[摘要] 通过对内爬塔的应用,研究解决了内爬塔在使用中的基础设置、预留孔、安装、爬升以及拆除等工艺技术。[关键词] 安装技术;施工技术;内爬塔

随着城市建筑的发展,新型内爬塔选用将越来越多,其应用技术也将越来越需要改进和更新,以适应不同工程的需要。本文通过在2 个高层钢筋混凝土结构工程中的应用,探讨和总结了该综合应用技术。

1 　工程概况

1.1 　工程介绍

(1) 住邦2000 商务中心二期工程,位于北京市CBD中心,总建筑面积约18 万m2 。该工程为群体工程,地下车库及地下室为连体结构,地下3 层( 局部地下4层) ,从地下1 层开始由2 、3 、4 、5 号4 个单体建筑组成。该工程基础形式为筏板基础,其中3 、4 号为塔式高档办公楼,地上为相同平面结构的框架2剪力墙结构,均为24 层,总高均为85.70m,建筑总面积72700m2 。该工程施工平面布置如图1a 所示。

(2) 广渠门商住楼工程建筑面积96 000m2 。基础形式为筏板基础,总体结构形式为全现浇框支剪力墙结构。地下3 层,地上结构为2 个独立的塔楼,均为21层,总高均为68.350m。该工程施工平平面布置如图1b 所示。

a 住邦2000 商务中心二期工程                       b 广渠门商住楼工程

图1 　结构施工平面布置　

1.2 　塔吊选用

(1) 住邦2000 商务中心二期工程3 号、4 号楼电梯井核心筒尺寸2.2m ×2.5m,剪力墙厚500mm,结构施工阶段,分别在核心筒内各设置1 台QTP5023 内爬塔。

(2) 广渠门工程2 个塔楼分别在电梯井筒内设置2台QTP5023 内爬塔。

2 　内爬塔基础设计及施工

2.1 　基础设计

(1) 由于在基础底板施工时考虑使用塔吊进行垂直运输,所以在基础底板施工前预先在结构基坑内设置内爬塔基础,在塔吊没有爬升时,基础必须承受塔吊独立作业所产生的各种荷载。

(2) 塔吊采用整体式(方块式) 钢筋混凝土基础,塔吊基础设计需经结构设计师验算认可后方可施工。

(3) 根据塔吊和工程有关技术参数,进行基础承载力计算。

(4) 确定计算模型和荷载。

(5) 验算基底应力、防塔机倾覆、基础抗冲切,计算塔吊基础配筋等。

(6) 该工程经验算和计算,塔吊基础尺寸为:4400mm×4400mm×800mm,混凝土强度等级C30 ,基础配筋为<20 @200 双排双向,上下铁拉钩<14 @600 ,梅花状布置;基础顶标高为结构基础底板底标高。经计算后当基础混凝土强度达到90 %时开始安装塔吊。

(7) 如内爬塔基础不单独设计而是直接以结构底板(具有足够的承载能力) 为基础时,只需将底板局部加强并经结构设计师验算认可后施工。

2.2 　特殊部位处理

为保证底板防水连续性,在塔吊基础下做防水,包住塔吊基础,防水做法与底板防水施工相同。

2.3 　基础定位和预埋节设置

(1) 基础定位　①由专业测量员使用经纬仪从两个方向精确放出该电梯井的内墙边线并放出内墙边线的对角线找出电梯井筒中心点; ②根据塔吊爬升支腿伸出方向和建筑物的实际情况设置塔身的方向,必须确保塔吊爬升支腿伸出方向与电梯井内两侧都有结构承重墙的方向呈90°,特别注意不能让塔吊爬升支腿支撑在非承重墙和影响结构安全的部位; ③预埋内爬塔基础预埋节,使安装后的内爬塔塔身中心点与电梯井筒中心点吻合。如图2 所示。

(2) 基础预埋节设置　①预埋节在加工厂定制,为角钢焊接,尺寸为1 800mm ×1 800mm ×2 100mm,埋入内爬塔基础深500mm,埋入结构底板内1 500mm(底板厚) ,埋入底板内的预埋节部分永久保留在底板内; ②用4 个马凳分别支承4 个预埋节,马凳由└100mm ×100mm 角钢制成,尺寸为400mm ×400mm,4 个马凳的中心距为1 800mm ×1 800mm(塔机平面尺寸) ,马凳高300mm ,要求4个马凳支撑牢固,并互用钢筋焊接成一整体,使上平面在同一水平面; ③如内爬塔以底板为基础时,直接在底板上预埋塔吊连接螺栓或预埋连接件。如图3 所示。

图2 　塔身与结构位置示意　                    图3 　预埋节与底板关系示意

(3) 预埋程序　①铺好基础下层钢筋,将马凳就位,用吊车将预埋节放在4 个马凳上,并与马凳临时连接在一起,在此步骤前应确定塔吊的顶升方向; ②塔吊支脚就位时,准备2 台经纬仪、1 台水平仪和若干1 、2mm不同厚度的钢板垫片,支脚就位后用经纬仪从两个方向测量垂直度,7.5m 高度垂直度误差应< 3mm,4个角的水平误差< 1mm; ③调整完后,将预埋节与马凳焊接在一起,要注意整体的稳定,杜绝任何偏移的可能性; ④铺设上层钢筋,浇筑混凝土,并观测其垂直度的变化,随时调整,预埋完毕; ⑤浇筑完混凝土后再测量1 次。如超过标准应立即调整,并随时测量塔身垂直度,直到垂直度误差< 1/1 000 ,整个过程应有详细的测量纪录。

2.4 　避雷接地设施

在塔机预埋节两侧设2 组地线,接地电阻不超过4Ω。用3 根33mm×45mm、长1.8m的方钢管制成1.2m的等边三角形垂直打入土层下,用50mm×5mm 的镀锌扁钢将3 根钢管焊连,然后将扁钢固定在塔吊支脚的螺栓上。

3 　塔吊安装

在正常情况下汽车吊可以直接进行内爬塔安装,内爬塔安装大体上与外附式塔吊基本相同。当基坑边距内爬塔安装位置较远,且汽车吊无法进入基坑的情况下,可采取以下方式进行安装。

3.1 　安装方法

(1) 在基坑内的内爬塔基础位置与边坡垂直线的中点位置处先安装1台BX22420便携式起重机。

(2) 在基坑上边缘利用QY40B 汽车吊将内爬塔部件吊至BX22420 便携式起重机附近,再利用BX22420 便携式起重机安装内爬塔,完成内爬塔的安装。

(3)QY40B 汽车吊工作幅度为20m,主臂长35m,最大起重量3.2t ,满足BX22420 便携式起重机安装要求。

(4)BX22420 便携式起重机利用结构基础底板为基础或单独施工临时的塔吊基础,按内爬塔基础预埋螺栓的方法进行基础预埋。待结构基础底板强度达到90 %后,利用QY40B 汽车吊在边坡安装BX22420 便携式起重机。塔吊安装如图4 所示。

3.2 　内爬塔部件安装

(1) 先把内套环梁与预埋节用销轴连接在一起。

(2) 把内套架和塔身环梁安放到内套环梁上,并用销轴固定。

(3) 安装塔身标准节(5 节) ,销轴固定。

(4) 其余安装同正常塔吊安装。

4 　结构承载力要求和技术准备

内爬塔爬升是通过套架(梁) 伸缩支腿、底座伸缩支腿交替支撑在电梯井筒结构墙上,达到塔身爬升的目的。为此在电梯井筒四壁预留支腿洞口,预留洞准确与否直接影响内爬塔爬升的顺利进行,是塔吊运行工作中的关键工作。

4.1 　结构承载力要求

塔吊运行时对墙体所产生的各种荷载,主要通过塔吊伸缩支腿传到结构墙上,在结构施工时须对结构墙进行承载力验算,如结构墙不能满足要进行结构加强或加固。

4.2 　支腿洞口预留要求

(1) 根据内爬塔的爬升预留洞数据要求,在塔吊所在的电梯井筒四壁上设计内爬塔爬升用的支腿预留洞口位置,预留洞水平位置必须对应内爬塔爬升支腿。

(2) 预留洞一般逐层留置,且位置准确、上下一致。

(3) 根据塔吊爬升支腿伸出的方向和建筑物的实际情况设置塔身的方向。

(4) 通过测量放线使预留洞水平方向洞底标高一致,且对应上下预留洞高差控制在一个爬升高度内。

4.3 　预留洞的处理

预留内爬塔支腿洞口的位置,一般位于电梯井四周墙体暗柱边或正好在暗柱上,因此在结构施工过程中该部位要特殊处理。内爬塔支腿支在洞口时,采用在洞口下方垫10mm厚钢板,两侧用方木塞死固定或采用10mm 厚钢板盒的方法,施工完后再用比结构混凝土高一个等级的膨胀混凝土封堵。

5 　内爬塔爬升和使用

5.1 　内爬塔爬升步骤

内爬塔爬升原理是通过安装在塔身标准节二、三节内的液压顶升系统进行交替收缩,套架(梁) 伸缩支腿、底座伸缩支腿交替支撑,完成爬升动作。其循环步骤为:

(1) 初始状态　底座伸缩支腿处于第1 节、外套架伸缩支腿处于第2 节。

(2) 第2 步　塔机不动,外套架伸缩支腿爬升至第3 节并固定,塔机爬升。

(3) 第3 步　底座伸缩支腿爬升至第2 节并固定。

(4) 第4 步　塔机不动,外套架伸缩支腿爬升至第4 节并固定,塔机爬升。

(5) 第5 步　底座伸缩支腿爬升至第3 节并固定,此时底座伸缩支腿和外套架伸缩支腿处于初始状态,等待下一个循环爬升;以此类推,逐段爬升以达到塔吊高度要求。

5.2 　爬升时间和使用情况

(1) 内爬塔塔身在结构施工时,每两层爬升1 次,每次爬升时间为2～3h。

(2) 内爬塔爬升工作在夜间塔吊闲置时进行。施工使用与外附式塔吊相同。

(3) 塔吊爬升时,塔吊必须停止作业。

(4) 在塔身稳定性上,由于内爬塔塔身2P3 在电梯井结构中,且有2 层支腿分别支在结构墙上,所以在使用过程中比外附式塔吊相对要稳定安全。

6 　内爬塔拆卸

6.1 　利用抱杆拆卸内爬塔

6.1.1 　前期准备

(1) 搭设塔吊拆卸脚手架平台　因屋面有女儿墙或其它设施,塔吊大臂无法直接落在屋面上,为减少对女儿墙的损坏,在屋面上搭设临时拆卸脚手架平台以支撑塔吊大臂。在距离塔吊中心3m 至主体外墙的女儿墙按大臂拆卸方向搭设钢管式双立杆脚手架平台,宽度2m,高度超过女儿墙20cm,脚手架平台承重设计大于塔吊大臂重量(7t) ,立杆间距1.2m,大横杆3 道,两侧设剪刀撑,上铺木脚手板。

(2) 屋面回顶　为了确保屋面均匀受力保护屋面结构和下层结构不受损坏,在塔吊拆卸前,在屋面以下2 层对楼板或梁进行回顶,即塔吊大臂将降落的平面对应位置,搭设3 排钢管式双立杆脚手架,立杆间距1.2m,大横杆3 道,两侧设剪刀撑,搭设范围大于上部双排脚手架范围,保证受力均匀。

(3) 预留抱杆钢丝绳吊环　屋面顶板混凝土施工过程中在简易抱杆周围预埋13 个直径20mm圆钢的吊环,并分别用直径14mm 钢丝绳与抱杆相连,每条钢丝绳最大承受拉力约为2t ,钢丝绳的主要作用就是平衡抱杆。

(4) 安装抱杆及卷扬机　主要工作包括: ①根据工程实际情况,抱杆尽量安装在结构剪力墙上或柱梁集中的地方,并将各种参数提供给结构设计师,经验算确保结构能满足拆塔所产生的荷载要求; ②在安装位置楼面预留连接螺栓。抱杆底座长3m,宽20cm,下面垫宽70cm、厚2cm的钢板,屋面在3m以内均匀受力8t ,为减轻屋面受力,拆塔时尽可能把塔机拆散分解,单件吊重不超过2t ; ③为配合抱杆拆塔的卷扬机安装固定,卷扬机共3 台,1 台主卷扬机(2.2t ,可拆卸) ,2 台副卷扬机(0.5t) 分别用于控制抱杆臂的水平旋转、上下改变方向及塔机吊下楼的起升机构; ④抱杆的参考数据　抱杆回转半径8m,抱杆质量≤2 000kg。屋面抱杆如图5 所示。

图4 　内爬塔安装示意　                    图5 　屋面抱杆示意   

6.1.2 　拆卸步骤

(1) 将平衡臂转到抱杆一侧,用抱杆将塔吊平衡重、操作室吊下,当配重不在回转半径范围内,可再利用一长臂打孔直接固定在屋面上,并用抱杆臂将其吊起,配合将塔吊平衡重、操作室吊下,其中塔吊主卷扬机暂不拆卸。

(2) 将塔机落至最低位置。内爬塔分为内套和外套2 部分。在结构施工过程中,在墙体上预留塔吊洞穿入工字钢,作为塔机支腿,利用千斤顶互相顶升或下降。

(3) 塔机降下后,大臂(7t) 落在平台架上,用抱杆将大臂从大臂根部解体逐节吊下。当大臂节不在抱杆回转半径范围内时,利用塔吊主卷扬机将其拖进抱杆回转半径范围内,直至将所有大臂全部吊下,再将塔吊主卷扬机吊下。在此操作过程中,塔吊拆卸脚手架平台承受压力和支座反力。

(4) 大臂拆卸完毕后,将塔机平衡臂(约2.8t) 分2节依次吊下。

(5) 塔帽用抱杆整体拆卸。

(6) 拆卸回转机构(约3t) ,解体成4 部分拆下。

(7) 塔身不断顶升,将塔身顶出屋面逐节依次拆下(单件0.8t) 。

(8) 拆卸塔机内外套(单件1.1t) 。

(9) 将屋面抱杆解体(最大件长4m、最重件0.2t),人工抬至外用电梯或施工升降机处,运至地面。

(10) 用汽车吊在地面将塔吊件装车运输,完成拆卸工作。

6.2 　利用轻型屋面吊拆卸内爬塔

6.2.1 　轻型屋面吊安装

(1) 在安装之前,将各种参数提供给结构设计师,经验算确保结构屋面和墙的承载力满足BX22420 轻型屋面吊施工荷载要求后方可实施。

(2) 为安装BX22420 轻型屋面吊,在屋面结构顶板施工时,距内爬塔10m 左右的位置预留8 个200mm ×400mm的预留洞,以固定屋面吊。

(3) 根据结构形式和现场情况,BX22420 轻型屋面吊位置尽量落在结构剪力墙上或柱梁上,以减少对结构的损坏。

(4) 因屋面吊各部件均可自由拆卸和组装,利用塔吊运输至屋面,按照要求安装到位。

(5)BX22420 轻型屋面吊主要技术参数:最大拆卸高度1819m;最大拆卸幅度10m;最大幅度吊重3t ;自重3.5t (加高塔身型4.5t) 。

6.2.2 　拆卸步骤

(1) 屋面吊安装完毕后,即可按普通塔吊的方式进行拆卸。

(2) 屋面吊拆卸采用简易的人力抱杆和卷扬机进行拆卸,拆卸原理和方法与直接利用抱杆拆卸内爬塔基本相同,只需设计小型简单的抱杆即可。

6.3 　屋面结构承载力要求

(1) 在拆卸内爬塔的环节当中,必须注意分析屋面构筑物的实际位置,并计算屋面结构的承载能力,确保最终的设备构件在起吊过程中不影响结构安全。抱杆或屋面吊尽量安装在结构剪力墙或柱梁上,必须与结构设计师沟通验算得出结构屋面和墙的承载力满足施工要求的结论,否则需采取加固的措施。

(2) 在轻型屋面吊拆卸方法中, 屋面吊自重约4.5t ,拆卸单件最大重为回转机构重约3t ,核算拆卸过程中荷载对屋面结构的影响。

(3) 采用抱杆进行拆除时,根据荷载要求核算结构的承载力情况,同样满足受力要求。

(4) 在塔吊拆除前,必须编制切实可行的塔吊拆除方案和结构核算书,经上级技术主管部门和监理工程师审核批准后方可施工,结构核算书需经结构设计师验算通过。

《施工技术》06/06