淺析塔機(jī)轉(zhuǎn)換技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

楊書強(qiáng)，童 凡，楊 浩，李 剛

(江蘇中建達(dá)豐機(jī)械工程有限公司，北京 100012)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市商業(yè)綜合體、超高層建筑、PC 裝配式建筑等項(xiàng)目逐漸增多，結(jié)構(gòu)體系越來(lái)越復(fù)雜，地下結(jié)構(gòu)以及地上結(jié)構(gòu)施工難度和工期也隨之增長(zhǎng)，塔機(jī)使用工期和租賃費(fèi)用也隨之增長(zhǎng)。

目前，大部分項(xiàng)目降低塔機(jī)租賃費(fèi)用的方法基本都是從塔機(jī)布置方案入手，通過(guò)塔機(jī)轉(zhuǎn)換技術(shù)優(yōu)化塔機(jī)布置方案，則可提高塔機(jī)利用率，降低施工成本。

1 塔機(jī)布置概況

塔機(jī)布置一般考慮塔機(jī)的覆蓋范圍及范圍吊重、堆場(chǎng)位置、性能參數(shù)、塔機(jī)與結(jié)構(gòu)關(guān)系、安拆條件、附著位置、群塔關(guān)系等因素。

以塔機(jī)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系取板式樁基礎(chǔ)為例說(shuō)明：塔機(jī)基礎(chǔ)樁中心至承臺(tái)邊緣的距離不應(yīng)小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，塔機(jī)基礎(chǔ)承臺(tái)不能與結(jié)構(gòu)承臺(tái)沖突，塔身應(yīng)避開(kāi)結(jié)構(gòu)的梁、豎向構(gòu)件、后澆帶等結(jié)構(gòu)，塔身距離結(jié)構(gòu)的距離滿足說(shuō)明書規(guī)定等要求。

塔機(jī)布置方案分為全施工階段方案以及分施工階段方案。全施工階段方案是指整個(gè)工程施工全過(guò)程中采用一種塔機(jī)布置方案；分施工階段方案是指整個(gè)工程施工全過(guò)程中地下結(jié)構(gòu)、地上結(jié)構(gòu)采用不同的塔機(jī)布置方案，一般地下結(jié)構(gòu)施工選擇較小塔機(jī)，吊裝地下室鋼筋、模板等較小重物；地上結(jié)構(gòu)施工選擇大塔機(jī)，吊裝結(jié)構(gòu)鋼柱、鋼梁、PC 結(jié)構(gòu)墻體等。

2 塔機(jī)轉(zhuǎn)換形式及優(yōu)缺點(diǎn)

塔機(jī)轉(zhuǎn)換原則為小塔轉(zhuǎn)大塔，塔機(jī)基礎(chǔ)按大塔機(jī)設(shè)計(jì)，根據(jù)施工要求可先安裝小塔機(jī)后安裝大塔機(jī)進(jìn)行施工。塔機(jī)轉(zhuǎn)換一般以3 種形式為主：同截面轉(zhuǎn)換、異截面轉(zhuǎn)換以及異基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換，其中截面是指預(yù)埋支腿組成的塔身截面。

2.1 同截面轉(zhuǎn)換

同截面轉(zhuǎn)換是指塔身采用引進(jìn)的法國(guó)波坦片式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塔機(jī)，其基礎(chǔ)預(yù)埋采用D69 型預(yù)埋支腿（圖1）或預(yù)埋節(jié)可直接安裝起重力矩在QTZ125～QTZ350 范圍內(nèi)的塔機(jī)。

靜脈血栓發(fā)生部位依次為：小腿肌間靜脈36例，脛后靜脈30例，腘靜脈23例，腓靜脈18例，股淺靜脈15例，股總靜脈9例，大隱靜脈8例，股下肢靜脈7例，小隱靜脈3例。

圖1 D69型預(yù)埋支腿

同截面轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是大小塔機(jī)可直接轉(zhuǎn)換，無(wú)須加工轉(zhuǎn)換裝置，其缺點(diǎn)是僅限于使用片式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的塔機(jī)且起重力矩在QTZ125～QTZ350 范圍內(nèi)的塔機(jī)。

2.2 異截面轉(zhuǎn)換

異截面轉(zhuǎn)換是指兩種型號(hào)的塔機(jī)預(yù)埋支腿或預(yù)埋節(jié)截面不一致，其塔機(jī)基礎(chǔ)與塔身之間采用異截面轉(zhuǎn)換節(jié)、轉(zhuǎn)換鋼平臺(tái)或者雙預(yù)埋節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換（圖2～圖3）。

圖2 異截面轉(zhuǎn)換節(jié)

圖3 轉(zhuǎn)換鋼平臺(tái)

圖4 雙預(yù)埋節(jié)

異截面轉(zhuǎn)換的缺點(diǎn)是產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)換構(gòu)件加工費(fèi)，優(yōu)點(diǎn)是除雙預(yù)埋節(jié)之外，轉(zhuǎn)換節(jié)或者轉(zhuǎn)換鋼平臺(tái)可以重復(fù)利用，提高利用率。

2.3 異基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換

異基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換是指項(xiàng)目施工過(guò)程中，塔機(jī)無(wú)法在一個(gè)位置就能完成整個(gè)工地的吊裝工作，在施工至某個(gè)節(jié)點(diǎn)后拆除現(xiàn)有的塔機(jī)再安裝至另外的塔機(jī)基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行施工。

3 塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

塔機(jī)轉(zhuǎn)換技術(shù)適用于深基坑項(xiàng)目，其塔機(jī)基礎(chǔ)一般采用由混凝土承臺(tái)、格構(gòu)式鋼柱、型鋼支撐以及灌注樁組成的組合式基礎(chǔ)（圖5），塔機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)采用大塔基礎(chǔ)荷載進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

圖5 組合式基礎(chǔ)

塔機(jī)基礎(chǔ)混凝土承臺(tái)設(shè)計(jì)需考慮承臺(tái)受剪切、承臺(tái)受沖切以及承臺(tái)配筋計(jì)算。

基礎(chǔ)樁設(shè)計(jì)需考慮樁頂作用效應(yīng)計(jì)算、樁基豎向抗壓及抗拔承載力計(jì)算、樁身承載力計(jì)算、樁承臺(tái)計(jì)算等。

基礎(chǔ)格構(gòu)柱設(shè)計(jì)需考慮格構(gòu)式鋼柱換算長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算、格構(gòu)式鋼柱分肢的長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算、格構(gòu)式鋼柱受壓穩(wěn)定性驗(yàn)算以及綴件抗剪驗(yàn)算。

4 塔機(jī)轉(zhuǎn)換施工流程及轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)

塔機(jī)轉(zhuǎn)換施工流程的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的選取，其轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)影響塔機(jī)轉(zhuǎn)換過(guò)程中輔助安拆汽車起重機(jī)、運(yùn)輸板車的進(jìn)出場(chǎng)路線、大小、站位點(diǎn)以及施工場(chǎng)地承載力。

4.1 塔機(jī)轉(zhuǎn)換流程

以使用轉(zhuǎn)換節(jié)轉(zhuǎn)換塔機(jī)為例，其轉(zhuǎn)換流程如下：塔機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋（大塔）→安裝轉(zhuǎn)換節(jié)→安裝小塔施工地下結(jié)構(gòu)→小塔拆除退場(chǎng)→拆除轉(zhuǎn)換節(jié)→安裝大塔施工地上結(jié)構(gòu)→地上大塔拆除退場(chǎng)。

4.2 塔機(jī)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)選取

塔機(jī)轉(zhuǎn)換施工流程的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的選取，需要在塔機(jī)布置時(shí)提前考慮。以上海市楊浦區(qū)某項(xiàng)目為例，現(xiàn)場(chǎng)施工轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)有2 個(gè)：在施工棧橋破除之前在施工棧橋上進(jìn)行塔機(jī)轉(zhuǎn)換以及在地下室頂板施工完成之后在地下室頂板上轉(zhuǎn)換塔機(jī)。

4.3 塔機(jī)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)

在施工棧橋上進(jìn)行塔機(jī)轉(zhuǎn)換（圖6）的優(yōu)點(diǎn)是支撐棧橋承載力較強(qiáng)，方便輔助安拆設(shè)備選擇站位和大?。蝗秉c(diǎn)是在施工棧橋上進(jìn)行塔機(jī)轉(zhuǎn)換施工場(chǎng)地較為狹窄、塔機(jī)零部件不便堆放、輔助安拆的汽車起重機(jī)、運(yùn)輸板車行駛不便，塔機(jī)轉(zhuǎn)換后首層地下室施工使用大塔，費(fèi)用較高。

圖6 施工棧橋上轉(zhuǎn)換塔機(jī)

在地下頂板轉(zhuǎn)換（圖7）的優(yōu)點(diǎn)是施工期間塔機(jī)租賃費(fèi)降至最低，轉(zhuǎn)換場(chǎng)地比較寬闊；其缺點(diǎn)是地庫(kù)頂板承載力較低，當(dāng)?shù)貛?kù)頂板承載力無(wú)法滿足輔助安拆設(shè)備行走以及吊裝作業(yè)時(shí)便需要回頂?shù)貛?kù)頂板，從而產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

圖7 地庫(kù)頂板上轉(zhuǎn)換塔機(jī)

5 塔機(jī)租賃費(fèi)用分析對(duì)比

塔機(jī)租賃費(fèi)用主要由安拆費(fèi)、月租費(fèi)、塔司費(fèi)、基礎(chǔ)費(fèi)等組成。

以上海市楊浦區(qū)某項(xiàng)目為例，共布置4 臺(tái)塔機(jī)，地下結(jié)構(gòu)施工工期10 個(gè)月，地上結(jié)構(gòu)施工工期10 個(gè)月，分別采用以下兩種方案進(jìn)行費(fèi)用分析。

5.1 全施工階段方案

全施工階段方案地下、地上結(jié)構(gòu)施工均使用STT553-24t 塔機(jī)進(jìn)行施工，其項(xiàng)目施工期間塔機(jī)產(chǎn)生的費(fèi)用如表1 所示。

表1 全施工階段費(fèi)用清單（STT553-24t）

計(jì)算方法：[（月租費(fèi)+塔司費(fèi)）×工期×設(shè)備數(shù)量]+[（安拆費(fèi)+基礎(chǔ)費(fèi)）×設(shè)備數(shù)量]=總計(jì)費(fèi)用。

5.2 分施工階段方案

分施工階段方案塔機(jī)布置方案，地下施工使用STT153-8t 塔機(jī)，地上結(jié)構(gòu)施工使用STT553-24t 塔機(jī)，STT153-8t 塔機(jī)與STT553-24t 塔機(jī)共基礎(chǔ)，其施工期間塔機(jī)產(chǎn)生的費(fèi)用如表2 所示。

表2 分施工階段費(fèi)用清單

全施工階段方案塔機(jī)使用費(fèi)用為1 180 萬(wàn)元，分施工階段方案塔機(jī)使用費(fèi)用870 萬(wàn)元。選擇分施工階段方案可節(jié)省費(fèi)用310 萬(wàn)元，成本降低率高達(dá)26.3%。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析總結(jié)塔機(jī)轉(zhuǎn)換技術(shù)使用過(guò)程，明確了轉(zhuǎn)換形式以及轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，可進(jìn)一步使用塔機(jī)轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)類似的工程塔機(jī)布置方案進(jìn)行優(yōu)化，從塔機(jī)布置角度上最大程度降低塔機(jī)租賃費(fèi)用，提高塔機(jī)利用率，優(yōu)化塔機(jī)施工方案，保證施工安全，為類似工程提供參考。