)支撐點(diǎn)設(shè)置于東北角剪力墻處（其中左排和中間排采用穿墻螺栓，右排遇剪力墻無法穿透，采用化學(xué)植筋形式進(jìn)行錨固），具體如圖 4，5 所示。

圖4 JCD260 下層基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（核心筒 29 層）

圖5 化學(xué)錨栓基礎(chǔ)

CD260 塔式起重機(jī)上層基礎(chǔ)設(shè)置于 32 層，梁上支撐點(diǎn)采用化學(xué)螺栓植筋 + 馬凳形式，剪力墻上支撐點(diǎn)采用預(yù)埋夾板+牛腿形式（見圖6）。

圖6 JCD260 塔式起重機(jī)上層基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（核心筒32層）

（3）塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換

主樓核心筒施工至 33 層。2 臺 QTP315 塔式起重機(jī)分別安裝在核心筒的西北側(cè)和東南側(cè)。4 臺塔式起重機(jī)平面關(guān)系如圖 7 所示。具體拆換流程：①使用 N1 塔式起重機(jī)（西北側(cè)）拆除 N2 塔式起重機(jī)（東南側(cè)）；②使用 N1 塔式起重機(jī)安裝 JCD260 塔式起重機(jī)；③使用 JCD260 塔式起重機(jī)拆除 N1 塔式起重機(jī)；④使用 JCD260 塔式起重機(jī)安裝 STL420塔式起重機(jī)。

圖7 塔式起重機(jī)平面關(guān)系示意

三、換塔流程

（一）換塔準(zhǔn)備

（1）結(jié)構(gòu)施工

根據(jù) 2 臺塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，核心筒結(jié)構(gòu)需施工至33 層，以滿足 JDC260 塔式起重機(jī)在32 層的基礎(chǔ)構(gòu)件預(yù)埋以及 STL420 塔式起重機(jī)在 33 層的基礎(chǔ)構(gòu)件預(yù)埋，且目前待更換塔式起重機(jī)N1，N2 高度尚滿足結(jié)構(gòu)施工需要。

（2）爬模架體吊除

由于 2 臺更換塔式起重機(jī)設(shè)置核心筒中尚有爬模架體施工，需將爬模架體吊除后方可進(jìn)行安裝，且由于爬模架體結(jié)構(gòu)受到影響，需對其進(jìn)行改造，爬模架體吊除后結(jié)構(gòu)施工需利用 2 臺塔式起重機(jī)互相吊裝爬模模板進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工（見圖 8）。

圖8 爬模架體拆除

（3）場地準(zhǔn)備

塔式起重機(jī)進(jìn)場前需對進(jìn)場道路和塔式起重機(jī)部件堆放場地進(jìn)行清理，以便塔式起重機(jī)拆除后運(yùn)輸和待使用塔式起重機(jī)構(gòu)件堆放。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采用超高層西北側(cè)堆放拆除后的塔式起重機(jī)部件，超高層北側(cè)場地堆放新塔部件。

（4）機(jī)具準(zhǔn)備

塔式起重機(jī)拆除過程中，利用 N1塔（QTP315）拆除 N2 塔（QTP315）并安裝JDC260塔，利用JDC260 塔拆除 N1 塔并安裝STL420塔，利用1臺50t 汽車式起重機(jī)進(jìn)行JDC260塔及STL420塔部件的吊運(yùn)。

（二）塔式起重機(jī)拆除

QTP315 塔式起重機(jī) N2 的拆卸由 QTP315 塔式起重機(jī) N1完成。2臺 QTP315 塔式起重機(jī)距離約19m，QTP315 塔式起重機(jī) 2 倍率吊重 8t，N2塔式起重機(jī)部件最重約 6. 24t（50m 大臂），滿足 N2 塔式起重機(jī)部件拆除的吊重要求。QTP315 塔式起重機(jī) N1距離 JCD260 約 16m，JCD260 塔式起重機(jī)2倍率吊重8t，N1塔式起重機(jī)部件最重約 6. 24t（50m 大臂），滿足 QTP315 塔式起重機(jī) N1 部件拆除的吊重要求。

（1）拆除配重

將纜繩固定在塔頂，將吊臂降至零位，吊臂懸掛在纜繩上，然后將配重塊從配重框內(nèi)拆卸。

（2）拆卸起重臂安裝配重系統(tǒng)拖繩，降下拉臂滑輪組，拆除其與拉桿連的銷，用拆卸塔式起重機(jī)起吊拉臂滑輪并卷起拉臂鋼絲繩。用拆卸塔式起重機(jī)吊起吊臂，拆下塔頭和壓重桿上的銷。吊起吊臂并將纜繩固定在吊臂上。降下吊臂并放在支架上，卸下鋼絲繩并將鋼絲繩纏繞在卷筒上，拆卸吊臂，固定平衡臂與回轉(zhuǎn)塔身之間的纜繩。拆下的大臂直接由拆卸塔式起重機(jī)吊至地面酒店西北側(cè)場地。起重臂拆除平面如圖9所示。

圖9 大臂拆除平面示意

（3）拆卸塔帽、拉桿和拉臂滑輪組分別拆除平衡臂拉桿、滑輪組和塔帽，拆除后放至地面。

（4）拆除平衡臂總成拆除平衡臂上起升機(jī)構(gòu)，放至地面。用鋼絲繩將壓重移動系統(tǒng)和平衡臂連接起來，吊起平衡臂，拆除平衡臂將其放至地面。

（5）拆除回轉(zhuǎn)塔身拆除回轉(zhuǎn)塔身和回轉(zhuǎn)上支座的連接螺栓，拆除回轉(zhuǎn)塔身，放至地面。

（6）拆卸駕駛室拆除駕駛室，放至地面。

（7）拆卸回轉(zhuǎn)總成拆除上、下回轉(zhuǎn)連接螺栓，將回轉(zhuǎn)上、下支座打開分次拆除，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至地面堆場。

（8）拆卸剩余標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及內(nèi)爬基礎(chǔ)節(jié)拆除塔式起重機(jī)塔身節(jié)，遇塔式起重機(jī)內(nèi)爬框，先拆內(nèi)爬框，然后繼續(xù)拆除塔身節(jié)，直至塔身節(jié)拆除結(jié)束。拆除的塔式起重機(jī)部件轉(zhuǎn)運(yùn)至地面堆場。

（三）塔式起重機(jī)安裝

N1塔式起重機(jī)QTP315和JCD260塔式起重機(jī)距離約16m，QTP315塔式起重機(jī)2倍率吊重8t，JCD260塔式起重機(jī)部件最重約平衡臂總成（8. 4t，起升機(jī)構(gòu)后裝）和回轉(zhuǎn)總成（8. 1t，上、下回轉(zhuǎn)打開分次裝），滿足JCD260塔式起重機(jī)部件安裝的吊重要求。STL420距離JCD260約19m，JCD260塔式起重機(jī)4倍率吊重14t，STL420塔式起重機(jī)部件最重為回轉(zhuǎn)總成（14.5t，需上、下回轉(zhuǎn)分開），滿足STL420塔式起重機(jī)部件安裝的吊重要求。

（1）安裝內(nèi)爬鋼梁和內(nèi)爬框

在上、下層基礎(chǔ)樓層將鋼梁按照圖紙平放在埋件或牛腿上，調(diào)整鋼梁的水平高誤差在1 /1000之內(nèi)。將鋼梁與埋件和牛腿或馬凳焊接連接。安裝內(nèi)爬框，并與支撐鋼梁螺栓連接，全部螺栓使用雙螺母。控制內(nèi)爬框的水平度在1 /1000之內(nèi)。

（2）吊裝內(nèi)爬節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

一次安裝內(nèi)爬節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，并保證內(nèi)爬節(jié)和內(nèi)爬鋼梁連接牢固可靠。

（3）吊裝回轉(zhuǎn)總成和駕駛室

先吊裝下回轉(zhuǎn)支座，用8根Φ70 x 125銷軸將其與塔身節(jié)銷連，并用安全銷Φ70 x 55緊固。吊裝上回轉(zhuǎn)支座時(shí)，用M27高強(qiáng)度螺栓將上、下回轉(zhuǎn)連接起來。

（4）安裝回轉(zhuǎn)塔身

將回轉(zhuǎn)塔身吊起，用M30 x160螺栓固定在回轉(zhuǎn)上。注意傾斜方向是平衡臂方向。

（5）安裝平衡臂在地面將平衡臂組裝好，在平衡臂兩端各系1根長繩，以便在地面上控制吊裝平衡臂的方向，同時(shí)防止與周圍建筑物相碰。將回轉(zhuǎn)調(diào)整好位置。用Φ28.0mm吊索將平衡臂吊離地面，組裝配重移動系統(tǒng)。配重移動系統(tǒng)安裝完畢后將平衡臂吊到安裝高度，吊起后使平衡臂略向前傾，到位后穿上上面的2個(gè)Φ20mm x 210mm銷軸，并用開口銷鎖住，下放平衡臂，以便銷上、下2只銷軸Φ20mm x 90mm，并插上開口銷，平衡臂安裝就位后拆除吊具。將起升機(jī)構(gòu)吊起，然后安裝至平衡臂上。

（6）安裝塔帽 將拉臂滑輪組和平衡臂拉桿與塔帽組裝好，整體吊裝，與回轉(zhuǎn)塔身用Φ80mm x350mm銷軸連接固定。

（7）穿繞鋼絲繩。

（8）安裝起重臂在地面組裝50m起重臂和相應(yīng)長度拉桿。拉桿組裝好后固定在大臂上弦桿上的拉桿架上，并將安全繩連接固定好。調(diào)整好回轉(zhuǎn)位置，50m起重臂重約6.24t。50m起重臂參考重心約在22.5 m處，現(xiàn)場吊裝時(shí)可適當(dāng)視情況調(diào)整。在起重臂兩端各系1根繩，以便在地面上控制吊裝起重臂的方向，同時(shí)防止與周圍建筑物相碰。吊起起重臂至銷節(jié)處，穿上Φ45mm x240mm銷軸并插上開口銷。此時(shí)起重機(jī)不要松鉤，開動變幅機(jī)構(gòu)，利用變幅鋼絲繩安裝好安全繩和拉桿。

（9）安裝配重 50m臂長時(shí)需用6塊配重共28. 6t，每塊4. 8t。

（10）塔式起重機(jī)空載試車 起升、變幅，并檢查運(yùn)行情況，要求塔式起重機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，無異常抖動，無異聲，鋼絲繩無繞頭。

（四）塔式起重機(jī)頂升

（1）JCD260塔式起重機(jī)內(nèi)爬流程

安裝第2道爬升框，并在第1道爬升框處安裝頂升機(jī)構(gòu)和止動裝置，將8塊楔塊插入第2道爬升框并穿上銷軸。配平塔式起重機(jī)，啟動頂升機(jī)構(gòu)，并密切觀察壓力表，當(dāng)壓力表壓力達(dá)到初頂升壓力時(shí)，暫停頂升。此時(shí)即可松掉特殊節(jié)與固定支腿的連接。然后繼續(xù)頂升到位，并將1. 5m節(jié)與第2道爬升框連接固定。待建筑物施工到一定高度，安裝第3道爬升框。

將頂升機(jī)構(gòu)從下爬升框處拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機(jī)構(gòu)，使油缸微微向上頂起，然后拆除特殊節(jié)與下爬升框的連結(jié)，并拆除下爬升框。再啟動頂升機(jī)構(gòu)，將塔式起重機(jī)頂升到位，并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與特殊節(jié)連結(jié)。待建筑物施工到一定高度，將己拆除的爬升框安裝在最上部。

將頂升機(jī)構(gòu)由原來位置拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機(jī)構(gòu)，使油缸微微向上頂起，拆除下爬升框與特殊節(jié)的連結(jié)，并拆除下爬升框，再次啟動頂升機(jī)構(gòu)，將塔式起重機(jī)頂升到位，并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與特殊節(jié)連接。

重復(fù)以上操作，直到塔式起重機(jī)到達(dá)施工的要求高度。

（2）STL420塔式起重機(jī)內(nèi)爬流程

爬升前，首先安裝第3道內(nèi)爬框，并在第2道爬升框處安裝頂升機(jī)構(gòu)。啟動頂升機(jī)構(gòu)，并密切觀察壓力表，當(dāng)壓力表壓力達(dá)到初頂升壓力時(shí)，暫停頂升。此時(shí)即可松掉內(nèi)爬節(jié)與內(nèi)爬框之間的頂緊裝置。然后繼續(xù)頂升到位，并將內(nèi)爬節(jié)與第2道爬升框連接固定。待建筑物施工到一定高度，安裝第4道爬升框。

將頂升機(jī)構(gòu)從下爬升框處拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機(jī)構(gòu)，使油缸微微向上頂起，然后拆除內(nèi)爬節(jié)與下爬升框的連結(jié)，并拆除下爬升框。再啟動頂升機(jī)構(gòu)，將塔式起重機(jī)頂升到位，并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與特殊節(jié)連結(jié)。待建筑物施工到一定高度，將己拆除的爬升框安裝在最上部。

將頂升機(jī)構(gòu)由原來位置拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機(jī)構(gòu)，使油缸微微向上頂起，拆除下爬升框與內(nèi)爬節(jié)的連結(jié)，并拆除下爬升框，再次啟動頂升機(jī)構(gòu)，將塔式起重機(jī)頂升到位，并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與內(nèi)爬節(jié)連結(jié)。

重復(fù)以上操作，直到塔式起重機(jī)到達(dá)施工的要求高度。

四、換塔效果

塔式起重機(jī)更換完成后，施工速度大大加快，為后期超高層趕工期創(chuàng)造了重要條件，且消除了原有塔式起重機(jī)的諸多安全隱患，也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

五、結(jié)語

整個(gè)換塔過程中，重難點(diǎn)在塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)和附著設(shè)計(jì)上，由于下層基礎(chǔ)己施工完畢，基礎(chǔ)采用穿墻螺栓和化學(xué)錨栓的形式進(jìn)行錨固，外部進(jìn)行馬凳或牛腿的連接，對結(jié)構(gòu)開孔的精確度要求較高。高空施工中，人員的安全問題尤為重要，安全措施也在其中發(fā)揮了重要作用。拆卸和安裝過程中塔式起重機(jī)廠家和現(xiàn)場總包安全人員全程監(jiān)督，確保了每一施工步驟的安全性。塔式起重機(jī)頂升后，底層基礎(chǔ)鋼梁通過外圍卸料平臺進(jìn)行周轉(zhuǎn)倒運(yùn)，以滿足塔式起重機(jī)的頂升。