高層建筑內(nèi)爬式塔式起重機(jī)分類及工程應(yīng)用

朱 亮

（中鐵十九集集團(tuán)第一工程有限公司，遼寧遼陽(yáng) 111000）

0 引言

內(nèi)爬式塔式起重機(jī)在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，結(jié)合某在建高層建筑的工程實(shí)際情況，對(duì)內(nèi)爬式塔式起重機(jī)進(jìn)行總結(jié)，介紹內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的分類及施工工藝，具體為：內(nèi)爬式塔式起重機(jī)按爬升方式劃分可包括5 種，即機(jī)械繩輪塔式起重機(jī)、整機(jī)外掛塔式起重機(jī)、雙塔側(cè)頂塔式起重機(jī)及套架爬梯塔式起重機(jī)；內(nèi)爬式塔式起重機(jī)施工工藝包括基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、安裝工藝、頂升工藝、吊裝工藝及拆卸工藝，每種施工工藝均給出較為詳細(xì)的介紹。

1 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)分類與應(yīng)用

對(duì)與高層建筑內(nèi)爬式的塔式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，為了適應(yīng)由于科技進(jìn)步而導(dǎo)致的不斷發(fā)展變化的建筑結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)爬式的塔式起重機(jī)通常有多種機(jī)型可供選擇[1-4]。自內(nèi)爬式的塔式起重機(jī)首次應(yīng)用至今，已經(jīng)演化出多種機(jī)型，按爬升方式劃分可包括5種，即機(jī)械繩輪塔式起重機(jī)、整機(jī)外掛塔式起重機(jī)、雙塔側(cè)頂塔式起重機(jī)及套架爬梯塔式起重機(jī)。施工過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際工程需求及施工環(huán)境來(lái)進(jìn)行選擇，而且還應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)性、安全性及施工效率等方面因素[5-6]。

（1）機(jī)械繩輪塔式起重機(jī)。機(jī)械繩輪塔式起重機(jī)是一種通過(guò)繩輪系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合作用的爬升裝置，機(jī)械繩輪塔式起重機(jī)通過(guò)牽引小車來(lái)實(shí)現(xiàn)水平臂的移動(dòng)，通過(guò)固定塔機(jī)機(jī)身框架來(lái)支承附著于牛腿上的電梯井壁。機(jī)械繩輪塔式起重機(jī)主要出現(xiàn)在20 世紀(jì)五六十年代，在里勃海爾廠早期生產(chǎn)的吊機(jī)應(yīng)用輪繩式提升系統(tǒng)，但由于其爬升能力不足、施工效率較低，已被其他種類的塔式起重機(jī)所淘汰。

（2）整機(jī)外掛塔式起重機(jī)。整機(jī)外掛塔式起重機(jī)并非純粹內(nèi)爬式起重機(jī)，其通常是采用外掛架將機(jī)械主體與建筑外墻固定在一起，采用和普通內(nèi)爬式塔式起重機(jī)相同的爬升方法進(jìn)行起吊。由于其附著在高層建筑混凝土外墻表面，因此對(duì)混凝土外墻的整體強(qiáng)度要求相對(duì)較高，因此選擇合適的外掛系統(tǒng)是確保吊機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。外掛系統(tǒng)一般是由拉桿、鉸座與支承鋼梁構(gòu)成，此種方法有利于安裝作業(yè)和循環(huán)利用。當(dāng)所施工的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，采用整機(jī)外掛塔式起重機(jī)可有效避免建筑體上的附著難點(diǎn)，同時(shí)該類起重機(jī)不占用建筑的內(nèi)部空間?，F(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際表明，整機(jī)外掛塔式起重機(jī)可以與其他工序協(xié)調(diào)匹配，能夠有效提升施工效率，保障建筑工地水平和垂直運(yùn)輸需求。

（3）雙塔側(cè)頂塔式起重機(jī)。雙塔側(cè)頂塔式起重機(jī)是由內(nèi)塔身于外塔身聯(lián)合構(gòu)成，由于該起重機(jī)的外塔身支附著于內(nèi)塔身上，且以內(nèi)塔身作為導(dǎo)向裝置進(jìn)而實(shí)現(xiàn)爬升的。因此，雙塔側(cè)頂塔式起重機(jī)內(nèi)、外塔身的連接點(diǎn)及內(nèi)塔身支座承載是其設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。目前，由于雙塔側(cè)頂塔式起重機(jī)塔身需要的施工面積大，而爬升能力有限，導(dǎo)致這類起重機(jī)在工程中應(yīng)用較少。

（4）套架爬梯塔式起重機(jī)。套架爬梯塔式起重機(jī)是一種支腿固定在井壁的預(yù)留槽內(nèi)的可伸縮支腿的吊機(jī)。該吊機(jī)的活塞桿向下移動(dòng)，頂升、爬升橫梁的爬爪交替固定在爬梯上，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)吊機(jī)的爬升。套架爬梯塔式起重機(jī)爬升能力較強(qiáng)，占用施工空間較小，且安全性能可靠，在高層建筑中應(yīng)用廣泛。

（5）框架側(cè)頂塔式起重機(jī)?？蚣軅?cè)頂塔式起重機(jī)是由兩套內(nèi)爬框架與兩套附墻架支承在電梯井或者樓梯間的吊機(jī)。該吊機(jī)的附墻架通常是直接支承在吊機(jī)預(yù)留孔洞內(nèi)，或者是通過(guò)牛腿預(yù)埋件支承在建筑墻柱上。在塔吊頂升之前應(yīng)配好第三套的內(nèi)爬框架與附墻架，在爬框架主鋼梁上安裝頂升裝置，液壓站通常放置于梯井外樓層，附墻架、內(nèi)爬框是吊機(jī)爬升的重要組成部分，二者交替拆卸是吊機(jī)頂升的重要步驟。對(duì)于框架側(cè)頂塔式起重機(jī)由于其費(fèi)人費(fèi)力、工序繁瑣，在過(guò)程中低層建筑很少應(yīng)用，但部分超高層建筑仍然采用該吊機(jī)。

2 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)施工工藝

與工程廣泛采用的附著式吊機(jī)不同，內(nèi)爬式塔式起重機(jī)通常在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行安裝，比如樓梯間、電梯間等與吊機(jī)尺寸相仿的空間，其作業(yè)范圍是以主體結(jié)構(gòu)為圓心的整圓區(qū)域。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)迎合現(xiàn)代城市建設(shè)的產(chǎn)物，現(xiàn)代城市建設(shè)的特點(diǎn)是高度大、密度大，且建筑主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而內(nèi)爬式塔式起重機(jī)正好滿足上述建筑施工特點(diǎn)，其作業(yè)范圍廣、占地面積小，可有效避免與建筑主體及其他施工機(jī)械的摩擦，大大降低施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)施工工藝包括塔吊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、塔吊安裝、塔吊頂升、塔吊拆卸等。

（1）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，基坑深度相對(duì)較大，通常按3～5 層地下室進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)貫穿整個(gè)建筑施工過(guò)程始末，該吊機(jī)在地下室開(kāi)始施工時(shí)就應(yīng)該配備，因此，內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的底座固定在混凝土基礎(chǔ)上，因此混凝土基礎(chǔ)的強(qiáng)度是吊機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，如若出現(xiàn)混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度不足，極有可能發(fā)生吊機(jī)折斷、倒塌等嚴(yán)重事故。常見(jiàn)的吊機(jī)基礎(chǔ)包括5 種：板式基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)、梁板式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和組合式基礎(chǔ)。

吊機(jī)租賃商家一般會(huì)根據(jù)吊機(jī)型號(hào)及作業(yè)參數(shù)給出相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工圖，但通常該施工圖無(wú)法應(yīng)用，原因是不同的施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差異較大，建筑主體的結(jié)構(gòu)形式各不相同，導(dǎo)致商家提供的方案不能有效實(shí)施，因此，進(jìn)行吊機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及建筑主體的結(jié)構(gòu)形式，在商家提供設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。吊機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、吊機(jī)的擺放位置以及基礎(chǔ)的施工范圍進(jìn)行詳細(xì)的勘察與計(jì)算，然后根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范，對(duì)吊機(jī)基礎(chǔ)的相關(guān)極限值進(jìn)行驗(yàn)算，確保各項(xiàng)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。由于吊機(jī)混凝土基礎(chǔ)只承受吊機(jī)自重及工作狀態(tài)下的荷載，因此在驗(yàn)算基礎(chǔ)各極限參數(shù)時(shí)僅需考慮吊機(jī)自重及工作狀態(tài)荷載即可。

（2）安裝工藝。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)是高層及超高層建筑施工過(guò)程中不可缺少的起重吊裝機(jī)械，其內(nèi)爬形式是當(dāng)建筑高度超過(guò)吊機(jī)自身高度時(shí)才進(jìn)行的，因此該吊機(jī)通常從基礎(chǔ)開(kāi)始安裝。吊機(jī)安裝前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，包括檢查吊機(jī)周圍是否有建筑材料堆積、吊機(jī)周圍場(chǎng)地是否夯實(shí)填平、吊機(jī)各零部件是否準(zhǔn)備就位，吊機(jī)安裝過(guò)程中所需的各種儀器設(shè)備是否一應(yīng)俱全，施工技術(shù)人員是否進(jìn)行崗前培訓(xùn)等，以確保吊機(jī)安裝的順利進(jìn)行。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)安裝工藝如圖1 所示。

圖1 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)安裝工藝

在使用4 點(diǎn)吊或者2 點(diǎn)吊來(lái)進(jìn)行吊機(jī)部件吊裝時(shí)，應(yīng)恰當(dāng)?shù)倪x擇吊點(diǎn)及吊索穿繞形式。例如，在進(jìn)行吊機(jī)的起重臂吊裝時(shí)，起重臂的重心及長(zhǎng)度是確定吊機(jī)吊點(diǎn)的重要參數(shù)，吊索應(yīng)固定在起重臂上弦桿，起重臂拉桿不能鎖緊在吊索之間。

（3）頂升工藝。隨著現(xiàn)代建筑高度的逐漸提升，一般吊機(jī)的高度已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)給與施工幫助，因此，吊機(jī)的爬升勢(shì)在必行，內(nèi)爬式塔式起重機(jī)就是在時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生的，該吊機(jī)的頂升工藝如圖2 所示。

圖2 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)頂升工藝

（4）吊裝工藝。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)在進(jìn)行吊裝作業(yè)之前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，應(yīng)嚴(yán)格按照其使用技術(shù)規(guī)范及使用說(shuō)明書進(jìn)行操作，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有多臺(tái)吊機(jī)同時(shí)進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循同向轉(zhuǎn)動(dòng)原則、低讓高原則、后讓先原則、動(dòng)讓靜原則、輕讓原則及客讓主原則，還應(yīng)嚴(yán)格控制吊機(jī)運(yùn)距，遇大風(fēng)等極端天氣應(yīng)暫停施工等原則，以此保證吊裝作業(yè)的順利進(jìn)行。

（5）拆卸工藝。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)在進(jìn)行拆卸作業(yè)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑主體的結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，吊機(jī)拆卸前同樣應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備工作。首先應(yīng)確保拆卸時(shí)用到的必要輔助設(shè)備準(zhǔn)確到位，然后請(qǐng)具有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人按塔吊相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行拆卸，以此確保拆卸過(guò)程的安全性。內(nèi)爬式塔式起重機(jī)拆卸工藝如圖3 所示。

圖3 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)拆卸工藝

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)內(nèi)爬式塔式起重機(jī)在高層建筑中的廣泛應(yīng)用情況，結(jié)合某在建高層建筑的工程實(shí)際情況，對(duì)內(nèi)爬式塔式起重機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

通過(guò)對(duì)內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的分類及施工工藝的介紹，能夠?yàn)楦邔蛹俺邔咏ㄖ峁┛煽康膮⒖假Y料，具有一定工程實(shí)際意義。