裝配式建筑塔吊原位轉(zhuǎn)換施工技術(shù)研究

劉洪剛，呂善勇，王冠楠，周正夫，馬素萍

(1.中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京 100161；2.安徽省第一建筑工程有限公司，安徽 合肥 230031)

1 工程概況

合肥市某項(xiàng)目建筑面積約26 萬m2，主樓層高18 層～33 層。本項(xiàng)目是以裝配式高層共15 棟單體為主體，輔以傳統(tǒng)建筑形式的商業(yè)樓、幼兒園、地庫等大型民生工程和重點(diǎn)項(xiàng)目?？拐鹪O(shè)防烈度為七度，高層住宅樓主要為裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，連接方式采用鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)。項(xiàng)目整體預(yù)制率約52%，主要的預(yù)制結(jié)構(gòu)有預(yù)制剪力墻、PCF板、疊合板、預(yù)制陽臺(tái)和預(yù)制樓梯。

地下室基礎(chǔ)為基礎(chǔ)梁+承臺(tái)+筏板形式，地下室共兩層，加強(qiáng)層為3 層～5層，均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。選取8棟層高33 層，加強(qiáng)層為5 層的主樓，采用筑塔吊原位轉(zhuǎn)換施工技術(shù)。考慮到地下室覆蓋問題，加強(qiáng)層以下主要采用QTZ60 系列塔吊，臂長60m，現(xiàn)場淤泥層深度較深，為確保使用安全采用四樁格構(gòu)柱承臺(tái)，使用時(shí)間平均約7 個(gè)月。加強(qiáng)層以上為滿足預(yù)制構(gòu)件吊裝需求進(jìn)行塔吊原位轉(zhuǎn)換，采用TC70 系列塔吊，臂長降低為30m～40m。

2 技術(shù)特點(diǎn)

在基礎(chǔ)、地下室及主體加強(qiáng)層現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工階段安裝小型號(hào)塔吊，用以鋼筋、模板、架料等材料運(yùn)輸。在裝配式結(jié)構(gòu)施工階段拆除小型號(hào)塔吊，安裝大型號(hào)塔吊，用以裝配式構(gòu)件安裝吊運(yùn)。

在同一塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)進(jìn)行塔吊型號(hào)及臂長原位轉(zhuǎn)換，解決大型號(hào)塔吊功能嚴(yán)重溢出的問題，有效節(jié)約施工成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)效。

在地下室施工階段，考慮周邊地下室覆蓋范圍，往往需采用長臂塔吊。而主樓施工階段對(duì)臂長需求量較小，通過塔吊轉(zhuǎn)換，減小塔吊臂長，有效解決群塔防碰撞問題，提高施工安全性。

3 工藝原理

根據(jù)現(xiàn)場地基承載力、水文土質(zhì)、土體分布情況等因素，采用鉆孔灌注樁+鋼格構(gòu)柱或PHC 預(yù)制管樁等方式進(jìn)行地基處理。通過深化設(shè)計(jì)及廠家加工，將小型號(hào)塔吊安裝所需的基礎(chǔ)預(yù)埋節(jié)與大型號(hào)塔吊安裝所需的基礎(chǔ)預(yù)埋節(jié)，采用雙預(yù)埋節(jié)內(nèi)嵌連接形式加工成一體，按照大型號(hào)塔吊進(jìn)行承臺(tái)基礎(chǔ)尺寸、配筋設(shè)計(jì)，設(shè)置于同一基礎(chǔ)承臺(tái)。實(shí)現(xiàn)在同一基礎(chǔ)承臺(tái)中進(jìn)行塔吊型號(hào)及臂長轉(zhuǎn)換，裝配式建筑塔吊轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)構(gòu)造效果，見圖1所示。

圖1 裝配式建筑塔吊轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)構(gòu)造效果圖

4 操作要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙及構(gòu)件拆分圖，分析預(yù)制構(gòu)件重量分部情況，確定裝配式結(jié)構(gòu)吊裝施工階段所需的塔吊型號(hào)、吊運(yùn)位置、塔吊臂長、數(shù)量等。塔吊定位需考慮后期附墻安裝因素。

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙、大型號(hào)塔吊定位情況，確定基礎(chǔ)、地下室及主體加強(qiáng)層現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工階段所需的塔吊型號(hào)、塔吊臂長、數(shù)量等。

按照大型號(hào)塔吊設(shè)計(jì)基礎(chǔ)承臺(tái)，確定基礎(chǔ)承臺(tái)尺寸、高度、配筋、混凝土標(biāo)號(hào)等。

確定小型號(hào)塔吊、大型號(hào)塔吊基礎(chǔ)預(yù)埋件規(guī)格、尺寸、材質(zhì)等參數(shù)。

確保小型號(hào)塔吊、大型號(hào)塔吊基礎(chǔ)頂標(biāo)高在同一平面上。

經(jīng)設(shè)計(jì)單位復(fù)核確認(rèn)后，由符合資質(zhì)的廠家進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工。通過連接焊接等形式，將雙預(yù)埋節(jié)內(nèi)嵌連接加工成一體。

編制專項(xiàng)施工方案，按要求組織專家論證，按照審批后的專項(xiàng)施工方案進(jìn)行施工。裝配式建筑塔吊轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)構(gòu)造平面及立面示意圖，見圖2所示。

4.2 地基處理

裝配式建筑施工中，因預(yù)制構(gòu)件重量較大，對(duì)地基承載力要求較高。為滿足抗傾覆驗(yàn)算，可結(jié)合項(xiàng)目情況，采用四樁格構(gòu)柱承臺(tái)或四樁PHC 預(yù)應(yīng)力管樁承臺(tái)等形式。

根據(jù)大型號(hào)塔吊吊運(yùn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)最不利工況下，進(jìn)行基礎(chǔ)承臺(tái)抗傾覆力矩、柱腳最大拉壓力和水平力、鋼板強(qiáng)度、焊縫應(yīng)力等驗(yàn)算。

設(shè)計(jì)深化后，由符合資質(zhì)的廠家進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工鋼格構(gòu)柱或PHC預(yù)應(yīng)力管樁。

以采用四樁格構(gòu)柱承臺(tái)為例，現(xiàn)場應(yīng)依次進(jìn)行場地平整、測(cè)量定位、鉆孔灌注樁施工、插入鋼格構(gòu)柱、挖出格構(gòu)柱頂端、基礎(chǔ)承臺(tái)施工。

灌注樁鉆機(jī)施工時(shí)，需放出準(zhǔn)確的樁位線，在樁位點(diǎn)打300mm 深的木樁或鋼筋樁，樁上標(biāo)定樁位中心，并采用“十字栓樁法”做好標(biāo)記，并加以保護(hù)。

測(cè)量結(jié)果經(jīng)自檢、復(fù)檢后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理復(fù)核，復(fù)核無誤，并簽字認(rèn)可，后方可施工。

鉆孔管灌注樁成孔過程中嚴(yán)格按照規(guī)范要求、施工方案控制沉渣等，鋼筋籠入槽時(shí)應(yīng)避免與孔壁進(jìn)行觸碰。

混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)控制配合比、過程中嚴(yán)格控制澆筑速度，防止斷樁。

格構(gòu)柱插入灌注樁時(shí)，格構(gòu)柱四周要加密箍筋與灌注樁鋼筋綁扎成一體，格構(gòu)柱插入灌注樁內(nèi)的長度由設(shè)計(jì)確認(rèn)。

格構(gòu)柱放入灌注樁時(shí)，要保證格構(gòu)柱的位置準(zhǔn)確，格構(gòu)柱垂直度控制在1/1000以內(nèi)。

鋼格構(gòu)柱焊接連接按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB50661-2011）執(zhí)行，焊接標(biāo)準(zhǔn)按二級(jí)焊縫驗(yàn)收。

4.3 基礎(chǔ)承臺(tái)施工

先進(jìn)行基礎(chǔ)承臺(tái)墊層施工，達(dá)到強(qiáng)度后在混凝土墊層上進(jìn)行轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)的定位防線。

采用汽車吊進(jìn)行轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)的吊運(yùn)，就位安裝，確保位置、標(biāo)高安裝準(zhǔn)確。

轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)校正核對(duì)無誤后，開始安裝基礎(chǔ)承臺(tái)鋼筋、模板安裝，模板可根據(jù)現(xiàn)場情況采用磚?；蚰灸?。

鋼筋及模板安裝完畢后，進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑過程中須確保不得擾動(dòng)轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)，轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)不得產(chǎn)生移動(dòng)偏位。

澆筑完成后，按要求進(jìn)行基礎(chǔ)承臺(tái)養(yǎng)護(hù)。四樁格構(gòu)柱承臺(tái)立面及平面構(gòu)造示意圖見圖3。

圖3 四樁格構(gòu)柱承臺(tái)平面構(gòu)造立面示意圖

4.4 小型號(hào)塔吊安裝使用

安裝塔機(jī)時(shí)基礎(chǔ)混凝土應(yīng)達(dá)到80%以上設(shè)計(jì)強(qiáng)度，塔機(jī)運(yùn)行使用時(shí)，基礎(chǔ)混凝土應(yīng)達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

塔吊安裝方案中，應(yīng)確定所需汽車吊的型號(hào)及運(yùn)輸線路，確保塔吊安裝時(shí)，汽車吊支腿部位地面承載力符合要求。

依次進(jìn)行安裝底座、安裝基礎(chǔ)節(jié)和加強(qiáng)節(jié)、安裝套架、安裝回轉(zhuǎn)總成和駕駛室、安裝回轉(zhuǎn)塔身、安裝平衡臂第一節(jié)及起重臂第一節(jié)、安裝平衡臂第二節(jié)及起升結(jié)構(gòu)、安裝第一塊平衡重、安裝剩余起重臂和變幅小車、安裝剩余平衡重、安裝起升鋼絲繩和吊鉤、接通電源試運(yùn)轉(zhuǎn)、升節(jié)至獨(dú)立高度。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的連接螺栓必須擰緊，合格率100%。每臺(tái)塔吊安裝后必須測(cè)量垂直度，垂直度應(yīng)＜4/1000，對(duì)垂直度不符合要求的塔機(jī)，立即進(jìn)行整改。

安裝過程中要注意軸銷、開口銷的正確安裝，防止軸銷、螺桿、螺帽、榔頭、板手等物件高空墜落。

每次頂升接高加節(jié)不宜太多，一般總高度控制在基本高度的80%左右為宜，后續(xù)頂升應(yīng)遵循先附墻后頂升加節(jié)的原則，每次頂升在1天內(nèi)完成。

在塔機(jī)首次安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行一次全面檢查與調(diào)試，檢查各聯(lián)接部位（爬梯、護(hù)欄等）的可靠性，潤滑情況，對(duì)各安全、限位裝置的可靠性、靈敏度等進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)，確定無問題后，通知施工單位組織安裝、監(jiān)理、租賃單位進(jìn)行綜合驗(yàn)收。

采用塔機(jī)防碰撞安全監(jiān)控系統(tǒng)，每臺(tái)塔機(jī)上的主控制器在對(duì)塔機(jī)狀態(tài)（包括塔機(jī)轉(zhuǎn)角、半徑等）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的同時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)傳輸將同一施工環(huán)境下相互關(guān)聯(lián)的塔機(jī)組成一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)塔機(jī)的狀態(tài)信息在各塔機(jī)之間進(jìn)行傳遞，主控器將本塔機(jī)信息和網(wǎng)絡(luò)中的其他塔機(jī)的信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)工況的報(bào)警及運(yùn)行控制。

4.5 塔吊轉(zhuǎn)換及使用

在基礎(chǔ)、地下室及主體加強(qiáng)層現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工階段安裝小型號(hào)塔吊，用以鋼筋、模板、架料等材料運(yùn)輸。

在裝配式結(jié)構(gòu)施工階段拆除小型號(hào)塔吊，進(jìn)行塔吊原位轉(zhuǎn)換，安裝大型號(hào)塔吊，用以裝配式構(gòu)件安裝吊運(yùn)。

確定小型號(hào)塔吊拆除及大型號(hào)塔吊安裝所需汽車吊的型號(hào)及運(yùn)輸線路，確保塔吊安拆時(shí)汽車吊支腿部位地面承載力符合要求。安拆路線如需經(jīng)過地下室頂板時(shí)，則需對(duì)地下室頂板進(jìn)行頂撐等加固處理。

按照塔吊安裝方案及塔吊使用說明書進(jìn)行大型號(hào)塔吊安裝，安裝后按要求進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，確定自檢無問題后，通知施工單位組織安裝、監(jiān)理、租賃單位進(jìn)行綜合驗(yàn)收。

4.6 塔吊拆除

塔吊使用完畢后，進(jìn)行塔吊拆除，確定塔吊拆除所需汽車吊的型號(hào)及運(yùn)輸線路，確保塔吊拆除時(shí)，汽車吊支腿部位地面承載力符合要求。運(yùn)輸路線如需經(jīng)過地下室頂板時(shí)，則需對(duì)地下室頂板進(jìn)行頂撐等加固處理。

塔吊拆除作業(yè)區(qū)影響范圍應(yīng)設(shè)安全警戒線，工地派專人把守，非有關(guān)人員不得進(jìn)入警戒線，專職安全員應(yīng)隨時(shí)檢查各崗人員的安全情況，夜間作業(yè)，應(yīng)有良好的照明。

塔吊拆除作業(yè)之前，組織學(xué)習(xí)塔吊拆除安全技術(shù)方案，對(duì)班組作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)方案交底，對(duì)分項(xiàng)工作內(nèi)容、技術(shù)要求、安全措施以及注意事項(xiàng)等進(jìn)行單獨(dú)交底。

作業(yè)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)考核合格，司機(jī)、吊裝指揮、電工及檢驗(yàn)人員要持證上崗。進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場必須戴安全帽，高空作業(yè)時(shí)要系好安全帶，穿防滑鞋，冬季、雨季應(yīng)采取防滑措施。

塔機(jī)在降節(jié)過程必須鎖住回轉(zhuǎn)制動(dòng)器，禁止做回轉(zhuǎn)動(dòng)作。四級(jí)以上大風(fēng)、大雨、大雪、大霧等惡劣天氣禁止高空拆除作業(yè)。

5 安全管理要點(diǎn)

建立健全施工現(xiàn)場安全管理規(guī)章制度，安全監(jiān)控保證體系，并認(rèn)真貫徹執(zhí)行。

轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)的規(guī)格、尺寸、材質(zhì)、強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)換預(yù)埋節(jié)垂直度控制在1/1000以內(nèi)。

轉(zhuǎn)環(huán)預(yù)埋節(jié)頂部連接塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)部位在塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)中上部標(biāo)高要嚴(yán)格控制，保持水平。

格構(gòu)柱吊裝時(shí)垂直度控制在1/1000以內(nèi)，焊接標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)焊縫。

在塔式起重機(jī)安裝、拆卸過程中，所用鋼絲、繩索具、吊鉤、吊環(huán)、鋼絲繩卡、棕繩、尼龍繩等吊裝工具，安全系數(shù)應(yīng)不小于5.5。

塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的連接螺栓必須擰緊，合格率100%。每臺(tái)塔吊安裝后必須測(cè)量垂直度，垂直度應(yīng)＜4/1000，對(duì)垂直度不符合要求的塔機(jī)，立即進(jìn)行整改。

鉆孔灌注樁成孔過程中嚴(yán)格按規(guī)范要求、施工方案控制沉渣厚度、標(biāo)高、垂直度等，鋼筋籠入孔時(shí)應(yīng)避免與孔壁進(jìn)行觸碰。

在護(hù)筒定位后及時(shí)復(fù)核護(hù)筒的位置，嚴(yán)格控制護(hù)筒中心與樁位中心線偏差不大于50mm，并認(rèn)真檢查回填土是否密實(shí)，以防鉆孔過程中發(fā)生漏漿的現(xiàn)象。

安裝作業(yè)之前，組織學(xué)習(xí)安裝（拆卸）安全技術(shù)方案，對(duì)班組作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)方案交底，對(duì)分項(xiàng)工作內(nèi)容、技術(shù)要求、安全措施以及注意事項(xiàng)等進(jìn)行單獨(dú)交底。

6 技術(shù)效益

為類似裝配式建筑施工項(xiàng)目提供了技術(shù)借鑒及經(jīng)驗(yàn)參考。

適用范圍廣、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造合理、安全可靠，具有較高的推廣價(jià)值。

7 結(jié)語

裝配式建筑塔吊原位轉(zhuǎn)換施工技術(shù)采用內(nèi)嵌式雙預(yù)埋節(jié)實(shí)現(xiàn)在同一塔吊基礎(chǔ)承臺(tái)進(jìn)行塔吊轉(zhuǎn)換，解決大型號(hào)塔吊功能嚴(yán)重溢出的問題，在滿足各施工階段對(duì)塔吊不同吊重需求的同時(shí)，有效節(jié)約施工成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)效。關(guān)鍵技術(shù)《一種用于裝配式建筑的內(nèi)嵌式塔吊預(yù)埋節(jié)》（專利號(hào)：ZL202220266745.2）已受理，實(shí)用新型專利。為類似裝配式建筑項(xiàng)目提供技術(shù)借鑒、經(jīng)驗(yàn)參考，本技術(shù)適用范圍廣，具有較高的推廣價(jià)值。