陳吉申，李孟華，王全利，何思明，許 政，廉成虎

(中鐵建設(shè)集團北京工程有限公司，北京 100043)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，超高層建筑項目如雨后春筍般遍地開花。內(nèi)爬式動臂塔機因其起重臂可以俯仰變化，群塔作業(yè)抗干擾能力強。且塔機利用上、下兩道內(nèi)爬支撐體系固定在建筑物上，完成內(nèi)爬頂升作業(yè)，無須額外的標準件，節(jié)約了資源，因此在超高層建筑施工領(lǐng)域大放異彩。但其結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，內(nèi)爬過程技術(shù)難度大，對施工單位自身技術(shù)能力提出了較高的要求。

本文以南京德基世貿(mào)中心A 棟項目為例，設(shè)計了一套新型內(nèi)爬式動臂塔機的剛梁提升系統(tǒng)，利用塔機自身吊裝能力，倒運內(nèi)爬支撐梁，降低勞動力資源投入，提升工作效率，進而滿足了施工現(xiàn)場工期要求。

1 工程概況與塔機使用情況

南京德基世貿(mào)中心A 棟項目，建筑高度343.1m，建筑面積15.3 萬m2。結(jié)構(gòu)形式為鋼框架-鋼混核心筒結(jié)構(gòu)，建筑寬度46.9m×46.9m，核心筒寬度24.8m×24.8m，地下3 層，地上67 層。

塔機的布置因主體結(jié)構(gòu)、吊裝要求的不同，型式也會有所不同。根據(jù)本工程施工特點，現(xiàn)場采用2 臺中聯(lián)重科L500-32 型內(nèi)爬式動臂塔機，2 臺塔機對角布置在核心筒外側(cè)，見圖1，塔機可以有效覆蓋全部鋼柱，塔機起重量能夠滿足現(xiàn)場要求，雙塔互不干擾，調(diào)運效率高，核心筒內(nèi)梁板可隨外框同時施工，又能夠有效節(jié)省工期。合理的塔機布置可以提高吊裝效率，節(jié)約施工成本，塔機性能概況如表1 所示。

表1 塔機性能概況

圖1 塔機定位布置圖

2 工程的難點和特殊要求

南京德基世貿(mào)中心A 棟項目施工現(xiàn)場場地狹小，設(shè)置了東、西2 個料場，用于鋼結(jié)構(gòu)、水泥、周轉(zhuǎn)材料等的堆放和周轉(zhuǎn)。建筑層高標準層4.4m，避難層5.6m、爬架高度17.5m，建筑總高343.1m，地上67 層，主體結(jié)構(gòu)計劃6 天1 層，現(xiàn)場工期較為緊張。內(nèi)爬動臂塔機首次安裝至核心筒9 層，此時二次結(jié)構(gòu)、機電安裝等各專業(yè)分包已進場施工，現(xiàn)場存在多工序交叉作業(yè)。

1#、2#塔機是現(xiàn)場唯一的垂直運輸設(shè)備，承擔現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)吊裝、材料調(diào)運、部分混凝土澆筑等重要施工任務(wù)，每臺塔機需要爬升15 次。內(nèi)爬鋼梁是內(nèi)爬支撐體系最重要組成部分，每次內(nèi)爬前都要先進行提升倒運，其提升效果的好壞是影響整個塔機內(nèi)爬工作的關(guān)鍵。

按照傳統(tǒng)方式，現(xiàn)場內(nèi)爬鋼梁提升可以采取兩種方案。一種是依靠人工利用葫蘆吊配進行內(nèi)爬支撐梁的提升工作，此種方式造成內(nèi)爬支撐梁的提升工作間較長，人員勞動強度大，內(nèi)爬工作整體效率低下。另一種方式是現(xiàn)場1#、2#塔機相互配合，利用1#塔機提升2#塔機的內(nèi)爬鋼梁，2#塔機提升1#塔機的內(nèi)爬鋼梁，此種方式能夠降低人員勞動強度，但任意一臺塔機內(nèi)爬鋼梁提升時必須全部占用現(xiàn)場的塔機設(shè)備，現(xiàn)場其他垂直運輸工作全部停止。

上述兩種方案各有弊端，因此迫切需要一種既能夠降低人員勞動強度，提升內(nèi)爬工作效率，又能降低對現(xiàn)場施工影響的施工方案。通過設(shè)計一種新型內(nèi)爬鋼梁提升系統(tǒng)，利用塔機自身起升鋼絲繩完成內(nèi)爬支撐鋼梁的倒運，成功解決了上述問題。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 動臂塔機正常工作時的缺陷

動臂塔機正常工作狀態(tài)時起重臂最大工作仰角為α（一般α 為85°），吊鉤垂直中心線與塔身垂直中心距離的最小距離（Lmin）為塔機的工作盲區(qū)，參照塔機概況表可知現(xiàn)場1#塔機的工作盲區(qū)大于2#塔機的工作盲區(qū)，為7.4m。現(xiàn)場1#塔機支撐體系示意圖見圖2，內(nèi)爬鋼梁吊點距塔身垂直中心距離L1（現(xiàn)場測量L1=2.3m，見圖2(b)）。在正常工作狀態(tài)下的Lmin大于L1，且差距較大。吊鉤位置距離內(nèi)爬鋼梁的吊點位置較遠，無法直接使用塔機自身進行內(nèi)爬鋼梁的提升吊運工作。

想要利用塔機起升吊鉤提升內(nèi)爬鋼梁，必須使起升吊鉤中心點與內(nèi)爬鋼梁吊點位置重合，即起升吊鉤中心線Lmin至塔機中心線的距離與內(nèi)爬鋼梁吊點位置至塔機中心線距離L1相等。

圖2 內(nèi)爬動臂塔機支撐體系示意圖

3.2 新型內(nèi)爬鋼梁提升系統(tǒng)的工作原理

通過在塔身安裝輔助變幅裝置，使起升吊鉤中心點到塔機中心線的距離減小，從而減小塔機的最小工作幅度。當塔機起升吊鉤中心點移動至內(nèi)爬鋼梁吊點正上方時，利用塔機自身起升吊鉤完成內(nèi)爬支撐梁提升工作。

1# 塔機1 倍率時設(shè)計最小工作幅度Lmin=7.4m，其內(nèi)爬鋼梁吊點位置距離塔機回轉(zhuǎn)中心線為L1。通過輔助變幅裝置，1#塔機的最小工作幅度由Lmin變?yōu)長1，此時起升鋼絲繩與豎直面夾角4°，內(nèi)爬鋼梁及吊索具總重量為G=5.9t，此時起升鋼絲繩傾斜段受力為F1=G/cos4°=5.914（t），小于額定載荷16t，輔助變幅牽引水平力F2=G/tan4°=0.437t，用2t 低速電動卷揚機作為輔助變幅機構(gòu)動力可以滿足要求。

3.3 新型內(nèi)爬鋼梁提升系統(tǒng)的組成

新型內(nèi)爬鋼梁提升系統(tǒng)主要由內(nèi)爬塔機起升吊鉤、輔助變幅裝置組成，見圖3。

圖3 新型內(nèi)爬鋼梁提升系統(tǒng)

3.3.1 安裝程序

1）在上支座上安裝2t 卷揚機，用于提供輔助變幅動力。

2）在平衡臂上安裝2t 定滑輪。用于改變2t卷揚機鋼絲繩的傳動方向。2t 定滑輪安裝時，遠離塔身中心一定距離，此距離大于塔機吊運內(nèi)爬支撐梁作業(yè)幅度減少值（Lmin-L1）。從而實現(xiàn)L1距離滿足內(nèi)爬支撐梁倒運要求。

3）2t 卷揚機繞出鋼絲繩經(jīng)2t 定滑輪后固定在上支座前端。

4）起升鋼絲繩安裝2t 滑車、2t 吊帶。

3.3.2 工作過程

使用本裝置時，塔機回轉(zhuǎn)使起重臂朝向內(nèi)爬支撐梁位置，起重臂俯仰至最大設(shè)計角度α，俯仰機構(gòu)制動。牽引2t 吊帶上支座前端，將吊帶與2t 卷揚機鋼絲繩用2t 吊環(huán)連接。啟動2t 卷揚機，緩慢收緊鋼絲繩，繃緊吊帶見圖3b。繼續(xù)收緊鋼絲繩，減小塔機的作業(yè)幅度至L1，工作狀態(tài)見圖3(c），利用塔機起升吊鉤提升內(nèi)爬鋼梁。使用完畢后，卷揚機緩慢放繩，打開吊環(huán)還原塔機的至正常工作狀態(tài)，工作狀態(tài)見圖3(a）。

3.3.3 實現(xiàn)的效果

本系統(tǒng)可以實現(xiàn)內(nèi)爬式動臂塔機在較小幅度位置提升內(nèi)爬支撐梁的功能，擴大了塔機提升內(nèi)爬支撐梁的幅度范圍。提升了塔機爬升工作的機械化程度，降低了人力投入，大幅提升了塔機爬升工作效率。此方法在使用過程中經(jīng)實際運行檢驗，塔機倒運內(nèi)爬支撐梁導(dǎo)致的工藝停工時間，由原來的平均30h/次減少至平均6～8h/次，操作人員數(shù)量由8 人減少至4～5 人。方便快捷地解決了支撐梁的倒運問題，提高了生產(chǎn)效益。

4 總結(jié)

內(nèi)爬鋼梁提升是內(nèi)爬式塔機施工過程中的一項關(guān)鍵工序。新型內(nèi)爬支撐梁提升系統(tǒng)，滿足了內(nèi)爬式動臂塔機小幅度倒運支撐梁的要求，有助于內(nèi)爬動臂式塔機的推廣應(yīng)用，并產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益。