超高層電梯井道內(nèi)爬式布料機(jī)應(yīng)用

曾 杰， 楊 曦， 楊 柳， 敬 東， 嚴(yán) 美

(中建二局第三建筑工程有限公司，四川成都 610045)

針對(duì)本工程而言，T4樓主體為高度348.9 m的超高層建筑，采用核心筒-剪力墻的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)布料機(jī)安裝布料過(guò)程繁瑣，澆筑過(guò)程中需數(shù)次利用塔吊移位安裝，布料機(jī)點(diǎn)位模板架體需進(jìn)行加固，澆筑效率低，且每層澆筑后需要使用塔吊將其運(yùn)至樓體下方存放，對(duì)于超高層施工極不方便，存在安全隱患。本工程采用電梯井道內(nèi)爬式布料機(jī)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，在電梯井道自動(dòng)爬升，隨著樓層升高而升高，混凝土泵送范圍大，施工快捷效率高，有效解決了超高層混凝土澆筑問(wèn)題。

1 工程概況

江北嘴國(guó)際金融中心T3～T4號(hào)樓施工總承包工程，位于被譽(yù)為“中國(guó)金融第三區(qū)”的江北嘴中央商務(wù)區(qū)，隸屬于重慶市江北區(qū)，江北區(qū)是重慶市主城區(qū)之一。項(xiàng)目北、東、南三面公園環(huán)抱，西臨江北城大街，南臨江北城西大街，東側(cè)為精學(xué)街，北側(cè)為匯川路。項(xiàng)目周邊環(huán)境中南側(cè)、西側(cè)均為已有建筑，東側(cè)、北側(cè)為公園、廣場(chǎng)?？傆玫孛娣e29 126 m2，總建筑面積約32萬(wàn) m2，項(xiàng)目包括T3、T4 2幢塔樓、裙房商業(yè)和地庫(kù)。T3高247.9 m，功能為高端辦公，T4高348.9 m，功能為高端住宅。

項(xiàng)目絕對(duì)高程246 m相當(dāng)于施工相對(duì)標(biāo)高±0.000。T4-1布料機(jī)基礎(chǔ)均設(shè)置于地下室基礎(chǔ)筏板以下，基礎(chǔ)頂標(biāo)高為-30.7 m(絕對(duì)高程為215.3 m)，依據(jù)勘察報(bào)告中可知布料機(jī)基礎(chǔ)底面所在的巖土層是泥巖，取泥巖地基承載力特征值fak=2795 kPa。

2 工程重難點(diǎn)

江北嘴國(guó)際金融中心項(xiàng)目T4樓為高度348.9 m的高端住宅樓，采用核心筒-剪力墻結(jié)構(gòu)，墻體大且多，混凝土澆筑方量大，超高層混凝土澆筑情況更為困難復(fù)雜，傳統(tǒng)布料機(jī)安裝過(guò)程反復(fù)繁瑣，塔吊運(yùn)用較多，安全隱患嚴(yán)重。且超高層建筑對(duì)于樓體混凝土澆筑質(zhì)量要求高，傳統(tǒng)布料機(jī)在運(yùn)用過(guò)程中容易存在布料不均勻等問(wèn)題，影響混凝土澆筑質(zhì)量，進(jìn)而影響樓體結(jié)構(gòu)安全。

傳統(tǒng)布料機(jī)布料范圍較小，澆筑過(guò)程中需多次移位安裝才能將樓體結(jié)構(gòu)全部澆筑完成，布料機(jī)安裝點(diǎn)位需加強(qiáng)模板支架以支撐布料機(jī)的使用，影響項(xiàng)目施工工期的推進(jìn)。

3 超高層建筑電梯井道內(nèi)爬式布料機(jī)施工

3.1 工藝流程

安裝準(zhǔn)備—檢查布料機(jī)底架—安裝下節(jié)立柱—安裝上節(jié)立柱—安裝爬升系統(tǒng)—安裝回轉(zhuǎn)總成—進(jìn)行平衡臂的安裝—安裝折疊臂臂總成—安裝電控系統(tǒng)—布料機(jī)調(diào)試—布料機(jī)頂升。

3.2 施工材料與設(shè)備

(1)布料機(jī)結(jié)構(gòu)配件。

(2)塔式起重機(jī)W350-20T(7530)。

(3)吊裝鋼絲繩。

(4)其他安裝工具。

3.3 吊裝鋼絲繩的選用及復(fù)核計(jì)算

3.3.1 鋼絲繩的選用

擬選用吊索為6×37S+FC-1770-φ16 mm鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度為1 770 N/mm2,在GB8918—2006《重要用途鋼絲繩》中查得:

[S]≤aP/K

式中：S為鋼絲繩的許用拉力kN；a為破斷拉力換算系數(shù)；P為鋼絲繩的破壞拉力總和kN；K為鋼絲繩的安全系數(shù)。

6×37S+FC-1770-φ16 mm鋼絲繩Fg=150 kN,鋼絲繩安全系數(shù)K=8,鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)α=0.82，允許拉力[Fg]=αFg/K=0.82×150×1.191÷8=18.29 kN。

3.3.2 鋼絲繩吊裝核算

布料機(jī)基礎(chǔ)節(jié)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、平衡臂采用鋼絲繩4點(diǎn)吊如圖1(a)所示，布料機(jī)起重臂起吊采用2點(diǎn)吊，如圖1(b)所示。

圖1 鋼絲繩吊裝示意

吊裝安裝大臂后段+上下轉(zhuǎn)臺(tái)+回轉(zhuǎn)支承(最重配件)時(shí)，采用2點(diǎn)吊，每個(gè)吊點(diǎn)系2根鋼絲繩，吊索選用4根長(zhǎng)6 m型號(hào)為6×37S+FC-1770-φ16 mm纖維芯鋼絲繩，鋼絲繩s=6 m，2個(gè)吊點(diǎn)跨距約為L(zhǎng)=6 m，α=60°，sinα=0.866，布料機(jī)重約4.1 t，單根鋼絲繩受力為T=[41 kN÷(0.866×2)]/2=11.8 kN<18.29 kN，滿足鋼絲繩使用要求。

經(jīng)上述復(fù)核驗(yàn)算，可知選用的鋼絲繩滿足此次吊裝T4棟布料機(jī)全部部件的使用要求。

3.3.3 鋼絲繩的使用要求

按照GB/T5972-2016《起重機(jī)鋼絲繩保養(yǎng)、維護(hù)、安裝、檢驗(yàn)和報(bào)廢》的要求進(jìn)行鋼絲繩的檢查和更換。

3.4 布料機(jī)的安裝頂升及拆卸

3.4.1 安裝準(zhǔn)備

(1)布料機(jī)安裝負(fù)責(zé)人及相關(guān)技術(shù)人員必須提前一天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，仔細(xì)分析在安裝中可能遇到的問(wèn)題，對(duì)疑難問(wèn)題及時(shí)與相關(guān)人員溝通，共同商討解決對(duì)策，確保施工順利安全的進(jìn)行。

(2)清理現(xiàn)場(chǎng)道路障礙物，提前清理布料機(jī)基礎(chǔ)范圍內(nèi)的場(chǎng)地以便布料機(jī)安裝部件的擺放并拉好安全警戒線嚴(yán)禁其他非工作人員在警戒線內(nèi)經(jīng)過(guò)，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。(警戒設(shè)置在安裝范圍外的20 m處采用拉繩設(shè)警示標(biāo)志)。

(3)安裝前，核實(shí)使用單位以及監(jiān)理單位已經(jīng)按要求進(jìn)行機(jī)械的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，安裝單位再次對(duì)進(jìn)場(chǎng)部件進(jìn)行目檢，對(duì)于變形，扭曲或焊縫開(kāi)裂的零部件通知產(chǎn)權(quán)單位維修、更換。

(4)檢查鋼絲繩、電纜等是否完好。

(5)檢查各電機(jī)的絕緣性能。

(6)檢查液壓油泵油缸工作是否正常，是否有漏油現(xiàn)象。

(7)根據(jù)布料機(jī)最大部件的重量確定合適的起重設(shè)備和安裝工具(輔助吊裝設(shè)備、枕木、索具、繩扣等)。PB28A布料機(jī)最大吊裝單元重量為4.1 t。

(8)整機(jī)安裝前應(yīng)檢查各防護(hù)欄桿是否堅(jiān)固。

(9)安裝區(qū)周圍設(shè)立警戒區(qū)，并由專職安全員負(fù)責(zé)。

(10)安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施負(fù)責(zé)人對(duì)安裝人員進(jìn)行安裝安全技術(shù)交底(另行編制)。

(11)布料機(jī)電源設(shè)置：現(xiàn)場(chǎng)需提前設(shè)置好布料機(jī)專用配電箱，且一機(jī)一閘，有明顯標(biāo)識(shí)。配電箱應(yīng)安裝在離塔機(jī)3 m以內(nèi)，高1.5 m，便于操作的位置。配電箱應(yīng)防雨防塵，有門有鎖，導(dǎo)線都從箱下方進(jìn)出，箱體應(yīng)有可靠接零接地。

(12)對(duì)布料機(jī)出廠編號(hào)、配重型號(hào)等復(fù)核。

(13)應(yīng)準(zhǔn)備一些1～4 mm厚的鋼墊片，以保證基礎(chǔ)與塔身接合面的平面度。

(14)安裝時(shí)井道內(nèi)架體應(yīng)及時(shí)搭設(shè)到位，設(shè)置硬防護(hù)。

3.4.2 安裝布料機(jī)

3.4.2.1 底梁

首先進(jìn)行井道清理，底梁吊裝時(shí)確保井道內(nèi)無(wú)障礙物，底梁吊裝到位安裝完畢后，布料機(jī)安裝在底梁上。

3.4.2.2 塔身部分安裝

(1)安裝下節(jié)立柱(重：3 150 kg)見(jiàn)圖2。

圖2 下節(jié)立柱安裝示意

下節(jié)立柱吊裝到底架上，注意輸送管的安裝方向，下節(jié)立柱和底架之間采用16套10.9級(jí)M30的高強(qiáng)螺栓聯(lián)接，螺栓的預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到1 400 N·m，每件高強(qiáng)螺栓均裝配2個(gè)墊圈和2個(gè)螺母。安裝后用經(jīng)緯儀或吊線法檢查的垂直度，立柱4個(gè)側(cè)面的垂直度為1/500。

(2)安裝上節(jié)立柱(重：3 200 kg)見(jiàn)圖3。

圖3 上節(jié)立柱安裝示意

將上節(jié)立柱吊裝在下節(jié)立柱上，用16套10.9級(jí)M30的高強(qiáng)螺栓聯(lián)接，螺栓的預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到1 400 N·m，注意安裝方向。

(3)裝中間平臺(tái)(重：450 kg)見(jiàn)圖4。

圖4 工作平臺(tái)安裝示意

組裝工作平臺(tái)。

將中間平臺(tái)放置在上節(jié)立柱的平臺(tái)支架上，用銷軸將其與支架兩端的耳座連接好后用開(kāi)口銷鎖緊。

(4)安裝大臂后段+上下轉(zhuǎn)臺(tái)+回轉(zhuǎn)支承，為最重構(gòu)件(重:4 100 kg)見(jiàn)圖5。

圖5 大臂轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支撐安裝示意

將臂架平臺(tái)和欄桿在這一組件上裝好，然后將這一組件吊裝到上立柱上，采用16套10.9級(jí)M30的高強(qiáng)螺栓聯(lián)接，螺栓的預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到1 400 N·m，每件高強(qiáng)螺栓均裝配2個(gè)墊圈和2個(gè)螺母，并扣上螺母罩。

(5)安裝大臂前+中臂+小臂(總重：3 100 kg)見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 布料機(jī)機(jī)臂安裝示意

圖7 大臂前后端連接示意

將此組件吊到大臂后段的位置，使大臂前段根部的耳板孔，與大臂后段的耳板孔對(duì)齊，穿入銷軸，并用軸端擋板和螺栓將銷軸鎖定。

然后用活節(jié)螺栓將大臂前段和大臂后段相聯(lián)。

用管卡將所有的混凝土輸送管聯(lián)接牢靠；用液壓軟管聯(lián)接好所有的液壓管路；用導(dǎo)線、電纜聯(lián)接好電氣系統(tǒng)，并且要確保接地安全，接地電阻不大于4 Ω。

檢查標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的聯(lián)接螺栓、各銷軸的卡板螺栓和各平臺(tái)的聯(lián)接螺栓等是否聯(lián)接可靠；液壓系統(tǒng)的管路聯(lián)接是否正確；電氣系統(tǒng)是否正確聯(lián)接。

至此布料機(jī)安裝完畢。

3.4.3 布料機(jī)內(nèi)爬頂升

3.4.3.1 內(nèi)爬裝置組成

整機(jī)通過(guò)內(nèi)爬長(zhǎng)軸、內(nèi)爬框架、頂升裝置爬升后與底架分離。內(nèi)爬框架按上、中、下3層布置，內(nèi)爬框間距爬升時(shí)不小于3 m，布料和待機(jī)時(shí)不小于6 m(圖8)。

圖8 電梯井內(nèi)爬裝置

布料機(jī)工作時(shí)伸縮支腿伸出到建筑物墻體的預(yù)留孔處，預(yù)留孔表面必需平整、各孔間要對(duì)齊水平。在電梯井預(yù)留孔內(nèi)用鐵塊楔緊固定內(nèi)爬框架(圖9)。

圖9 固定內(nèi)爬框架示意

注意：每層內(nèi)爬框架的伸縮支腿必須固定牢靠，否則內(nèi)爬框架會(huì)出現(xiàn)整體側(cè)移，造成機(jī)毀人亡的事故。

2根頂升油缸分別裝在中層內(nèi)爬框架2根主支撐梁的油缸座上，2個(gè)油缸并聯(lián)工作，保證2個(gè)油缸工作同步，其額定壓力為16 MPa，平衡閥溢流壓力為22 MPa。其間采用長(zhǎng)銷軸進(jìn)行連接，長(zhǎng)銷軸主要作用是傳遞布料機(jī)的垂直載荷。一端有拉手，方便插拔(圖10)。

圖10 油缸連接示意

3.4.3.2 內(nèi)爬頂升

當(dāng)施工到不方便布料機(jī)施工的高度后，需將布料機(jī)進(jìn)行整體爬升。為保證爬升時(shí)布料機(jī)左右兩側(cè)的平衡性更好一點(diǎn)，布料機(jī)的臂架應(yīng)首先轉(zhuǎn)至如圖11所示的方位，然后再按后面頂升的要求，上仰至接近垂直的狀態(tài)(約85°)。

圖11 頂升狀態(tài)臂架示意

(1)準(zhǔn)備流程。①將頂升油缸搬至中框,接通頂升快速接頭，打開(kāi)油泵，滿行程伸縮頂升油缸活塞桿，空載運(yùn)行5 min，保持油路暢通；②將臂架收攏，仰至近垂直狀態(tài)；③立柱保持垂直；④至少需要兩道內(nèi)爬框架；⑤根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況拆開(kāi)輸送管的連接接頭；⑥取出內(nèi)爬框架與立柱之間的楔塊。

(2)爬升流程。①使用有線遙控器操作，開(kāi)啟油泵；②按下頂升縮按鈕。全部縮回頂升油缸活塞桿；③將頂升用長(zhǎng)銷軸插入到離頂升油缸活塞桿卡槽最近的塔身預(yù)留孔中；④緩慢伸出活塞桿，使頂升油缸活塞桿卡槽卡到長(zhǎng)銷軸的卡槽中，使整個(gè)布料機(jī)的垂直載荷由油缸承受。繼續(xù)伸出活塞桿，將原來(lái)支撐塔身的長(zhǎng)銷軸抽出；⑤緩慢伸出活塞桿，約100 mm，再縮回活塞桿，檢查各系統(tǒng)工作是否正常，各連接及安全裝置是否正常；⑥一切正常后，繼續(xù)伸活塞桿，整機(jī)隨活塞桿伸出而向上爬升；⑦換步：當(dāng)整機(jī)爬升超過(guò)一個(gè)塔身預(yù)留孔距時(shí)(520 mm)，油缸停止伸出，將抽出的長(zhǎng)銷軸再次插入到塔身的預(yù)留孔中，緩慢縮回活塞桿，使整機(jī)的垂直載荷由長(zhǎng)銷軸承受；⑧將頂升油缸全部縮回，將頂升用長(zhǎng)銷軸抽出，插入下一個(gè)塔身預(yù)留孔中；⑨重復(fù)步驟④⑥⑦⑧，布料機(jī)不斷地向上爬升；⑩當(dāng)下節(jié)立柱的倒數(shù)第二個(gè)預(yù)留孔頂出有頂升油缸的框架上表面時(shí)，停止頂升，將承重用的長(zhǎng)銷軸插入此孔中，然后緩緩縮回頂升油缸，使長(zhǎng)銷軸落到中框架的銷座中完成一次的頂升工作。(注意：下節(jié)立柱下端面不能被頂出安裝頂升油缸層內(nèi)爬框架的下表面，否則會(huì)出現(xiàn)倒塔事故。必須保證至少有兩道內(nèi)爬框架受力時(shí)才能頂升。)

(3)頂升完畢。①拆掉下層內(nèi)爬框架并搬運(yùn)至最上預(yù)留孔，用鋼楔塊固定內(nèi)爬框架；②用鋼楔塊將塔身楔緊。(注意：布料機(jī)在布料狀態(tài)及待機(jī)狀態(tài)，在上框和下框與立柱之間用鋼楔塊楔緊。中框與立柱之間不得插入鋼楔塊，否則布料機(jī)結(jié)構(gòu)及墻體載荷將會(huì)過(guò)大。)③布料機(jī)完全由油缸耳座處的1根長(zhǎng)銷軸及2道內(nèi)爬框架支撐。(注意：在頂升完畢后，油缸需縮回，不能用油缸來(lái)支撐整個(gè)布料機(jī)工作，但可以將油缸虛設(shè)在那里，起保險(xiǎn)的作用。)

3.4.4 布料機(jī)拆卸

布料機(jī)拆卸過(guò)程按照安裝過(guò)程相反順序進(jìn)行即可。

3.5 布料機(jī)的保養(yǎng)

為了保養(yǎng)作業(yè)的安全，布料臂處的保養(yǎng)檢查應(yīng)在塔身的懸出高度不能滿足布料作業(yè)功能而需要進(jìn)行內(nèi)爬頂升時(shí)在樓面搭平臺(tái)進(jìn)行。

3.5.1 定期檢查

3.5.1.1 日檢

(1)操作之前檢查電氣系統(tǒng)工作是否正常。

(2)檢查油箱油位是否低于油箱一半，液壓油是否乳化。

(3)檢查液壓元件是否有滲漏油現(xiàn)象。

(4)檢查油泵旋向是否正確。

(5)檢查平衡閥工作是否可靠。

3.5.1.2 周檢

(1)檢查聯(lián)接螺栓、軸端卡板、銷軸、鎖緊螺母是否松動(dòng)。

(2)檢查輸送管的磨損量，壁厚小于2 mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。

(3)在完成約6 000 m3的輸送量后可采用如下方法增加輸送管的使用壽命，彎管可以將其旋轉(zhuǎn)180°，直管可以將其旋轉(zhuǎn)120°再使用較好。

(4)檢查欄桿開(kāi)口銷是否脫落。

3.5.1.3 月檢

(1)檢查回轉(zhuǎn)限位器是否工作正常。

(2)檢查回轉(zhuǎn)減速機(jī)有無(wú)異常發(fā)熱和聲響。

(3)緊固塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的聯(lián)接螺栓。

(4)檢查電動(dòng)機(jī)的聯(lián)軸器。

(5)檢查電動(dòng)機(jī)和電路的絕緣電阻、電氣設(shè)備金屬外殼、金屬結(jié)構(gòu)的接地電阻。

(6)檢查電纜線，如有破損或老化應(yīng)立即修理和更換。

(7)全面檢查布料機(jī)各零部件、液壓和電氣元件，進(jìn)行保養(yǎng)和更換。

3.5.2 管道清洗

可用混凝土輸送泵直接泵水或用清洗水泵(用戶自備)來(lái)清洗管路。清洗管路時(shí)機(jī)應(yīng)掌握恰當(dāng)，使管路中殘留混凝土能用于施工現(xiàn)場(chǎng)。φ125 mm輸送管混凝土殘留量約為12.3 L/m。

(1)用混凝土輸送泵直接泵水清洗，其操作方法：泵送結(jié)束后，打開(kāi)混凝土輸送泵料斗門，放出料斗內(nèi)余料，卸下料斗出料口錐管，清洗干凈，反泵點(diǎn)動(dòng)排出混凝土缸內(nèi)混凝土料，用水沖洗料斗，在錐管內(nèi)裝入2個(gè)海綿球，接上錐管，關(guān)上料斗門，料斗裝水進(jìn)行泵送，直至海綿球從管路末端泵出。

(2)用清洗水泵清洗管路操作方法：泵送結(jié)束后，卸去垂直管路中的混凝土料，接好管路，卸下混凝土輸送泵料斗出料口錐管，在待清洗管路中放入2個(gè)海綿球，然后將清洗水泵高壓水管與待清洗的管路接通，并用管卡卡牢。開(kāi)動(dòng)清洗泵，泵出高壓水進(jìn)入清洗管路，直到海綿球從管路末端泵出。

泵送結(jié)束后任何情況下都應(yīng)該將輸送管清洗干凈。

4 結(jié)束語(yǔ)

電梯井道內(nèi)爬式布料機(jī)使用智能方便，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。相較于傳統(tǒng)布料機(jī)，澆筑范圍大，安裝爬升方便，液壓爬升系統(tǒng)安全快捷，適應(yīng)性強(qiáng)，采用360°全回轉(zhuǎn)臂架式布料結(jié)構(gòu)，整機(jī)操作簡(jiǎn)便、旋轉(zhuǎn)靈活，具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等特點(diǎn)。在超高層建筑施工能進(jìn)一步降低布料機(jī)成本，最終取得良好效果。為超高層電梯井道內(nèi)爬式布料機(jī)應(yīng)用提供充足的工程經(jīng)驗(yàn)。