高層建筑施工群塔作業(yè)防碰撞技術(shù)案例分析

賴吉洋，藍(lán)若天，李義恒，林益帆

（1、中建四局華南建設(shè)有限公司 廣州510663；2、中國(guó)建筑第四工程局有限公司 廣州510665）

1 工程概況

某住宅項(xiàng)目建筑面積489 400 m2，占地面積127 000 m2，地下1 層、地上32 層，地下室層高6 m、地上首層5.2 m、標(biāo)準(zhǔn)層3 m 層高，建筑高度99.20 m，共有15 棟高層住宅、15 棟別墅、1 棟商業(yè)樓、1 棟幼兒園組成。為滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，共布置了14臺(tái)塔吊。而在本項(xiàng)目西南面緊鄰的有一在建學(xué)校項(xiàng)目，其建筑物主要為高度20～30 m 的教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、宿舍樓等，共布置了5臺(tái)塔吊。

本項(xiàng)目樓層高度相近、布置的塔吊數(shù)量多、交叉作業(yè)區(qū)域多，從圖1 來看，項(xiàng)目對(duì)學(xué)校呈半包圍狀，且臨近紅線的10#、11#、12#、13#、17#、18#、19#住宅樓距學(xué)校項(xiàng)目的建筑物僅24 m，兩個(gè)項(xiàng)目同時(shí)在建，與之交叉作業(yè)情況也較多，塔吊的防碰撞管理存在一定難度，施工單位對(duì)塔吊使用各階段、環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，確保塔吊安全使用。

2 平面策劃階段

圖1 塔吊平面布置Fig.1 Layout of Tower Cranes

在布置塔吊時(shí)，除了滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求，遵照《塔式起重機(jī)安全規(guī)程：GB 5144-2006》“兩臺(tái)塔機(jī)之間的最小架設(shè)距離應(yīng)保證處于低位的塔機(jī)的臂端部與另一臺(tái)塔機(jī)的塔身之間至少有2 m 的距離”、“塔機(jī)的尾部與周圍建筑物機(jī)器外圍施工設(shè)施之間的安全距離不小于0.6 m”［1］的規(guī)定外，還應(yīng)考慮塔吊安拆時(shí)，周圍建筑物是否對(duì)大臂和平衡臂的升降形成障礙。

另外，塔吊應(yīng)盡可能覆蓋本項(xiàng)目施工范圍，避免靠近用地紅線［2］，一是考慮充分利用塔吊、提高使用效率、方便現(xiàn)場(chǎng)施工，二也是從安全使用角度出發(fā)，若覆蓋紅線外過多，易受紅線外施工限制，施工進(jìn)度一旦超過本項(xiàng)目，紅線外建筑物高度超出塔吊大臂，則塔吊大臂存在與該建筑物發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

本項(xiàng)目12#住宅樓先于學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓開工，12#樓塔吊為“中建”牌TC6013 型，最大獨(dú)立安裝高度為41 m，實(shí)際初始安裝高度為34 m，原計(jì)劃在8 層安裝第一道附墻。受項(xiàng)目資金不到位影響，12#樓停工2 個(gè)月，期間學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓正常施工。12#樓復(fù)工后，施工至結(jié)構(gòu)6層時(shí)，實(shí)驗(yàn)樓的施工進(jìn)度大大超出預(yù)期，12#樓塔吊大臂已制約實(shí)驗(yàn)樓的結(jié)構(gòu)施工，頂升工作迫在眉睫，否則將影響實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)度，對(duì)其他項(xiàng)目造成影響。但由于兩臺(tái)塔吊大臂垂直距離僅5 m，若12#樓塔吊頂升一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（即4 m）達(dá)到最大獨(dú)立起升高度41 m，則必然存在大臂碰撞隱患，如圖2所示。

圖2 塔吊垂直關(guān)系示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Vertical Relationship of Tower Cranes

由于打亂了一般塔吊從高到低、依次升節(jié)的次序安排［3］，需調(diào)整12#樓塔吊附著方案，在5層提前安裝1道臨時(shí)附著，隨后根據(jù)說明書頂升6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)至60 m，待8 層結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，安裝原計(jì)劃的第1 道附著。然后將5 層的臨時(shí)附著拆除，安裝在14 層作為第2 道附著，后續(xù)的附著按原計(jì)劃進(jìn)行。此方案在確保安全、進(jìn)度的前提下，不增加塔吊附著數(shù)量，為比較經(jīng)濟(jì)的方案。

3 關(guān)注第1道附著位置

本項(xiàng)目2#、3#、12#、13#樓均為地下1 層、地上32 層結(jié)構(gòu)，戶型大體相似、總高度一致，4 棟樓平面上呈四邊形分布，先后間隔1 個(gè)月陸續(xù)開工，各布置了1 臺(tái)60 m 臂長(zhǎng)塔吊，四臺(tái)塔吊交叉重合區(qū)域較多，如圖3所示。

按塔吊使用說明書，各臺(tái)塔吊均可在8、14、20、26、32 層安裝附著。但結(jié)合平面布置情況，若按此方案，當(dāng)塔吊達(dá)到最終安裝高度時(shí)，4臺(tái)塔吊大臂幾乎在一個(gè)水平標(biāo)高，垂直距離無法滿足《塔式起重機(jī)安全規(guī)程：GB 5144-2006》的要求。因此，在安裝第1 道附著時(shí)，應(yīng)對(duì)附近塔吊進(jìn)行綜合分析，首先從塔吊最終安裝高度入手計(jì)算［4］，然后結(jié)合說明書以最經(jīng)濟(jì)附著方案，依次往下排列附著點(diǎn)位置，規(guī)劃好第1道附著位置并及時(shí)安裝，在不增加附著數(shù)量，選擇較經(jīng)濟(jì)的方案的同時(shí)，消除后期塔吊大臂碰撞隱患。

圖3 局部塔吊平面位置示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Plane Position of Local Tower Cranes

4 注意外架懸挑層位置及施工進(jìn)度配合

本項(xiàng)目高層住宅標(biāo)準(zhǔn)層工期約為6 d/層，在4 層以上搭設(shè)型鋼懸挑腳手架，一次懸挑高度為18 m，立桿長(zhǎng)為6 m，接長(zhǎng)采用對(duì)接方式。

塔吊初始安裝高度為40 m，按照《施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備檢查技術(shù)規(guī)范：JGJ 160-2016》規(guī)定，“對(duì)小車變幅的塔機(jī)，當(dāng)?shù)蹉^裝置頂部升至小車架下端的最小距離為800 mm 處時(shí)，應(yīng)能立即停止起升運(yùn)動(dòng)，但應(yīng)有下降運(yùn)動(dòng)”［5］，此起升限位加上吊鉤高度、鋼絲繩長(zhǎng)度及所吊材料設(shè)備，大臂下端距吊物下端至少8 m，如圖4所示。

圖4 塔吊與腳手架垂直關(guān)系示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Vertical Relationship between Tower Cranes and Scaffolding

根據(jù)塔吊使用說明書，第1 道附著可以安裝在8層墻柱。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)施工至9 層梁板時(shí)，由于外架防護(hù)高度至少超出作業(yè)面1.2 m，因此所吊運(yùn)的材料設(shè)備無法順利放置在作業(yè)面，只能冒險(xiǎn)、在外架上開口讓材料設(shè)備進(jìn)入，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，而遇到體積更龐大的布料機(jī)時(shí)，更是無計(jì)可施。

考慮到混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)齡期，一般在8 層墻柱澆筑7 天后才能達(dá)到混凝土的強(qiáng)度要求，即最早要在10層梁板澆筑完后才能安裝附著桿。此時(shí)，也必然會(huì)出現(xiàn)第二懸挑段的立桿與塔吊大臂碰撞的問題。而外架懸挑段高度一般與塔吊附著點(diǎn)的距離相同均為18 m左右，所以，每一道附著位置均會(huì)出現(xiàn)類似問題。群塔安裝最重要、最關(guān)鍵的階段為群塔附著、加節(jié)、頂升階段［6］。因此，在擬定腳手架方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮塔吊的構(gòu)造使用、現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度配合情況，通過調(diào)整懸挑層位置或者懸挑段高度，也可以通過調(diào)整附著點(diǎn)位置或者間距，選擇經(jīng)濟(jì)性較好的方案，減少因各專業(yè)、工種配合不到位造成的進(jìn)度延誤，同時(shí)也避免塔吊碰撞施工材料、設(shè)施的隱患。

5 總結(jié)

除了上述情形外，消除群塔碰撞隱患，還可以采用截短塔吊大臂、安裝塔吊集群安全作業(yè)智能控制系統(tǒng)等技術(shù)措施［7］，在現(xiàn)場(chǎng)管理上遵循“五讓”原則（后塔讓先塔、低塔讓高塔、動(dòng)塔讓靜塔、輕塔讓重塔）［8，9］。本文僅以本項(xiàng)目布置的一種型號(hào)的塔吊進(jìn)行論述，實(shí)際施工中，由于各臺(tái)塔吊型號(hào)不一，其標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度、獨(dú)立高度、自由高度、附著高度等可能存在差異，會(huì)遇到更多的問題［10］。筆者認(rèn)為，塔吊布置是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)、對(duì)土建技術(shù)人員的要求較高的工作，要求對(duì)塔吊的構(gòu)造、現(xiàn)場(chǎng)策劃有一定的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備，其關(guān)鍵點(diǎn)在于保證安拆及使用安全、避免平面位置和垂直高度上的碰撞，同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)使用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益較大、施工進(jìn)度較快。