大型內(nèi)爬塔吊在超高層建筑施工中的應(yīng)用

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1 工程概況

南京國(guó)際金融中心（圖1）位于南京新街口漢中路1號(hào)，建筑物地上52層，高度213 m，裙房高36 m。塔吊采用內(nèi)爬式使用，內(nèi)爬架間距15 m，共爬升10次。塔吊初始安裝高度45.6 m，最終吊鉤高度225 m。塔吊固定支腿安裝在預(yù)埋在核心筒內(nèi)部的構(gòu)件上，支腿上連接1.5 m特殊節(jié)。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，將塔吊定位于建筑物內(nèi)能覆蓋整個(gè)工程又不影響上部結(jié)構(gòu)施工的范圍內(nèi)，即塔吊定位在核心筒內(nèi)，由項(xiàng)目在混凝土剪力墻上增設(shè)的牛腿作為爬升的支撐點(diǎn)（圖2）。

圖1 南京國(guó)際金融中心

2 本工程塔吊技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

本項(xiàng)目要求塔吊安裝臂長(zhǎng)45 m，臂端起重質(zhì)量6 t，3.1～24.4 m半徑起重質(zhì)量12 t，塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及L68C節(jié)規(guī)格為2 000 mm×2 000 mm×3 000 mm，基礎(chǔ)節(jié)規(guī)格為2 000 mm×2 000 mm×7 500 mm，特殊節(jié)規(guī)格為2 000 mm×2 000 mm×1 500 mm。塔吊初始安裝高度45.6 m、內(nèi)爬架間距15 m，內(nèi)爬操作所需最小空間為2 580 mm×2 170 mm，安裝操作所需空間3 500 mm×2 900 mm，本塔吊最終鉤底高度為225 m。

圖2 本工程內(nèi)爬式塔吊平面布置示意

本工程技術(shù)難點(diǎn)在于：塔吊頂升框的安裝；塔吊爬升步驟組織；在超高層屋頂利用屋面塔吊拆卸內(nèi)爬塔吊。

3 內(nèi)爬塔吊的設(shè)計(jì)及施工

3.1 內(nèi)爬塔吊的基礎(chǔ)布設(shè)

跟施工中常見(jiàn)的附著式塔吊和獨(dú)立基礎(chǔ)塔吊不同，內(nèi)爬式塔吊一般被安裝在主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，如核心筒內(nèi)或其他根據(jù)塔機(jī)尺寸特別設(shè)置的開(kāi)間，其施工范圍是以塔吊中心為圓心的圓環(huán)。內(nèi)爬式塔吊是建筑高層化和密集化等原因的產(chǎn)物，其有效施工半徑大、施工空間大的特點(diǎn)使其避免了與鄰近建筑物或其他構(gòu)筑物發(fā)生碰撞所造成的安全隱患；可以爬升的塔身使得超高層建筑的建設(shè)成為可能[1,2]。內(nèi)爬式塔吊施工工藝流程大致為：塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)→塔吊安裝→塔吊頂升→吊裝→塔吊拆卸。

對(duì)高層及超高層建筑來(lái)說(shuō)，基坑深度大，一般具有3～5層的地下室。內(nèi)爬式塔吊是貫穿于建筑主體結(jié)構(gòu)的整個(gè)施工過(guò)程的，因此在地下室施工時(shí)就要安裝，所以塔吊基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是內(nèi)爬式塔吊爬升前的重要準(zhǔn)備工序。圖3為本工程內(nèi)爬式塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及塔吊附著在剪力墻上的布置。

圖3 內(nèi)爬式塔吊基礎(chǔ)及塔身布置示意

3.2 塔吊的安裝

塔吊安裝的順序?yàn)椋核醪考F(xiàn)場(chǎng)就位→預(yù)埋件安裝及基礎(chǔ)混凝土澆筑完畢→固定支腿安裝完畢→安裝1.5 m特殊節(jié)→依次安裝4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及1個(gè)L68C節(jié)→安裝頂升套架→安裝回轉(zhuǎn)支承→安裝駕駛室節(jié)→安裝塔頂→安裝平衡臂總成→平衡臂轉(zhuǎn)向→安裝起重臂總成→安裝配重→塔吊調(diào)試→試運(yùn)轉(zhuǎn)→頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及L68C節(jié)→安裝完畢待驗(yàn)收。

1）設(shè)備及輔助工具，塔吊安裝使用的繩索、卡具等輔助用具。

2）安裝爬升框前的準(zhǔn)備工作，檢查安裝空間是否能為爬升作業(yè)留出符合塔吊說(shuō)明書(shū)給出的最小要求（3 500 mm×2 900 mm）。檢查安裝爬升框部位的混凝土強(qiáng)度報(bào)告是否滿足及牛腿上平面是否平直。預(yù)埋件由鋼構(gòu)件加工廠制作完畢后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用汽車(chē)吊吊裝至主體結(jié)構(gòu)指定位置先進(jìn)行臨時(shí)固定，采用水準(zhǔn)儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行標(biāo)高、水平位置和水平度的校核，焊接應(yīng)該滿足塔吊安裝所要求的規(guī)定。圖4為內(nèi)爬升塔吊預(yù)埋件的焊接和安裝。

圖4 內(nèi)爬升塔吊預(yù)埋件的焊接和安裝

3）安裝塔吊頂升框（圖5）。頂升框架是由2根主梁和2根副梁組合相連而形成的整體，用軸銷(xiāo)與開(kāi)口銷(xiāo)固定，頂升框架主梁上設(shè)有塔機(jī)承重支承架和頂升油缸的固定支座（該支座供2套頂升油缸同時(shí)頂升），主梁上設(shè)有擱置爬爪；在頂升框架的四角裝有帶滑輪的支架和可調(diào)支架，作用是塔機(jī)爬升后用來(lái)引導(dǎo)或鎖定塔身。按先吊起前梁，后吊起后梁，再調(diào)整爬升框的步驟將3道爬升框安裝完畢（第1次爬升僅安裝2道爬升框，第2次爬升前安裝第3道爬升框，此后的爬升僅需將最下1道爬升框在程序中實(shí)施拆除操作并倒運(yùn)至最上1道爬升框即可）。

圖5 塔吊頂升框結(jié)構(gòu)示意

3.3 塔吊的爬升

1）塔吊驗(yàn)收合格后，開(kāi)始進(jìn)行頂升作業(yè)，第1次爬升（第1次爬升僅安裝2道爬升框）操作程序：

（1）在最下1道爬升框上安裝頂升機(jī)構(gòu)，操作泵站，使頂升橫梁的掛靴插入塔身頂升耳座下部，在掛靴側(cè)插入安全銷(xiāo)；

（2）啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)，密切觀察壓力表，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，暫停頂升；

（3）拆除1.5 m特殊節(jié)與固定支腿間的連接銷(xiāo)，將支承板安裝在1.5 m特殊節(jié)上；

（4）將支承座安裝在頂升機(jī)構(gòu)所在的爬升框上；

（5）啟動(dòng)泵站，將塔吊微微頂起，同時(shí)拔出頂升機(jī)構(gòu)所在的爬升框的8個(gè)楔塊，每個(gè)楔塊用2個(gè)銷(xiāo)與爬升框相連接，構(gòu)成頂升導(dǎo)向；

（6）操縱泵站，將塔吊頂起，注意頂升高度和速度，直至爬升框上的止動(dòng)裝置卡入塔身頂升耳座；

（7）操作泵站，使油缸卸載，抽出掛靴安全銷(xiāo)，將油缸支架的操作手柄向下壓，使油缸脫離塔身，支承在油缸支架上；

（8）操作泵站，使油缸回縮到能使頂升橫梁插入下面1個(gè)頂升耳座的位置；

（9）將油缸支架的操縱桿向上提，使油缸-頂升橫梁靠向塔身，操作泵站，使油缸伸出，直到頂升橫梁的掛靴插入塔身頂升耳座下部，在掛靴側(cè)插入安全銷(xiāo)；

（10）重復(fù)以上2個(gè)步驟，直至塔身底部1.5 m特殊節(jié)上安裝的支承板上的孔能夠與支承座連接為止；

（11）觀察最上1道爬升框與塔身的相對(duì)位置，使其支承的位置必須位于該L68C節(jié)的正中節(jié)點(diǎn)處。否則，應(yīng)用頂升機(jī)構(gòu)調(diào)整塔身上下，直到滿足以上要求；

（12）將支承板與支承座銷(xiāo)接。操作泵站，使油缸緩慢回縮，使支承裝置完全承力。拔出頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框及最上部爬升框與楔塊之間的軸銷(xiāo)，使楔塊均勻楔入；

（13）執(zhí)行步驟（7），拆除止動(dòng)裝置，卸去配平載荷，塔吊恢復(fù)使用。至此，第1次爬升結(jié)束。

2）第2～10次爬升：將前1次爬升安裝的頂升機(jī)構(gòu)，移到其上1道爬升框上安裝好，并安裝最上1道爬升框。此時(shí)，頂升機(jī)構(gòu)位于中間1道爬升框．可按照第1次爬升的程序進(jìn)行（圖6）。

圖6 塔吊安裝及爬升后的現(xiàn)場(chǎng)

3.4 塔吊的拆除

塔機(jī)為內(nèi)爬式使用，其拆除必須借助安裝在建筑物屋頂?shù)脑O(shè)備進(jìn)行。拆除時(shí)需使用WQ10及WQ2屋面吊。拆除方案為：清理頂層屋面，利用內(nèi)爬式塔吊安裝屋面吊→利用屋面吊拆除內(nèi)爬塔機(jī)駕駛室及平臺(tái)→內(nèi)爬塔機(jī)降節(jié)作業(yè)→利用屋面吊拆除平衡臂及平衡臂配重、起重臂、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、內(nèi)爬框和支承鋼梁→安裝第2臺(tái)屋面吊，拆除第1臺(tái)屋面吊→設(shè)置獨(dú)角桅桿，拆除第2臺(tái)屋面吊→拆除作業(yè)完畢，清理現(xiàn)場(chǎng)[3,4]。

1）利用內(nèi)爬升塔吊吊裝WQ10屋面吊，利用WQ10屋面吊吊裝WQ2屋面吊。WQ10屋面吊需由項(xiàng)目安排增設(shè)2根固定在屋面上的400 mm×400 mm的H型鋼梁，屋面吊的4個(gè)支點(diǎn)座固定在這2根鋼梁上，然后安裝底座；

2）調(diào)正四支腿底板，使4只地腳的整體水平允差沿對(duì)角線方向不得大于1 mm；

3）將底板與增設(shè)的梁做周圈焊接，并增設(shè)筋板；

4）將下支座用內(nèi)爬升塔吊吊到底座上，安裝回轉(zhuǎn)支撐，再裝上支座，以上2步皆用高強(qiáng)螺栓固定，預(yù)緊力矩達(dá)到1 500 kN·m，完成后檢查所有螺栓的緊固情況；

5）開(kāi)始安裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，把回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在上支座的后側(cè)面，保證回轉(zhuǎn)小齒圈與回轉(zhuǎn)支承的中心線平行，其嚙合面不得小于70%；

6）吊裝平衡臂，平衡臂銷(xiāo)軸必須安裝開(kāi)口銷(xiāo)。將起重機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)安裝就位到平衡臂上，檢查各減速箱的油位情況；

7）前撐桿、后拉桿、起重臂等安裝，起重臂與上支座連接點(diǎn)用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑；

8）按電氣設(shè)備布置圖安裝電氣元件及連接線路并調(diào)試電氣系統(tǒng)；

9）穿繞鋼絲繩，對(duì)鋼絲繩軋頭應(yīng)按規(guī)定方法卡緊，螺母不得松動(dòng)。最后安裝配重塊；

10）安裝完畢后，全面檢查各機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備，使各系統(tǒng)正常，起扳吊臂，進(jìn)行各部動(dòng)作試驗(yàn)；

11）在拆除完內(nèi)爬升塔吊后，安裝WQ2屋面吊，WQ2安裝方法同上；

12）用WQ2屋面吊拆除WQ10屋面吊，最后用獨(dú)角桅桿拆除WQ2，并用垂直電梯將WQ2部件運(yùn)至地面。

4 內(nèi)爬塔吊施工過(guò)程注意事項(xiàng)

1）內(nèi)爬塔吊本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，單次爬升后，都要重新檢查基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、垂直度等的變化情況。

2）爬升框安裝完畢到爬升之前這段時(shí)間內(nèi)，塔吊不能吊重物，以免標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與爬升框之間的距離不均，導(dǎo)致爬升困難。

3）塔機(jī)在頂升過(guò)程中必須鎖住回轉(zhuǎn)制動(dòng)器，禁止做回轉(zhuǎn)動(dòng)作。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)南京國(guó)際金融中心工程中內(nèi)爬塔吊的技術(shù)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)內(nèi)爬塔吊不需要專(zhuān)門(mén)的基礎(chǔ)，可節(jié)約混凝土、鋼筋及人工費(fèi)用等；無(wú)需專(zhuān)門(mén)的撐桿、拉桿及附墻框架體系，同時(shí)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，僅需基本段即可；內(nèi)爬塔吊不占施工場(chǎng)地，適宜城中鬧市區(qū)、臨街建筑和場(chǎng)地狹窄的工程，為城市市中心的類(lèi)似工程提供了更為可行的方案[5-8]。