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        起重機(jī)在高層建筑的施工應(yīng)用技術(shù)

        2014-10-21 19:27:10彭博貴
        基層建設(shè) 2014年27期
        關(guān)鍵詞:高層建筑

        彭博貴

        摘要:隨著我國(guó)高層建筑的不斷建設(shè)增多,各種新工藝新技術(shù)也不斷在改革,在高層建筑工程施工所需大型起重機(jī)械應(yīng)用較為廣泛。本文以工程案例,對(duì)起重機(jī)在高層建筑的拆除與換塔施工進(jìn)行分析,供同行借鑒參考。

        關(guān)鍵詞:高層建筑;起重機(jī)設(shè)備;拆除技術(shù);換塔技術(shù)

        一、工程概況

        某建筑工程是由4 棟塔樓及 5 層裙房組成的綜合建筑,總建筑面積49463. 05m2。其中有超高層酒店建筑,結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體。本項(xiàng)目施工用于起重設(shè)備是QTP315 塔式起重機(jī)2臺(tái),主要用于外圍鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和核心筒物料倒運(yùn),在施工至21層后起重機(jī)出現(xiàn)故障(變頻器頻繁燒壞、滑輪強(qiáng)度過(guò)小、鋼絲繩脫軌等現(xiàn)象過(guò)于頻繁),需要1臺(tái)STL420及1臺(tái)JCD260內(nèi)爬式塔式起重機(jī),滿足施工需要。

        二、換塔設(shè)計(jì)

        (一)塔式起重機(jī)配置

        STL420與JCD260 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的技術(shù)性能如表 1 所示。

        表1 塔式起重機(jī)基本參數(shù)

        塔式起重

        機(jī)編號(hào) 塔式起重

        機(jī)型號(hào) 安裝

        臂長(zhǎng)/m 吊重/t 安裝

        高度/m 最終工作

        高度/m

        N1 QTP315 50 16 40 150

        N2 QTP315 50 16 40 150

        1 STL420 50 1倍率最大12 150 280

        2 JCD260 50 2倍率最大8 150 280

        注:N1,N2號(hào)塔式起重機(jī)最終工作高度為拆除高度

        超高層垂直運(yùn)輸施工主要吊重依據(jù)為外圍鋼結(jié)構(gòu)柱,經(jīng)統(tǒng)計(jì),21 層以上鋼柱最大質(zhì)量為 7. 8t,2臺(tái)塔式起重機(jī)均能承擔(dān)以上各層重物的吊運(yùn)工作。

        (二)塔式起重機(jī)性能及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

        (1)STL420 塔式起重機(jī)

        ①塔式起重機(jī)性能

        STL420 塔式起重機(jī)安裝H205B 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)8個(gè),內(nèi)爬間距 15 ~18m,使用臂長(zhǎng)50m。

        ②基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

        起重機(jī)上層承受水平荷載,下層承受豎向荷載。上層基礎(chǔ)設(shè)置于 33 層,下層設(shè)在29 層,29層的核心筒已施工完畢,埋件預(yù)埋已無(wú)法進(jìn)行,因此使用穿墻螺栓+牛腿形式。在29層剪力墻開(kāi)直徑為 100mm 圓孔,內(nèi)插Φ4.8mm x3mm 鋼管,搭設(shè)水平腳手架,上鋪 18mm厚多層板。施工人員在此平臺(tái)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)鉆孔和牛腿焊接(見(jiàn)圖 1)。

        圖1 STL420塔式起重機(jī)下層基礎(chǔ)定位

        剪力墻內(nèi)設(shè)有暗柱,在進(jìn)行穿墻時(shí)必須避讓。在西北側(cè)剪力墻各做穿墻螺栓 + 牛腿+轉(zhuǎn)換鋼梁,將內(nèi)爬鋼梁搭在轉(zhuǎn)換梁上(見(jiàn)圖2)。

        圖2 暗柱處轉(zhuǎn)換鋼梁示意

        STL420 上層基礎(chǔ)設(shè)置于 33 層,33 層核心筒尚未施工,故基礎(chǔ)采用預(yù)埋夾板+牛腿形式(見(jiàn)圖 3)。施工人員可在爬模架體內(nèi)進(jìn)行牛腿焊接。

        圖3 STL420 塔式起重機(jī) 33 層及以上基礎(chǔ)布置

        (2)JCD260 塔式起重機(jī)

        ①塔式起重機(jī)性能

        JCD260 塔式起重機(jī)由四川錦城建筑機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)。使用13個(gè)L69B標(biāo)準(zhǔn)節(jié)(截面2mx2mx3m),內(nèi)爬間距12~18m,使用臂長(zhǎng)50m。

        ②JCD260 塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

        JCD260 下層基礎(chǔ)放置于 29 層,上層基礎(chǔ)放置于 32 層,下層基礎(chǔ)承受豎向荷載,上層基礎(chǔ)承受水平荷載。29 層基礎(chǔ) 4 個(gè)支撐點(diǎn)中,3 個(gè)設(shè)置在結(jié)構(gòu)梁上,采用化學(xué)螺栓+馬凳形式,第4個(gè)支撐點(diǎn)設(shè)置于東北角剪力墻處(其中左排和中間排采用穿墻螺栓,右排遇剪力墻無(wú)法穿透,采用化學(xué)植筋形式進(jìn)行錨固),具體如圖 4,5 所示。

        圖4 JCD260 下層基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(核心筒 29 層)

        圖5 化學(xué)錨栓基礎(chǔ)

        CD260 塔式起重機(jī)上層基礎(chǔ)設(shè)置于 32 層,梁上支撐點(diǎn)采用化學(xué)螺栓植筋 + 馬凳形式,剪力墻上支撐點(diǎn)采用預(yù)埋夾板+牛腿形式(見(jiàn)圖6)。

        圖6 JCD260 塔式起重機(jī)上層基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(核心筒32層)

        (3)塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)換

        主樓核心筒施工至 33 層。2 臺(tái) QTP315 塔式起重機(jī)分別安裝在核心筒的西北側(cè)和東南側(cè)。4 臺(tái)塔式起重機(jī)平面關(guān)系如圖 7 所示。具體拆換流程:①使用 N1 塔式起重機(jī)(西北側(cè))拆除 N2 塔式起重機(jī)(東南側(cè));②使用 N1 塔式起重機(jī)安裝 JCD260 塔式起重機(jī);③使用 JCD260 塔式起重機(jī)拆除 N1 塔式起重機(jī);④使用 JCD260 塔式起重機(jī)安裝 STL420塔式起重機(jī)。

        圖7 塔式起重機(jī)平面關(guān)系示意

        三、換塔流程

        (一)換塔準(zhǔn)備

        (1)結(jié)構(gòu)施工

        根據(jù) 2 臺(tái)塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì),核心筒結(jié)構(gòu)需施工至33 層,以滿足 JDC260 塔式起重機(jī)在32 層的基礎(chǔ)構(gòu)件預(yù)埋以及 STL420 塔式起重機(jī)在 33 層的基礎(chǔ)構(gòu)件預(yù)埋,且目前待更換塔式起重機(jī)N1,N2 高度尚滿足結(jié)構(gòu)施工需要。

        (2)爬模架體吊除

        由于 2 臺(tái)更換塔式起重機(jī)設(shè)置核心筒中尚有爬模架體施工,需將爬模架體吊除后方可進(jìn)行安裝,且由于爬模架體結(jié)構(gòu)受到影響,需對(duì)其進(jìn)行改造,爬模架體吊除后結(jié)構(gòu)施工需利用 2 臺(tái)塔式起重機(jī)互相吊裝爬模模板進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工(見(jiàn)圖 8)。

        圖8 爬模架體拆除

        (3)場(chǎng)地準(zhǔn)備

        塔式起重機(jī)進(jìn)場(chǎng)前需對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路和塔式起重機(jī)部件堆放場(chǎng)地進(jìn)行清理,以便塔式起重機(jī)拆除后運(yùn)輸和待使用塔式起重機(jī)構(gòu)件堆放。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,采用超高層西北側(cè)堆放拆除后的塔式起重機(jī)部件,超高層北側(cè)場(chǎng)地堆放新塔部件。

        (4)機(jī)具準(zhǔn)備

        塔式起重機(jī)拆除過(guò)程中,利用 N1塔(QTP315)拆除 N2 塔(QTP315)并安裝JDC260塔,利用JDC260 塔拆除 N1 塔并安裝STL420塔,利用1臺(tái)50t 汽車式起重機(jī)進(jìn)行JDC260塔及STL420塔部件的吊運(yùn)。

        (二)塔式起重機(jī)拆除

        QTP315 塔式起重機(jī) N2 的拆卸由 QTP315 塔式起重機(jī) N1完成。2臺(tái) QTP315 塔式起重機(jī)距離約19m,QTP315 塔式起重機(jī) 2 倍率吊重 8t,N2塔式起重機(jī)部件最重約 6. 24t(50m 大臂),滿足 N2 塔式起重機(jī)部件拆除的吊重要求。QTP315 塔式起重機(jī) N1距離 JCD260 約 16m,JCD260 塔式起重機(jī)2倍率吊重8t,N1塔式起重機(jī)部件最重約 6. 24t(50m 大臂),滿足 QTP315 塔式起重機(jī) N1 部件拆除的吊重要求。

        (1)拆除配重

        將纜繩固定在塔頂,將吊臂降至零位,吊臂懸掛在纜繩上,然后將配重塊從配重框內(nèi)拆卸。

        (2)拆卸起重臂安裝配重系統(tǒng)拖繩,降下拉臂滑輪組,拆除其與拉桿連的銷,用拆卸塔式起重機(jī)起吊拉臂滑輪并卷起拉臂鋼絲繩。用拆卸塔式起重機(jī)吊起吊臂,拆下塔頭和壓重桿上的銷。吊起吊臂并將纜繩固定在吊臂上。降下吊臂并放在支架上,卸下鋼絲繩并將鋼絲繩纏繞在卷筒上,拆卸吊臂,固定平衡臂與回轉(zhuǎn)塔身之間的纜繩。拆下的大臂直接由拆卸塔式起重機(jī)吊至地面酒店西北側(cè)場(chǎng)地。起重臂拆除平面如圖9所示。

        圖9 大臂拆除平面示意

        (3)拆卸塔帽、拉桿和拉臂滑輪組分別拆除平衡臂拉桿、滑輪組和塔帽,拆除后放至地面。

        (4)拆除平衡臂總成拆除平衡臂上起升機(jī)構(gòu),放至地面。用鋼絲繩將壓重移動(dòng)系統(tǒng)和平衡臂連接起來(lái),吊起平衡臂,拆除平衡臂將其放至地面。

        (5)拆除回轉(zhuǎn)塔身拆除回轉(zhuǎn)塔身和回轉(zhuǎn)上支座的連接螺栓,拆除回轉(zhuǎn)塔身,放至地面。

        (6)拆卸駕駛室拆除駕駛室,放至地面。

        (7)拆卸回轉(zhuǎn)總成拆除上、下回轉(zhuǎn)連接螺栓,將回轉(zhuǎn)上、下支座打開(kāi)分次拆除,然后轉(zhuǎn)運(yùn)至地面堆場(chǎng)。

        (8)拆卸剩余標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及內(nèi)爬基礎(chǔ)節(jié)拆除塔式起重機(jī)塔身節(jié),遇塔式起重機(jī)內(nèi)爬框,先拆內(nèi)爬框,然后繼續(xù)拆除塔身節(jié),直至塔身節(jié)拆除結(jié)束。拆除的塔式起重機(jī)部件轉(zhuǎn)運(yùn)至地面堆場(chǎng)。

        (三)塔式起重機(jī)安裝

        N1塔式起重機(jī)QTP315和JCD260塔式起重機(jī)距離約16m,QTP315塔式起重機(jī)2倍率吊重8t,JCD260塔式起重機(jī)部件最重約平衡臂總成(8. 4t,起升機(jī)構(gòu)后裝)和回轉(zhuǎn)總成(8. 1t,上、下回轉(zhuǎn)打開(kāi)分次裝),滿足JCD260塔式起重機(jī)部件安裝的吊重要求。STL420距離JCD260約19m,JCD260塔式起重機(jī)4倍率吊重14t,STL420塔式起重機(jī)部件最重為回轉(zhuǎn)總成(14.5t,需上、下回轉(zhuǎn)分開(kāi)),滿足STL420塔式起重機(jī)部件安裝的吊重要求。

        (1)安裝內(nèi)爬鋼梁和內(nèi)爬框

        在上、下層基礎(chǔ)樓層將鋼梁按照?qǐng)D紙平放在埋件或牛腿上,調(diào)整鋼梁的水平高誤差在1 /1000之內(nèi)。將鋼梁與埋件和牛腿或馬凳焊接連接。安裝內(nèi)爬框,并與支撐鋼梁螺栓連接,全部螺栓使用雙螺母??刂苾?nèi)爬框的水平度在1 /1000之內(nèi)。

        (2)吊裝內(nèi)爬節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

        一次安裝內(nèi)爬節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)節(jié),并保證內(nèi)爬節(jié)和內(nèi)爬鋼梁連接牢固可靠。

        (3)吊裝回轉(zhuǎn)總成和駕駛室

        先吊裝下回轉(zhuǎn)支座,用8根Φ70 x 125銷軸將其與塔身節(jié)銷連,并用安全銷Φ70 x 55緊固。吊裝上回轉(zhuǎn)支座時(shí),用M27高強(qiáng)度螺栓將上、下回轉(zhuǎn)連接起來(lái)。

        (4)安裝回轉(zhuǎn)塔身

        將回轉(zhuǎn)塔身吊起,用M30 x160螺栓固定在回轉(zhuǎn)上。注意傾斜方向是平衡臂方向。

        (5)安裝平衡臂在地面將平衡臂組裝好,在平衡臂兩端各系1根長(zhǎng)繩,以便在地面上控制吊裝平衡臂的方向,同時(shí)防止與周圍建筑物相碰。將回轉(zhuǎn)調(diào)整好位置。用Φ28.0mm吊索將平衡臂吊離地面,組裝配重移動(dòng)系統(tǒng)。配重移動(dòng)系統(tǒng)安裝完畢后將平衡臂吊到安裝高度,吊起后使平衡臂略向前傾,到位后穿上上面的2個(gè)Φ20mm x 210mm銷軸,并用開(kāi)口銷鎖住,下放平衡臂,以便銷上、下2只銷軸Φ20mm x 90mm,并插上開(kāi)口銷,平衡臂安裝就位后拆除吊具。將起升機(jī)構(gòu)吊起,然后安裝至平衡臂上。

        (6)安裝塔帽 將拉臂滑輪組和平衡臂拉桿與塔帽組裝好,整體吊裝,與回轉(zhuǎn)塔身用Φ80mm x350mm銷軸連接固定。

        (7)穿繞鋼絲繩。

        (8)安裝起重臂在地面組裝50m起重臂和相應(yīng)長(zhǎng)度拉桿。拉桿組裝好后固定在大臂上弦桿上的拉桿架上,并將安全繩連接固定好。調(diào)整好回轉(zhuǎn)位置,50m起重臂重約6.24t。50m起重臂參考重心約在22.5 m處,現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)可適當(dāng)視情況調(diào)整。在起重臂兩端各系1根繩,以便在地面上控制吊裝起重臂的方向,同時(shí)防止與周圍建筑物相碰。吊起起重臂至銷節(jié)處,穿上Φ45mm x240mm銷軸并插上開(kāi)口銷。此時(shí)起重機(jī)不要松鉤,開(kāi)動(dòng)變幅機(jī)構(gòu),利用變幅鋼絲繩安裝好安全繩和拉桿。

        (9)安裝配重 50m臂長(zhǎng)時(shí)需用6塊配重共28. 6t,每塊4. 8t。

        (10)塔式起重機(jī)空載試車 起升、變幅,并檢查運(yùn)行情況,要求塔式起重機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),無(wú)異常抖動(dòng),無(wú)異聲,鋼絲繩無(wú)繞頭。

        (四)塔式起重機(jī)頂升

        (1)JCD260塔式起重機(jī)內(nèi)爬流程

        安裝第2道爬升框,并在第1道爬升框處安裝頂升機(jī)構(gòu)和止動(dòng)裝置,將8塊楔塊插入第2道爬升框并穿上銷軸。配平塔式起重機(jī),啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),并密切觀察壓力表,當(dāng)壓力表壓力達(dá)到初頂升壓力時(shí),暫停頂升。此時(shí)即可松掉特殊節(jié)與固定支腿的連接。然后繼續(xù)頂升到位,并將1. 5m節(jié)與第2道爬升框連接固定。待建筑物施工到一定高度,安裝第3道爬升框。

        將頂升機(jī)構(gòu)從下爬升框處拆除,安裝在上一道爬升框處,啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),使油缸微微向上頂起,然后拆除特殊節(jié)與下爬升框的連結(jié),并拆除下爬升框。再啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),將塔式起重機(jī)頂升到位,并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與特殊節(jié)連結(jié)。待建筑物施工到一定高度,將己拆除的爬升框安裝在最上部。

        將頂升機(jī)構(gòu)由原來(lái)位置拆除,安裝在上一道爬升框處,啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),使油缸微微向上頂起,拆除下爬升框與特殊節(jié)的連結(jié),并拆除下爬升框,再次啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),將塔式起重機(jī)頂升到位,并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與特殊節(jié)連接。

        重復(fù)以上操作,直到塔式起重機(jī)到達(dá)施工的要求高度。

        (2)STL420塔式起重機(jī)內(nèi)爬流程

        爬升前,首先安裝第3道內(nèi)爬框,并在第2道爬升框處安裝頂升機(jī)構(gòu)。啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),并密切觀察壓力表,當(dāng)壓力表壓力達(dá)到初頂升壓力時(shí),暫停頂升。此時(shí)即可松掉內(nèi)爬節(jié)與內(nèi)爬框之間的頂緊裝置。然后繼續(xù)頂升到位,并將內(nèi)爬節(jié)與第2道爬升框連接固定。待建筑物施工到一定高度,安裝第4道爬升框。

        將頂升機(jī)構(gòu)從下爬升框處拆除,安裝在上一道爬升框處,啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),使油缸微微向上頂起,然后拆除內(nèi)爬節(jié)與下爬升框的連結(jié),并拆除下爬升框。再啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),將塔式起重機(jī)頂升到位,并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與特殊節(jié)連結(jié)。待建筑物施工到一定高度,將己拆除的爬升框安裝在最上部。

        將頂升機(jī)構(gòu)由原來(lái)位置拆除,安裝在上一道爬升框處,啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),使油缸微微向上頂起,拆除下爬升框與內(nèi)爬節(jié)的連結(jié),并拆除下爬升框,再次啟動(dòng)頂升機(jī)構(gòu),將塔式起重機(jī)頂升到位,并將頂升機(jī)構(gòu)處的爬升框與內(nèi)爬節(jié)連結(jié)。

        重復(fù)以上操作,直到塔式起重機(jī)到達(dá)施工的要求高度。

        四、換塔效果

        塔式起重機(jī)更換完成后,施工速度大大加快,為后期超高層趕工期創(chuàng)造了重要條件,且消除了原有塔式起重機(jī)的諸多安全隱患,也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

        五、結(jié)語(yǔ)

        整個(gè)換塔過(guò)程中,重難點(diǎn)在塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)和附著設(shè)計(jì)上,由于下層基礎(chǔ)己施工完畢,基礎(chǔ)采用穿墻螺栓和化學(xué)錨栓的形式進(jìn)行錨固,外部進(jìn)行馬凳或牛腿的連接,對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)孔的精確度要求較高。高空施工中,人員的安全問(wèn)題尤為重要,安全措施也在其中發(fā)揮了重要作用。拆卸和安裝過(guò)程中塔式起重機(jī)廠家和現(xiàn)場(chǎng)總包安全人員全程監(jiān)督,確保了每一施工步驟的安全性。塔式起重機(jī)頂升后,底層基礎(chǔ)鋼梁通過(guò)外圍卸料平臺(tái)進(jìn)行周轉(zhuǎn)倒運(yùn),以滿足塔式起重機(jī)的頂升。

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