超高层建筑塔吊外附着设计周转及安拆施工工法

超高外附着设计、周转、安拆施工工法前言近年来，建筑的高度屡创新高、构造形式日趋新颖复杂，其施工都离不开塔吊进行施工物料的垂直运输。对于超高框筒构造的建筑物，由于核心筒领先于外框筒施工，普通将塔吊布置于核心筒井道内，然而此种塔吊布置办法吊运区域覆盖较小、对核心筒构造依赖性强。通过在XX证券交易所营运中心及厦门海峡交流中心等项目改善实践，总结出一套将塔吊布置于外框筒外，并在顶升过程中依附于外框筒柱上，临时附着与固定附着相结合，通过安拆周转达成最后附着的施工办法。本工法核心技术于通过XX省建设委员会评审鉴定，被评为XX省级工法。同时，塔吊附着撑杆交叉节点连接装置成功申请新型实用专利权。工法特点塔机选择面大，节省造价在超高层框筒构造施工中，普通将塔吊布置于核心筒内，采用内爬的方式逐步上升以满足施工规定，由于塔吊间间距很小，故只能选择动臂式塔吊，而国内动臂式塔吊种类少，性能较低，且采用进口动臂塔吊价格昂贵。而本工法的塔吊构造外布置，使塔机选择面更大，节省造价。覆盖面广，提高机械效率本工法将塔吊布置于外框筒构造外，吊运覆盖面积更大，充足发挥平臂式塔吊的优势，提高了机械效率。不受构造强度影响，通过临时附着安拆加紧了工程进度，确保安全本工法塔吊无需以主体构造为基础，故不受构造混凝土养护时间限制，加紧了构造施工速度、安全高效。塔吊布置于构造外，通过逐步顶升以满足核心筒施工规定，而外框筒构造落后于核心筒进度，故采用临时附着以确保塔吊安全稳定，通过对临时附着的安拆周转，使之最后成为固定附着。合用范畴本工法重要合用于在超高框筒构造的建筑物施工过程中，核心筒施工进度超出外框筒，塔吊外附着于外框筒立柱上时，附着体系的设计、周转和安拆。工艺原理将塔吊布置于构造外框筒以外，并随着核心筒高度的攀升，逐步顶升塔吊以满足施工需要，当塔吊自由高度达成限制时，采用附着在构造外框筒立柱上以确保塔吊的稳定性和起重能力。由于核心筒施工进度比外框筒立柱施工进度快，塔吊附着根据核心筒和外框筒进度状况及机械性能，规划拟定附着点，若需附高度局限性附着高度时，采用临时附着，并通过安拆周转成为固定附着。施工工艺流程及操作要点基本施工流程图5.1超高外附着设计、周转、安拆施工流程图操作要点塔吊附着体系设计本工法中塔吊以外框筒立柱作为依附构造，因此针对不同的建筑工程，由于塔吊定位、建筑构造型式及塔吊参数等的不同，塔吊附着体系的设计会有所不同。但均可将附着体系分成附着框、附着杆和附着支座埋件这三部分进行设计，并尽量采用栓接的形式连接固定，方便于附着杆件的拆卸周转。1、塔吊附着体系的设计：涉及附着杆、支座预埋件及连接部位的强度验算。2、塔吊附着对基础的影响：塔吊附着后，塔机的受力形式发生变化，因此应对各工况下塔吊对基础受力的影响。3、塔吊附着支座验算：塔吊依附于主体外框筒构造柱上，根据不同类型的柱，对其构造承载能力进行验算。4、混凝土柱：需对柱的抗弯、抗剪能力以及混凝土局部承压强度进行验算，由于受施工进度和工期制约，普通状况下，不可能等混凝土达成设计强度后再进行塔吊附着杆连接，因此在进行验算时，应以实际强度进行验算，普通可取7天。5、钢柱：需对钢柱的抗弯、抗剪能力、稳定性以及局部承压强度进行验算。6、组合构造柱：需针对塔吊附着时柱的施工状况进行承载力验算。附着装置设计验算完毕后绘制制作图及有关阐明，并交原塔吊厂或对应能力的厂家进行加工制作。塔吊附着周转1、拟定附着点固定附着点的位置根据塔吊原制造厂的参数拟定，结合现场实际状况，可适宜调节固定附着点，但其附着杆间距离必须不大于最大间距。塔吊附着点按下列基本流程拟定：塔吊随核心筒施工顶升至无附着最大自由高度，此时需对塔吊进行附着方能继续顶升，根据外框柱的进度状况拟定附着点的形式，若外框柱已施工至第一道固定附着点之上，则可直接设立固定附着点；若未达成高度，则可在柱靠近上端处设立临时附着点；之后进行塔吊的顶升，以确保核心筒的顺利施工，当塔吊顶升至有附着最大自由高度且无法满足核心筒施工时，采用同样办法设立附着点直至达成塔吊最大高度。图5.2.2塔吊附着点基本流程图2、附着周转当每道（除第一道外）附着体系安装完毕后，其下侧的临时附着杆便能够拆除并转至上部进行附着，因此准备固定附着所需的附着杆件套数，通过上述办法重复安拆周转便可达成最后的固定附着。为减少临时附着拆除对构造柱的影响，每次优先拆除最下侧的临时附着杆进行周转。塔吊附着加节作业塔吊附着的设立和安拆周转根据前述的塔吊基本规定、施工进度状况、附着及周转规划，遵照各阶段的附着状况进行安装。塔吊在无附着状况下，顶升至其无附着最大自由高度时，停止顶升，进行第一次临时附着后再继续顶升加节。当塔吊顶升至吊钩与顶附着之间高差临近其有附着最大自由高度时，停止顶升，根据前述附着设立进行对应附着，当附着点处的钢柱需要加强时，须先安装好加强杆件，再进行附着。重复本环节完毕塔吊的顶升和附着。在塔吊附着加节作业时相邻附着的间距不得超出其最大间距。根据周转规划塔吊最后附着图及周转图，进行附着装置的安拆周转，达成最后的固定附着。下列以XX证券交易所项目的MC480和C7050塔吊外附着的安拆周转规划为例进行阐明，两台塔吊的原则节及附着形式完全相似，只是永久附着点的高度稍有区别：MC480塔吊进行17次附着，其中5次永久附着，12次临时附着；C7050塔吊进行16次附着，其中5次永久附着，11次临时附着，通过安拆周转最后达成永久附着。表5.2.3塔吊安拆周转规划图阶段一：塔吊已顶升至无附着状态下最大自由高度，核心筒正施工8F，外框筒施工至3F阶段二：在3F设立临时附着点，塔吊继续顶升，直至有附着状态下最大自由高度，核心筒可施工至10F，外框筒施工至6F阶段三：在5F设立临时附着点，塔吊继续顶升至最大自由高度，核心筒可施工至12F，外框筒施工至6F阶段四：为了确保核心筒施工，在6F设立临时附着点，此时将原3F处（①）临时附着拆除并转至6F（③）处安装，从而可继续顶升塔吊，以施工核心筒13、14F阶段五：将5F（②）的附着杆拆除并转至8F处安装，该附着为MC480的第一道永久附着，并顶升塔吊至最大自由高度，核心筒可施工至16F，外框筒施工至8MF阶段六：将6F（③）的附着杆拆除并转至8M层安装，该附着为C7050的第一道永久附着，并顶升塔吊至最大自由高度，核心筒可施工至17F，外框筒施工至9F阶段七：为确保核心筒18、19F的施工，在9F设立附着点，对于C7050塔吊，将8F（④）的附着杆拆除并转至9F，对于MC480，安装新的附着杆，并可将8M层（⑤）的附着杆拆除以备周转至上部附着使用阶段八：为进行核心筒20～22F、外框筒12～14F的施工，在11F设附着点，对于C7050塔吊，安装新的附着杆，并可将9F（⑥）的附着杆拆除备用，对于MC480塔吊，将上阶段的备用附着杆安装于此附着点，并可将9F（⑥）附着杆拆除备用最后附着图按照上述的安拆周转原则和办法，2台塔吊各5道附着通过周转行程最后的永久附着对每一套附着杆的安装、拆除和周转过程进行分析，得到对应的规划图塔吊附着的安装1、塔机附着装置中附着杆与预埋件间的连接宜采用栓接，方便于安拆周转，承载力局限性或者施工条件受限时，可采用焊接。2、根据塔机预定的附着点位置，在构造柱施工时，预埋好附着装置预埋件，预埋件需确保定位精确，固定牢固。若构造柱为钢柱或钢混凝土组合构造柱，应将预埋件与钢柱牢固的焊接在一起；若为钢筋混凝土柱，则应将预埋件与柱筋绑扎或焊接固定，以确保其在浇筑混凝土不会发生偏位。3、用塔机将附着框吊起，在塔机原则节上与预埋件的等高位置上将附着框用高强度螺栓紧紧的抱在原则节主弦杆上，固定在塔身上。4、用塔机将附着杆逐个吊起，使其一端与附着框用销轴连接起来，另一端与预埋件的耳板栓接或焊接起来。四根附着杆应保持在同一水平面内。5、调节附着撑杆的调节螺丝，使塔机的塔身满足垂直度≤4/1000的规定。图5.2.4-1塔吊附着预埋件图5.2.4-2塔吊附着杆安装1图5.2.4-3塔吊附着杆安装2图5.2.4-4塔吊附着杆安装3图5.2.4-5塔吊附着杆安装4图5.2.4-6塔吊附着杆安装5图5.2.4-7塔吊附着交叉部位连接图5.2.4-8塔吊附着状况塔吊顶升加节作业1、加节作业前的准备工作全方面检查塔吊钢构造有无变形、开裂、锈蚀严重等状况，表面油漆完好，机械部完好，运行正常，钢丝绳无过分磨损，扭曲现象，电器部分完整、无破损、绝缘状况良好，安全防护设施齐全，各限位器敏捷可靠。作业前应先检查塔机技术状况、顶升前的检修规定、各机构与否运转正常。检查液压顶升机构，并试运行，确认其完好无损。检查要顶升用的原则节，确认其完好无损，将其连接部位和穿螺栓孔清理干净。在顶升作业前，将用于接高的全部原则节，用起升机构吊钩吊到塔机顶升时起重臂所处的正方位所能吊到的幅度较小处（10m内），并吊一种原则节在引进梁小车吊钩上，再将起重吊钩移至约15m幅度处，此时塔机上部顶升部分重心通过液压缸的铰点，以保持平衡，顶升时的滚轮摩擦力小。顶升开始前，液压系统应空车试运转，再操纵手动换向阀。使液压缸无载伸缩多次，排除系统内的空气，并检查各运动件与否有干涉现象，重复调节滚轮间隙，运转正常后，方可进行顶升作业。2、顶升加节作业将一节原则节吊至套架引进横梁的正方，在原则节下端装上四只引进滚轮，缓慢落下吊钩，使装在原则节上的引进滚轮正好落在引进横梁上，然后摘下吊钩。再吊另一节原则节，将载重小车开至顶升平衡位置。使用回转制动器，在塔机上部处在制动状态。卸下塔身顶部与下支座连接的高强度螺栓。顶升塔机上部构造，分二次顶升顶升至塔身上方正好能引入一种原则节，将套架引进横梁上的原则节引至塔身正上方，稍微收回油缸，将新加原则节落在塔身顶部，卸下引进滚轮，用M39×3×360高强度螺栓将上下原则节连接件连接牢固，预紧力矩2400KN.m。再次缩回油缸，将下支座落在新的塔身顶部上，用高强度螺栓将下支座与塔身连接牢固。原则节引进过程中和缩回油缸活塞杆之前，必须将油缸横梁两端悬挂的撑杆下端置入踏步缺口内。重复上述环节至加完所需原则节。塔机加节达成所需工作高度后，旋转起重臂至不同的角度，这一根主弦杆位于平衡臂正下方时，把这根杆从下至上的全部螺母拧紧。图5.2.5-1塔吊顶升加节过程1图5.2.5-2塔吊顶升加节过程23、加节后的检查及调试表5.2.5检查项目表检查项目检查内容基础1、检查输电线距塔机最大旋转部分的安全距离并检查电缆通过状况，以防损坏塔身检查塔身节连接螺栓的紧固状况，检查塔机的垂直度与否符合规定爬升架1、检查与下支座的连接状况2、检查各滚轮、活动爬爪、销油连接各部件的转动或摆动与否灵活3、检查走道，栏杆的紧固状况上、下支座司机室1、检查与回转支承连接的螺栓紧固状况2、检查电缆的通行状况3、检查平台栏杆的紧固状况4、检查与司机室的连接状况5、司机室内严禁寄存润滑油、油棉纱及其它易燃物品塔帽1、检查扶梯、平台、护栏的安装状况2、确保起升钢丝绳穿绕对的起重臂1、检查各处连接销油、垫圈、开口销安装的对的性2、检查载重小车安装运行状况，载人吊篮的紧固状况3、检查起升、变幅钢丝绳的缠绕及紧固状况吊具1、检查换倍率装置，吊钩的防脱绳装置与否安全、可靠2、检查吊钩有无影响使用的缺点3、检查起升、变幅钢丝绳的规格、型号应符合规定4、检查钢丝绳的磨损状况及绳端固定状况机构1、检查各机构的安装、运行状况2、各机构的制动器间隙调节适宜3、检查牵引机构，当载重小车分别运行到最小和最大幅度出，卷筒上钢丝绳最少应有3圈安全圈4、检查各钢丝绳绳头的压紧有无松动安全装置1、检查各安全保护装置与否按规定调节合格2、检查塔机上全部扶梯、栏杆、休息平台的安装紧固状况润滑检查润滑状况调试当顶升加节安装完毕后，在无风状态下，检查塔身轴心线对支承面的侧向垂直度，允许偏差为4/1000，再按电路图的规定接通全部电路的电源，试开动各机构进行运转，检查各机构运转与否对的，同时检查各处钢丝绳与否处在正常工作状态，与否与构造件有摩擦，全部不正常状况均应予以排除。安装检查后，应依次进行下列实验：(1)空载实验各机构应分别进行多次运行，然后再做三次综合动作运行，运行过程不得发生任何异常现象，否则应及时排除故障。(2)负荷实验在最大幅度处和最大吊重所对应的最大幅度处分别吊对应定额起重量的25%、75%、100%，按（1）条规定进行实验。材料与设备重要材料表6.1重要材料序号名称规格型号单位数量1附着框□3120×3120套52附着杆φ273×12跟203预埋件Q235，t=20mm个684销轴φ60个205高强螺栓M39×3×360枚若干设备工具表6.2设备工具序号名称规格型号单位数量1起重设备C7050/MC480台21专用扳手套42活动扳手10～12把43大锤16磅把44奶头锤2.5磅把45撬棍1.5～2.5m根46替打把27工仪表套18机械工具套19白棕绳50mφ16mm根210手动葫芦5吨；2吨套各一套11千斤头8mφ13.5mm根212铁丝若干13垫木若干14安全帽顶2015安全带套616绝缘鞋套617防护手套套618安全网1800mm×6000mm床若干19对讲机3km部5质量控制7.1塔吊附着体系的施工必须符合GB50017-钢构造设计规范[S]，JGJ81-建筑钢构造焊接技术规程[S]，塔吊使用阐明书以及其它有关设计规定、国家产品原则和工程技术规范的规定。7.2塔吊附着体系的安装质量直接关系着塔吊的安全性和稳定性，本工法中需重复多次的对附着杆体系进行安拆和周转，需采用有效地方法以确保附着的安装质量。7.3塔吊附着系统的构件和预埋件必须由塔吊原制造厂或含有对应能力的公司进行设计计算、绘制制作图及编写有关阐明，并制作加工，以确保构件质量。7.4预埋件在安装前，应通过测量放线将其位置精拟定位；安装时，预埋件必须与柱构造可靠地焊接在一起，确保在附着杆安装前及使用中不会发生任何的偏位、松动等现象。7.5附着系统安装时，焊接所采用的焊条牌号性能，构件所使用钢筋、钢板及型钢等均应符合设计规定；电焊工应有对应的资质证并经考试合格。焊缝表面焊波应均匀，不得有裂缝、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑及气孔等缺点。7.6附着顶升完毕后，对附着部位的焊缝进行探伤及应力监测，确保其承载力达成设计规定；同时对新顶升的原则节及附着构件进行全方面的检查，特别是塔机垂直度必须符合规范的规定。7.7塔吊司机、指挥人员、丝索人员必须持有有关部门核发的操作证持证上岗。塔吊司机必须纯熟掌握塔吊使用操作办法，附着顶升作业要有专人指挥，电源液压系统须专人操作。7.8塔吊使用过程中，应定时检查关注附着系统构件与否有过大变形，焊缝与否存在细小裂缝等现象，如有问题应立刻解决。安全方法安全技术方法塔吊附着体系的安拆必须符合JGJ196-建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程以及各项安全法规、安全技术规程的各项规定组织施工，做到安全文明施工。总负责人组织全体作业人员学习塔吊附着方案内容，进行安全技术交底，贯彻每项工作。塔吊顶升及附着安装作业之前，组织学习顶升附着安全技术方案，对班组作业人员进行技术方案交底，对分项工作内容、技术规定、安全方法及有关注意事项进行单独交底。作业人员必须通过培训考核合格，起重工和电工要持证上岗；进入施工现场必须戴安全帽，高空作业时要系好安全带，穿防滑鞋。全部参加安装作业的人员必须持证上岗，作业区范畴内设立安全警戒区，派专职安全员扼守，非有关人员不得进入警戒区。作业人员岗位明确，作业职责清晰，既要坚守岗位，又要互相配合，自觉恪守安全操作规程及安全技术方法规定，集中精力，全神贯注的工作。油泵、顶升横梁、爪应有专人操作，职责明确。并互相监督、协调，安装、拆除螺栓时，铁锤与扳手要握牢，避免螺栓、螺母、榔头、扳手等物件高空坠落，使用铁锤应由纯熟的人承当。当操作完毕一种环节后，必须互相通气，并互检查后，都已完毕好，方可进行下一步作业。风力不不大于6m/s时，严禁安装和顶升作业。严禁酒后作业。检查吊钩吊索与否可靠。使用的工具，卸卡及零件必须放稳妥，严禁抛扔。全部作业人员作业过程中思想集中，听从指挥，严禁违章作业。8.2顶升过程中应注意事项液压顶升和拆卸塔身时，必须严格恪守安全操作规程。塔机上部顶升部分的重量必须保持平衡。顶升或拆卸时碰到卡阻或异常现象，必须停机检查，故障未排除不得继续顶升或拆卸。再次顶升之前，顶升横梁两端的耳轴必须可靠地落入原则节踏步的缺口内，方能进行顶升，避免塔机倾覆。环保方法固体、液体废物的寄存应采用防渗漏、防流失、防扬散方法，妥善储存。对废电器、废机油、废油手套、废配件等固体废物，应回收运用，不含有回收运用条件的，不得随意弃置和倾倒，交专门部门回收。效益分析10.1社会效益该塔吊超高外附着施工工法通过多个项目的应用，达成良好效果，通过规划附着体系的安拆和周转，解决了塔吊外附着时外框筒与核心筒协调施工的难题，为工程顺利竣工提供了充足保障，获得了较好的社会及节能环保效益，给国内类似工程施工提高贵重经验。10.2经济效益本工法中所述塔吊外附着的施工办法大大提高了塔吊覆盖面积的运用率，使同等面积下所需塔吊数减少，减少了塔吊租赁费用的开支，节省成本；缩短塔吊顶升周期，无需受构造强度限制，缩短了工期，减少塔吊附着对构造的影响。根据核心筒和外框筒进度状况，C7050共需进行16次附着，其中5次永久附着，11次临时附着，MC480共需进行17次附着，其中5次永久附着，12次临时附着。优化的附着装置每套加工制作费：38125.3元，安装费：2436.0元，拆除费：1914.0元；原附着装置每套加工制作费：32478.2元，安装费：.0元，拆除费：1750.0元，则可节省费用：（32478.2+.0+1750.0）×（16+17）-38125.3×（5+5）-（2436.0+1914.0）×（16+17）=671222.