17-fo.23c型内爬式塔式起重机安装爬升及拆除施工技术研究.doc

FO/23C型内爬式塔式起重机安装、爬升、拆除工法1 前言：在现代高层和超高层建筑施工中，内爬式塔式起重机（以下简称内爬式塔机）因其设备投资少，整机重量轻，占地面积小而有效覆盖面积大，起升高度高（起升高度仅受其起升机构绕绳量限制），爬升用时短等一系列显著优点而在国内愈越为用户所认识和了解。本工法在上海南证大厦和上海科技中心A座楼的施工中，已成功地加以推广使用，效益显著。2 工法特点：内爬塔机从安装、爬升到最后拆除作业，由于其自身的特殊性及使用过程控制的创造性，决定了本工法的特殊性。即既不同于传统的外附式塔机的施工方法，也区别于同类工法。它具有以下显著的特点：图1 FO/23C型内爬式塔机整本结构及性能2.1 爬升框的安装采用楔块定位的方法代替了预埋螺栓定位法，其固定措施更科学、合理、可靠安全。2.2 拆除作业采用设计合理，性能优良的专用非标设备，“屋面吊机”，且其安装高度低，改善了安全作业的条件。2.3 运用本工法施工作业时，效率较高。尤其是拆除塔机时，所用工期比传统工艺缩短了410天。2.4 本工法就具体实践中出现的一些通病问题，予以解释及防治措施。3 适用范围：3.1 内爬塔机在每次爬升的爬升框的安装位置（见附图2），有垂直力68.5t和水平力18.8t(360范围内)作用于建筑物上，建筑物在这些部位应有足够强度。3.2 内爬塔机吊钩起升高度受最大绕绳量486m的限制，吊钩最大起升高度为192m，建筑物高度受其限制。3.3 屋面有足够的面积安装屋面吊机（最小占地面积6m6m=36m）并有足够的强度承载其动载荷（必须进行校核）。符合上述三个条件的各种混凝土结构或钢结构的高层或超高层建筑施工，本工法均可适用。4 工艺原理：将塔机附着在主体结构井道或预留洞内，利用液压顶升机构使塔机随主体结构的上升而爬升，主体结构封顶后，利用通用性很强的非标设备“屋面吊机”将塔机拆除。5 施工工艺：5.1 合理选择塔机的安装位置5.1.1 塔机安装的建筑结构部位有井道内安装和楼板预留洞内安装两种：(1) 井道内安装法。其特点是：井道墙体一般都能承受68.5t的垂直力，但需要在井道墙体的有关部位设预留洞（见图3）并在墙体预留洞的底部预埋钢板。(2) 楼板预留洞安装法。其特点是：各层楼板均需留预留洞，为了使楼板能支承68.5t的垂直作用力，在安装爬升框的楼板预留洞口，一般都需要在结构施工时加做两根加固梁，保证强度。楼板预留洞安装的优点是爬升和拆除作业均方便。5.1.2 选择塔机的安装位置时，要在满足作业覆盖面要求的前提下尽量选用较短的吊臂组合，以方便于将来在屋面上拆除和分解吊臂。根据建筑物的具体情况和施工条件结合上述原则确定塔机的合理安装位置。5.2 安装内爬塔机安装有两种方法，即基础安装法和直接安装法。5.2.1 基础安装法(1) 制作初始安装基础。用建筑物底板作塔机基础，如强度不够，则必须加强。(2) 塔机的初始安装。确定初始安装高度之后，进行安装。安装方法按固定式塔机说明书执行。此方法既可在无法实现基础安装法时采用，也可根据实际情况直接采用。所谓直接安装法就是将塔身直接装在爬升框上的方法。安装操作说明书执行。5.3 爬升5.3.1 安装爬升框的准备工作爬升框是通过下面的工字梁固定在建筑物上，工字梁的定位决定了爬升框的定位。由于预埋螺栓固定工字梁的方法在施工中既不能保证位置精度，又不能调节位置偏差，所以本工法不予采用。而按下述方法施工：(1) 井道安装法：在井道墙体上作4个安装工字梁的预留洞，洞底预埋钢板，工字梁可在钢板作位置调整。在工字梁两端的腹板两侧有一组楔形铁（两块）用作工字梁的横向调整，一块焊在工字梁的腹板上，另一块是滑动块，用焊于其上的螺栓作楔紧滑动（见图3AA放大）并阻止工字梁在R1和R2的作用下作纵向位移（也可用图3B放大的方法阻止纵向位移）。在井道墙体预留洞内，工字梁两端的上平面和预留洞顶之间的空间应装顶架或顶块并用楔块楔紧。(2) 楼板预留洞安装法：楼板预留洞所需最小尺寸见图9。在洞口边缘作两根加强梁使楼板有足够的强度承载图9中所示的垂直负荷P和水平负荷R1及R2。加强梁的方向纵向横向均可，视梁的支点距离而定。按塔机规定的爬间距和建筑结构的层高，确定需在预留洞口做加强梁的楼层。预埋钢板设在加固梁的上平面，工字梁在预埋钢板上定位找平后可用图3B放大所示方法防止它水平位移，且还应和预埋钢板固定。5.3.2 安装爬升框先将两根工字梁在预埋钢板车大致就位并用垫铁找平后，将爬升框和工字梁组合。按初始安装的4个固定支脚的位置（或按下部爬升框的位置）把上部爬升框定位后，将工字梁固定，然后插上导向板，安装爬升机构。5.3.3 爬升按塔机说明书进行爬或作业。作业时应注意以下几点： 在两个爬升框处各有一人任指挥，两个指挥之间利用对讲机进行联系。如在上部爬升框处发现爬升中有异常情况，及时通知下部指挥暂停爬升。 在爬升中，下部指挥要时刻注意油泵的工作油压。如油压超高，应暂停爬升，找出油压超高的原因并予排除后方可继续爬升。 油泵用油必须使用抗磨液压油（国产牌号：当环境温度10时，用YBN46号，当环境温度10时用YCN46号）。 在爬升中如出现塔身倾斜和扭转而需按图4所示方法给予纠正时，应在上面的爬升框处（即图2，的B处）进行纠正。 下部指挥要注意爬升的极限，塔身底部不能脱离爬升框的约束。为了防止因疏忽而造成重大事故，塔身底部应装上爬升终点挡块。（2） 楼板预留洞安装法：楼板预留洞所需最小尺寸见图9。在洞口边缘作两根加强梁使楼板有足够的强度承载图9中所示的垂直负荷P和水平负荷R1及R2。加强梁的方向纵向横均可，视梁的支点距离而定。按塔机规定的爬升间距和建筑结构的层高，确定需在预留洞口做加强梁的楼层。预埋钢板设在加固梁的上平面，工字梁在预埋钢板上定位找平后可用。不能脱离爬升框的约束。为了防止因疏忽而造成重大事故，塔身底部应装上爬升终点挡块。5.3.4 爬升作业中出现的问题及防治措施(1) 爬升时塔身倾斜和扭转问题 形成原因。由于FO/23C塔机的起升机构在平衡臂上是偏右放置（站在平衡臂后向前看），所以偏心载荷使塔身空载时承受一个弯矩，中心线向左弯曲变形。使得油缸顶升的运动不是垂直向上，而是朝左上方斜顶，造成了塔身的倾斜及扭转。 防治措施。为了克服这种先天弊端，可采用如下措施：油缸在每顶升一次后，二次顶升前可把平衡臂旋转180角，但切记要用小车吊配重物进行调节，使得起重臂比平衡臂重。这样每顶升一次换一次方向，正反方向顶升抵消了塔身的扭转变形，不有再校正塔身，减少了作业时间。 如已发生了扭转变形，则必须要进行校正。在井道内安装时，纠偏的方法如图3所示。用两个千斤顶顶推塔身，形成一个逆时针方向的力矩，左面的千斤顶要比右面的千斤顶作用力大。使塔身的偏斜和扭转同时得到纠正。在楼板预留洞安装时，则有两个手动葫芦代替千斤顶。图3(2) L46C整体加强节的定位问题在FO/23C内爬塔机塔身构成中，有一自重和强度都最大的特殊加强节，即L46C，顶升固定框就固定在这个加强节上。它用来承受塔机工作时产生的集中载荷，但由于建筑物楼层的功用不同，所以楼层高度也不尽相同，造成了固定框架不可能每次爬升后都卡这个加强节上。为适应这种不利状况，本工法设计两件加强杆（见图4）来加以改善。图45.4 塔机拆除5.4.1 屋面起重设备的选择塔机是由设在屋面上起重设备按规定程序拆卸的，并由该设备吊至地面。常规工艺使用的起重设备有桅杆式吊机和台灵井架等，但它们都有很大的局限性，且作业效率极低。本工法采用通用性很强的非标设备“屋面吊机”。基特点是：（1） 设备合理，性能可靠安全。（2） 该屋面吊机拆解后各部件的尺寸和重均不超过施工电梯梯笼的限制，所以便于拆卸和运输。（3） 屋面吊机的组装作业在屋面上进行，且占地面积小，安装高度低，避免高空作业，改善了安全作业条件。（4） 由于不需要缆风绳，所以作业效率高。不但拆除费用远低于市场报价，而且工期也比传统方法缩短410天。5.4.2 屋面吊机安装位置的选择（1） 屋面吊机的安装位置距离建筑物外墙和被拆塔机都要求靠近，以便增大屋面吊机吊臂的作业角度从而提高屋面吊机的起重能力并便于吊机将重物吊至地面。FO/23C型塔机拆解后最重的部件是G型平衡重（重3.7 t）和塔头（不含驾驶室，重3.72t），吊机的位置应能保证平衡重和塔头均位于有效作业半径之内。（2） 屋面吊机的自重和吊重对建筑物所作用的力应由建筑物的梁和柱承载，而避免由楼板承载，所以安装位置尽可能选在下面有梁和柱的屋面上。（3） 屋面吊机安装位置确定后，要对承重梁作强度验算，确认强度满足要求后方可安装；如强度不够，必须加强（由土建工程师执行）。5.4.3 屋面吊机的安装在屋面上将吊机部件进行组装、调试。吊机底座和建筑物结构之间的加固作用点要同一标高，否则用垫板垫平，避免产生局部集中载荷，形成危险工况。混凝土结构的作用力处和底座之间要垫上面积足够的木板，以保护结构。5.4.4 屋面吊机的试车屋面吊机每次工作前，应先做空载试验、满载试验和超载试验。按附件二屋面吊机试验执行并作好记录，确认符合要求后，方可正式投入使用。5.4.5 塔机拆卸工艺（1） 为了减轻屋面吊机的负荷，塔机各大件尽可能拆解为小件吊至地面。随拆随吊，不在屋面上存放，各件在吊至地面后应尽快立即运走，不在地面作业区存放。（2） 塔机的配合 为了安全操作，方便作业并最大限度地发挥屋面吊机的起重性能，被拆塔机应使用爬升机构回降塔机，降得越低越好，以不影响回转为限（也可不降，视具体情况而定）。 在拆卸平衡重、吊臂、起升机构和平衡臂时，要将吊重回转到屋面吊机的有效作业幅度内，不让屋面吊机斜吊。（1） 拆卸程序按附件一执行。（2） 吊臂的拆卸（整体拆卸） 见图5，在平衡重全部拆掉后，把吊臂回转到离塔机距离最远的屋面部位。在该部位尽头搭设一个承重架子（其承重量根据整体吊臂的重心位置和架子离塔机的距离计算得出）。图5 将变幅小车开到吊臂根部并将其固定在该位置，以防吊臂倾斜时溜动。 拆下吊钩总成，再拆下小车牵引钢丝绳并将其绕 在牵引机构的卷筒上。图6 以塔头的3个滑轮作为定滑轮，以吊臂拉杆上端的3个滑轮作为动滑轮，将起升钢丝绳穿绕其间组成一个倍率为5的滑轮组。如图7所示。 用屋面吊机吊住吊臂（其吊点可尽量离吊臂根部远些，以不超过屋面吊机的有效作业幅度为限）。在屋面吊机的协助下，开动塔机起升机构，将吊臂从图6的水平位置1起升到位置2。在屋面吊机起主导作用，将塔机吊臂吊在该位置后，塔机起升机构反转，使两根拉杆松弛，然后拆下图7中所示的销子1和2。图7 将吊臂下落到图6中的位置3，将其支承在架子上。 在吊臂根中装两个3t葫芦，一个水平安装拉住塔顶以防吊臂在根部销子拆除后吊臂下滑；另一个垂直安装，拉住建筑物以防吊臂在根部销子拆除后臂根上翘。两个葫芦均起作用后，拆下臂根部销子。图8操纵塔机起升机构，配合屋面吊机慢慢将吊臂放下，臂根部搁置在其下面的承重的架子上。此时，垂直设置的葫芦应随时配合，及时收紧，不让葫芦松弛。（见图6位置4）用水平设置的葫芦将已处于图7中位置4的吊臂向后拖运到适当位置再分解，逐件吊至地面。6 劳动组织6.1 初始安装劳动组织组长（工程师兼）：1人 指 挥：1人汽车吊司机： 1人 安全员：1人塔机司机： 1人 电 工：1人起重工： 8人 共 计：14人6.2 塔机爬升劳动组织组长（工程师兼）：1人 指 挥：2人安全员： 1人 电 工：1人油泵司机： 1人 起重工：8人塔机司机： 1人 共 计：15人6.3 塔机拆除劳动组织组长（主管兼）：1人 工程师：1人指挥： 2人 安全员：1人塔机司机： 1人 电 工：1人屋面吊机司机： 1人 起重工：1人汽车吊司机： 1人 电焊工：1人汽车司机： 12人 共 计：2122人以上每种作业的劳动组织均严格实行“分工明确，中司其责，统一指挥”的原则和管理方法。7 机具设备7.1 塔机初始安装机具设备汽车吊车： 1台 手动葫芦（3t）：2个对讲机： 1对 水平仪： 1台钢卷尺： 1把 经纬仪： 1台墨线斗： 1个 气割工具： 1套电焊机： 1台 钳工工具： 1套电工工具： 1套 润滑油脂： 若干撬棍、索具、大锤、扳手等工具 若干7.2 塔机爬升机具设备千斤顶（10t）：2个 对讲机： 1对电工工具： 1套 线堕： 2套电焊机： 1台 润滑油指： 若干 气割工具：1套撬棍、索具、大锤、扳手等工具 若干7.3 塔机拆除机具设备屋面吊机： 1台 手动葫芦（3t）：3个对讲机： 1对 润滑油脂： 若干汽车吊车（8t）：1台 电焊机： 1台气割工具： 1台 电工工具： 1套钳工工具： 1套撬棍、索具、大锤、扳手等工具 若干以上每种作业所需的机具，均实行“两定三包”管理制度，使之处于良好的技术状态，充分发挥其效能。8 质量控制8.1 塔机初始安装的质量控制1、质量指标（1） 塔身垂直度偏差不大于3/1000。（2） 塔身水平位置误差不大于10mm。（3） 塔机各部件不得碰伤或变形。2、质量保证措施（1） 用塔身整体节作为4个固定支脚的安装模具；将4个固定支脚装在整体节上，再下基础坑浇筑混凝土，以保证这4个固定支脚之间相对位置的准确性。（2） 以4个固定支脚的上端为基准找平，相互 之间的高度差不得大于1.5/1000，否则用垫铁找平并电焊固定。（3） 基础混凝土振捣时，振捣器不得碰撞固定支脚和垫铁，待混凝土浇筑完成后，再测量一次其准面的水平度，必要时纠偏。8.2 塔机爬升的质量控制1、质量指标：（1） 油泵油压不超过34Mpa。（2） 塔身爬升后，不扭转偏移，垂直度偏差不大于3/1000。（3） 紧固件不松动，塔身稳定。2、质量保证措施（1） 爬升框安装时，用线堕监测，保证上爬升框导向板的夹角和下爬升框对应的导向板夹角在同一垂线上。（2） 按说明书做好爬升前的平衡工序。（3） 塔身在爬升中偏斜或作角向转动，立即用本工法第四章第三节的方法及时纠正。（4） 如工作油压超高，要找出超高原因，排除后再爬升。8.3 塔机拆除的质量控制1、质量指标塔机各件没有损坏或变形，建筑结构不受损伤。2、质量保证措施（1） 各件吊点位置严格按说明书规定执行。（2） 屋面吊机在使用前按附件二屋面吊机试验做好试验，各润滑点加注油指，保证技术状态良好可靠。（3） 手动葫芦等工具在使用前做好检查、维修、保证技术性能良好可靠。（4） 信号联系通畅，分工明确，统一指挥。9 安全措施9.1 塔机的安装、爬升和拆除都应结合具体情况，制订方案并经总工程师审核批准后执行。9.2 屋面四周设置拦杆和防护网，地面作业区围绳标识危险区，禁止非作业人员进入。9.3 作业人员必须戴安全帽、安全带、穿防滑鞋。9.4 血压、心音不正常者，不得从事高空作业。9.5 汽车吊车、屋面吊机、爬升油泵和油缸、千斤顶、手动葫芦大锤、钢丝绳等机具，在使用之前，都应做好试验、检查和保养工作，确保技术状况良好。9.6 风力超过六级时（含六级），停止作业。9.7 作业中随时检查各电器的温升、绝缘等状况和机械的声响、油温、振动等，如发现异常立即停用，排队故障后，方可继续使用。9.8 对讲机充电要足，技术状况良好，保证上下信息传递及时、准确。9.9 塔机拆除时，各部件（特别是重量大的部件）从屋面吊至地面的下降过程中，要尽量避免紧急刹车，下降速度要听从地面对讲机的指令。9.10 塔机拆除时，长度大的部件（如吊臂节、平衡臂、塔顶等）从屋面吊至地面时，要竖着往下吊运，必要时吊重系上两根导引绳索在地面牵引，防止吊重后下降过程中碰撞建筑物或外脚手架。9.11 塔机每次爬升后，都应接好避雷地线。10 技术经济分析10.1 塔机初始安装技术经济分析由于始初安装同传统的外附式塔机基本相同，所以技术经济状况也基本相同（直接安装法仅仅少了制作混凝土基础节的费用），此处不再作分析。10.2 爬升作业技术经济分析在未掌握本工法前，每次爬升用时约12小时。在已掌握本工法后，每次爬升用时约2.5小时，缩短9.5小时。作业组共15人，每次爬升共节约工时9.515=142.5工时，相当17.8工日。一幢建筑物以爬升10次计（南证大厦共爬升16次），每工日工费以100元计（含管理费、电力和辅助用料费），则该建筑物在爬升工序可节约：17.810100=17800元。随着爬升用时的节约，竣工日期即相应提前，效益另计。10.3 塔机拆除作业技术经济分析10.3.1 经上海市科技中心A座楼拆除FO/23C型塔机为例：(1) 屋面吊机每次使用的折旧费（以选价25万元的5%计）为12500元。(2) 屋面吊机安装用时2天，作业用时3天，拆卸用时2天，共7天；全组作业人员22人，工费=227100=15400元；(3) 汽车吊车用3天，台班费7003=2100元；(4) 载重汽车（6t）用3天，台班费 5003=1500元；(5) 其它费用（交通费、饮料费、招待费）5000元；总计36500元。收业主塔机拆除费用135000元（低于传统拆除方式报价），则：利润（含税金）=135000-36500=98500元。10.3.2 以南证大厦主楼拆除FO/23C型塔机为例：(1) 屋面吊机一次使用折旧费12500元。(2) 全组作业人员人工费同上15400元。(3) 汽车吊车台班费 未使用；(4) 载重汽车（6t）台班费（3个台班）1500元。(5) 其它费用2000元。总计31400元。拆除该塔机的外单位报价30万元，则计节约费用：300000-31400=268600元。10.4 设备投入状况技术经济分析10.4.1 塔节数量对于外附式塔机，塔节数量随着建筑物的增高而增多，而内爬式塔机的塔节数始终不变，呈“水涨船高”之势，节省了大量的塔节及附墙框，即节约了大量固定资金投入。10.4.2 塔机数量由于内爬式塔机的有效覆盖面积比同型号的外附式塔机大一倍以上，所以建筑面积足够大的施工工地，如采用内爬塔机，可以减少塔机数量，节约了百万元的投资。如上海南证大厦，它采用了一台内爬塔和一台外附塔施工，如果都用我附塔机，则需三台。11 工程实例工程实例一工程名称：地 点：安装时间：1996年3月6日 用时1天汽车吊车规格：90t汽车吊车（特殊情况：安装塔机的基坑 中心距吊车最小距离21.4m，只能采用超大吨位的吊车）。1个台班作业。第一次爬升日期：1996年7月5日塔机拆除日期：1997年5月4日1997年5月8日 用时5天。安全质量情况：实施本工法时，塔机和建筑物在安装、爬升和拆除中，均无任何损坏，也未发生工伤事故。全过程安全、可靠高效。工程实例二工程名称：地 点：作业内容：拆除作业时 间：1997年6月20日下午1997年6月23日上午 用时3天安全质量情况：塔机和建筑物均无任何损坏，也未发生任何工伤事故，用户十分满意。附件一FO/23C内爬塔机拆卸程序程 序部 件 名 称重 量 （Kg）1平衡重3700/32002吊臂7319/54623起升机构约26004平衡臂42105驾驶室3106塔头40