新型“爬式”架橋機(jī)在大型倉儲建筑施工中的創(chuàng)新應(yīng)用

陳萬里 余 震 吳堅(jiān)榮

中天建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 杭州 310008

隨著大型倉儲項(xiàng)目的不斷增加，大跨度超重梁吊裝逐漸成為施工中常會遇到的情況。傳統(tǒng)塔吊及汽車吊的吊裝工藝施工成本高、安全隱患大、施工進(jìn)度慢，因此急需探索一種新的吊裝施工機(jī)械及方法來解決這一難題。新型“爬式”架橋機(jī)的應(yīng)用成為這一領(lǐng)域的技術(shù)突破，極大提高了吊裝效率及安全性，是一項(xiàng)重大的技術(shù)革新[1-8]。

1 項(xiàng)目背景

嘉浩冷鏈物流基地項(xiàng)目總承包工程為大型倉儲物流項(xiàng)目（圖1）。項(xiàng)目由3個倉庫組成，主體共2層，局部4層。一層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，層高為10.64 m；二層為鋼結(jié)構(gòu)排架，二層梁板全部采用PC構(gòu)件進(jìn)行裝配施工，所用的PC構(gòu)件全部在施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)澆預(yù)制（其中梁采用原位預(yù)制方式，疊合板采用集中預(yù)制方式）。

圖1 嘉浩冷鏈物流基地項(xiàng)目效果圖

據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目1#庫預(yù)制梁總量372根，2#庫預(yù)制梁總量426根，3#庫預(yù)制梁總量281根；1#庫疊合板總量1 386塊，2#庫疊合板總量1 557塊，3#庫疊合板總量1 034塊。其中以梁質(zhì)量最重，單根質(zhì)量最重達(dá)15.032 t，吊裝難度極大。

若PC梁采用塔吊吊裝，塔吊位置選擇困難且吊裝效率低；同時(shí)因構(gòu)件單個質(zhì)量大，現(xiàn)場塔吊需大面積布置，數(shù)量需求大；市場上大型塔吊供不應(yīng)求，租賃困難。本項(xiàng)目框架柱密集，同時(shí)PC梁采用原位預(yù)制，若采用汽車吊進(jìn)行吊裝，則受吊裝半徑和高度的限制，只能在庫區(qū)周邊運(yùn)轉(zhuǎn)，吊裝效率極低。

針對以上吊裝難度大及工期要求緊的突出問題，項(xiàng)目部仔細(xì)研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙及倉儲項(xiàng)目特點(diǎn)，策劃PC結(jié)構(gòu)吊裝方案，決定采用定制的新型“爬式”架橋機(jī)（架梁機(jī)，以下統(tǒng)稱架橋機(jī)）進(jìn)行吊裝。同時(shí)進(jìn)行了效益初步分析（表1）。

表1 架橋機(jī)與汽車吊吊裝效益分析（梁吊裝）

根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，架橋機(jī)雖一次性投入大，但可以重復(fù)利用，殘值大，以60%殘值進(jìn)行計(jì)算，在本工程中架橋機(jī)損耗為160萬元×0.4=64萬元，架橋機(jī)綜合效益優(yōu)于汽車吊，在PC梁吊裝施工應(yīng)用中具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2 架橋機(jī)設(shè)計(jì)

TPJ20“爬式”架橋機(jī)是根據(jù)本項(xiàng)目獨(dú)立柱間距、PC梁尺寸、質(zhì)量等具體施工要求設(shè)計(jì)的專用架橋機(jī)。

架橋機(jī)設(shè)備主要由底盤、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、主梁、提升機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)、前后支腿、配重以及電氣系統(tǒng)組成。 底盤由4根支腿（其中2根固定，2根可活動）和底座組成，底盤支撐在墩柱頂上。前、后支腿支撐在已吊裝混凝土梁上，用于過孔移位。前支腿是專為倒運(yùn)底盤支腿和簡支吊梁而設(shè)計(jì)的，是倒退工況時(shí)主臂前端的支點(diǎn)。前支腿與主臂前端采用栓接，僅起支撐作用，變跨施工時(shí)拆除螺栓更換支點(diǎn)位置即可。

本設(shè)備可實(shí)現(xiàn)懸臂吊梁360°全回轉(zhuǎn)，架橋機(jī)支腿間距11.0～12.5 m，吊臂總長30 m，可以覆蓋支撐框架周邊一個跨距。設(shè)備可以縱向移動過孔（架橋機(jī)縱向移位），也可以橫向移動變幅（橫移變幅過程相當(dāng)于3次縱移過孔過程，操作基本相同）。架橋機(jī)設(shè)備圖樣及模型如圖2～圖5所示。

圖2 架橋機(jī)俯視圖

圖3 架橋機(jī)剖面

圖4 架橋機(jī)底板

圖5 架橋機(jī)前后支腿

3 整體吊裝工藝流程

倉庫架橋機(jī)施工關(guān)鍵工藝主要為吊梁（簡支吊梁與懸臂吊梁）、縱移過孔、橫移變幅等動作。

3.1 整體吊裝工藝流程

調(diào)整架橋機(jī)姿態(tài)，準(zhǔn)備簡支吊梁（最遠(yuǎn)吊梁工況）→前支腿及墊梁錨固支撐墩柱頂上→簡支吊裝最遠(yuǎn)處3根PC梁→主臂尾部掛上外部大配重→主臂后退4 m→調(diào)整架橋機(jī)姿態(tài),準(zhǔn)備懸臂吊梁→懸臂工況吊裝相鄰3個節(jié)間框內(nèi)剩余混凝土梁→卸下外部大配重→底盤及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)縱移過孔→主臂向前縱移12 m→縱移過孔結(jié)束，調(diào)整好架橋機(jī)姿態(tài)，進(jìn)入下一個工作循環(huán)流程。

3.2 整體吊裝順序設(shè)計(jì)

第1步：架橋機(jī)安裝，吊裝相鄰3個節(jié)間框內(nèi)框架梁。

第2步：完成縱移過孔。

第3步：按照架橋機(jī)提梁步驟，依次吊裝相鄰3個節(jié)間框內(nèi)框架梁。

第4步：縱移過孔并吊裝框架梁，完成第1次橫移過孔，吊裝橫移范圍梁。

第5步：完成第2次橫移過孔，吊裝橫移前方間框內(nèi)混凝土梁。

第6步：完成第3次橫移過孔，吊裝橫移前方節(jié)間框內(nèi)混凝土梁。

第7步：橫移變幅完成，架橋機(jī)調(diào)整，準(zhǔn)備下一循環(huán)。

4 構(gòu)件吊裝工藝流程

4.1 簡支吊梁施工流程

施工現(xiàn)場架橋機(jī)安裝完成或過孔完成即可開始簡支吊梁，簡支吊梁前需保證柱頂上已完成畫線，施工流程為：

1）調(diào)整架橋機(jī)姿態(tài)，架橋機(jī)回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)水平；后支腿底部法蘭拆開，下部結(jié)構(gòu)臨時(shí)固定在混凝土梁上；前支腿支撐在前墊梁上，前墊梁與柱頂鋼筋錨固；利用前支腿頂升使主臂基本水平。

2）預(yù)制梁起吊，鏈條走行機(jī)構(gòu)驅(qū)動起重小車到前支腿處預(yù)制梁上方，卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動起重吊鉤下放到預(yù)制梁上，并與預(yù)制梁吊裝扁擔(dān)連接，預(yù)制梁兩端系上纜風(fēng)繩，由兩人通過纜風(fēng)繩控制混凝土梁起吊過程中的姿態(tài)。

3）卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動起重吊鉤上升，如上升過程中與柱頂牛腿干涉，則需將混凝土梁旋轉(zhuǎn)一定角度，或者通過鏈條走行機(jī)構(gòu)驅(qū)動起重小車向后走行一定距離，混凝土梁起升到安裝高度后，通過起重小車走行以及纜風(fēng)繩的牽引將混凝土梁調(diào)整到安裝位置。

4）進(jìn)行混凝土梁定位、涂膠、安裝固定。

5）解除起重小車吊鉤，收縮前支腿，使前支腿懸空，解除前墊梁約束。

6）起重小車走行到前墊梁處，將其吊起，向前走行約0.5 m以避開前支腿，再起升到最高處，前墊梁底部支撐拆開放在墊梁內(nèi)，保證前墊梁不影響旋轉(zhuǎn)過程。

7）解除回轉(zhuǎn)鎖定，驅(qū)動回轉(zhuǎn)電機(jī)使主臂旋轉(zhuǎn)90°，到達(dá)另外一個簡支吊梁位置；安裝好前墊梁支撐，起重小車下放前墊梁并安裝好。

8）前支腿支撐在前墊梁上，頂升前支腿使主臂基本水平；重復(fù)吊裝，吊裝第2根混凝土梁；關(guān)鍵操作步驟模型及現(xiàn)場實(shí)景如圖6～圖8所示。

圖6 架橋機(jī)姿態(tài)調(diào)整模型

圖7 框架梁起吊過程姿態(tài)調(diào)整模型

圖8 吊裝過程梁姿態(tài)調(diào)整實(shí)景

4.2 懸臂吊梁工藝流程

1）簡支吊梁完成后，收縮前支腿，利用起重小車將前墊梁吊回到起升位置并安裝好。

2）起重吊鉤鉤住前支腿，驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使主臂尾端回轉(zhuǎn)到大配重的位置，拆除小配重與主臂連接，將小配重下放到大配重上并連接好，然后起升配重，使之與主臂連接；此步驟亦可在架橋機(jī)過完孔后進(jìn)行。

3）驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使前支腿回到前墊梁安裝位置，將前支腿與混凝土預(yù)制梁臨時(shí)錨固，拆除前支腿上部扁擔(dān)梁的法蘭，收縮前支腿，使之與主臂脫離。

4）連接后支腿底部法蘭，并將后支腿墊梁提升100～200 mm。

5）驅(qū)動液壓走行機(jī)構(gòu)使主臂向后縱移4 m，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于主臂懸臂吊梁站位處（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中心距主臂后端部13 m），準(zhǔn)備懸臂吊梁。

6）梁起吊及安裝過程與簡支吊梁提升安裝過程一致，此處不再贅述。

5 架橋機(jī)移位流程

1）懸臂吊梁完成后，旋轉(zhuǎn)架橋機(jī)主臂，使大配重到達(dá)下放位置，之后吊鉤也可鉤住支撐架端部后側(cè)，解除配重與主臂的連接，驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)將配重下放到地面，解除大配重與小配重的連接，再將小配重升起后與主臂進(jìn)行連接。

2）驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使主臂回正，驅(qū)動液壓走行機(jī)構(gòu)使主臂向前縱移4 m，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于主臂簡支吊梁站位處（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中心距主臂后端部9 m）。

3）連接前支腿上部橫梁，頂升前支腿，使主臂基本水平；支撐后支腿墊梁，并將其與混凝土梁上鋼筋錨固。

4）解除底盤中支腿與墩柱頂之間的約束，用千斤頂頂升前、后支腿高約50 mm并承載；連接好柱腳提升裝置，拔出鎖定銷軸，再通過起重小車走行提升柱腳，柱腳提升時(shí)可能出現(xiàn)卡阻情況，需用大錘震動以使其順利提起；柱腳提起后需在柱腳上插入鎖定鋼筋。解除起重小車上柱腳提升裝置的連接，將起重小車開到主臂前端。

5）驅(qū)動液壓走行機(jī)構(gòu)使底盤縱移到位。

6）連接柱腳提升裝置與起重小車，下放底盤中支腿的柱腳并安裝鎖定，再將底盤中支腿與墩柱頂錨固。每一幅最后一次過孔時(shí)，底盤縱移完成后，需將柱腳螺紋擰至無間隙后提升1.35 m或者提升后卸去柱腳下部節(jié)段，然后底盤向橫移變幅方向旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)柱腳提升裝置不能使用，需2～3個人利用牽引繩緩慢下放柱腳（或用塔機(jī)下放柱腳）。設(shè)備在塔機(jī)工作區(qū)域內(nèi)時(shí)也可不旋轉(zhuǎn)底盤，用塔機(jī)提升柱腳即可。

7）用千斤頂將前、后支腿依次卸載，底盤中支腿承載并與墩柱頂錨固。

8）解除前墊梁與墩柱頂約束，收縮前支腿，解除前支腿與前墊梁連接，利用起重吊鉤掛起前墊梁，起重小車向前走行約0.5 m后提起前墊梁。

9）解除后墊梁與混凝土梁的約束，收縮后支腿螺桿，使之將后墊梁掛起（利用手拉葫蘆協(xié)助）。

10）驅(qū)動液壓走行機(jī)構(gòu)使主臂向前縱移12 m，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于主臂簡支吊梁站位處（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中心距主臂后端部9 m）。

11）用起重小車將前支腿墊梁安裝到前方柱頂上；調(diào)整主臂位置，使前支腿支撐在前墊梁上，頂升前支腿使主臂基本水平；后支腿墊梁落在混凝土梁上臨時(shí)固定。

12）縱移過孔結(jié)束，進(jìn)入下一工作循環(huán)流程。移位關(guān)鍵流程如圖9～圖13所示。

圖9 前支腿與前墩柱錨固

圖10 后支腿與后墩混凝土梁錨固

圖11 底盤縱移

圖12 底盤中支腿與墩柱頂錨固

圖13 驅(qū)動牽引機(jī)構(gòu)使主梁縱移到位

6 結(jié)語

本工程通過新型“爬式”架橋機(jī)在大型倉儲建筑施工中的創(chuàng)新應(yīng)用，提高了吊裝及安裝效率。

實(shí)踐證明，架橋機(jī)的創(chuàng)新應(yīng)用可以顯著節(jié)省施工成本，減少施工安全隱患，提高施工進(jìn)度。這一創(chuàng)新，引領(lǐng)了倉儲物流項(xiàng)目施工技術(shù)的發(fā)展，突破施工技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，可廣泛地在大面積、大跨度、大層高廠房及倉儲類建筑的PC梁吊裝施工中進(jìn)行推廣，提高了核心競爭力，為日后相類似項(xiàng)目的施工提供了經(jīng)驗(yàn)。