劉奇俊

佛山市祖廟博物館，廣東 佛山 528000

佛山電視塔始建于1994年，是一座廣播電視綜合發(fā)射塔，現(xiàn)已成為佛山市地標(biāo)建筑。在長(zhǎng)期自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重作用下，建筑的功能性和可靠性已逐漸減弱、降低，存在較多潛在安全隱患，該塔到了必須進(jìn)行全面維修的階段。佛山電視塔總高232m，是一座自立式鋼結(jié)構(gòu)高塔，其結(jié)構(gòu)體系非常復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)采用無(wú)縫鋼管，輔以碳素鋼板和各類型鋼。上部天線段采用四邊形直線組合結(jié)構(gòu)（標(biāo)高為157～232m），中部塔身采用八邊形拋物線型剛性斜腹桿結(jié)構(gòu)（標(biāo)高為30～157m），底部塔座采用弧拱形組合鋼結(jié)構(gòu)（標(biāo)高為-30～30m），上塔樓采用單層球狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（標(biāo)高為122～141m），下塔樓采用懸挑桁架梁結(jié)構(gòu)（標(biāo)高為25～35m）。佛山電視塔外觀造型變化豐富，主體結(jié)構(gòu)從頂部到底部呈拋物線型，上部天線段最小截面尺寸僅0.7m×0.7m，底部塔座最大截面尺寸為58m×58m，上塔樓球形網(wǎng)架直徑為22m×22m，下塔樓八邊形桁架懸挑結(jié)構(gòu)直徑為20m×20m。由于佛山電視塔結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜、外觀造型特殊，在工程施工組織設(shè)計(jì)編制階段，大型設(shè)備材料吊裝專項(xiàng)方案的科學(xué)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性是確保工程建設(shè)安全、優(yōu)質(zhì)、高效推進(jìn)的重要保障。

當(dāng)前工程建設(shè)中經(jīng)常使用的大型設(shè)備材料吊裝系統(tǒng)有汽車(chē)吊、塔吊、龍門(mén)吊、垂直提升機(jī)、施工電梯等，由于佛山電視塔維修改造工程受結(jié)構(gòu)體系的復(fù)雜性、外觀造型的特殊性等現(xiàn)場(chǎng)客觀條件制約。施工現(xiàn)場(chǎng)不具備安裝施塔吊、龍門(mén)吊、垂直提升機(jī)、垂直施工電梯等常規(guī)吊裝系統(tǒng)的條件，汽車(chē)吊亦無(wú)法滿足吊裝輸運(yùn)高度需求。經(jīng)深入研究論證，綜合考慮工程實(shí)際情況，以安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用為目標(biāo)，該工程決定創(chuàng)新采用懸索式起重吊裝系統(tǒng)。

1 懸索式起重吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

懸索式起重吊裝系統(tǒng)由軌道部分和吊裝部分組成。軌道部分主要由高處桅桿掛點(diǎn)、低處地面錨點(diǎn)、牽引鋼絲繩、牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)四部分組成，牽引鋼絲繩一端懸掛在高處桅桿掛點(diǎn)，另一端固定在低處地面錨點(diǎn)，按照吊裝物資運(yùn)行軌跡設(shè)計(jì)安裝的鋼絲繩作為吊裝軌道，通過(guò)操控牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)吊裝軌道位置。吊裝部分由吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊裝鋼絲繩、動(dòng)滑輪、吊鉤、吊斗五部分組成，通過(guò)操控吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)聯(lián)動(dòng)懸掛在吊裝軌道上的動(dòng)滑輪，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制吊裝物資在吊裝軌道上的運(yùn)行位置。在實(shí)際使用過(guò)程中通過(guò)配合操作軌道部分和吊裝部分的兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，將設(shè)備材料吊運(yùn)至懸索式起重吊裝系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的任何施工作業(yè)面。

懸索式起重吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大吊裝荷載為13kN，設(shè)計(jì)單次吊裝荷載為10kN。在電視塔北側(cè)布置兩組懸索式起重吊裝系統(tǒng)，每組懸索式起重吊裝系統(tǒng)分別由一臺(tái)50kN起重卷?yè)P(yáng)機(jī)和吊裝鋼絲繩、一臺(tái)30kN導(dǎo)引卷?yè)P(yáng)機(jī)和牽引鋼絲繩、兩處地面滑輪、一處塔上滑輪、一處塔上連接件、吊鉤、吊斗、配重塊組成（見(jiàn)圖1）。懸索式起重吊裝系統(tǒng)塔上高處桅桿掛點(diǎn)滑輪固定高度186.8m，牽引鋼絲繩從30kN卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引而出，經(jīng)地面滑輪轉(zhuǎn)換后牽引至塔上高處桅桿掛點(diǎn)固定（見(jiàn)圖2）。在設(shè)備材料吊裝過(guò)程中，牽引鋼絲繩通過(guò)30kN牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊后呈直線狀，吊運(yùn)中設(shè)備材料懸掛在吊鉤滑輪上，沿著牽引鋼絲繩軌跡上下移動(dòng)。吊裝鋼絲繩從50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)引出，經(jīng)地面滑輪與塔頂滑輪轉(zhuǎn)換2次后引至吊鉤滑輪上。在吊鉤上還需要安裝一個(gè)1.5kN的配重塊，使吊鉤在空載時(shí)利用配重塊的自重，沿著牽引鋼絲繩運(yùn)行至地面。吊鉤設(shè)置配重荷載應(yīng)保證吊鉤在空載狀態(tài)時(shí)能夠克服吊繩重力，在起重卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)控下可自由上下做空載運(yùn)動(dòng)。

圖1 懸索式起重吊裝系設(shè)備平面布置圖（單位：mm）

圖2 懸索式起重吊裝系設(shè)備立面布置圖（單位：mm）

為確保懸索式起重吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的安全可靠性，需要對(duì)鋼絲繩（牽引鋼絲繩、吊裝鋼絲繩、連接鋼絲繩）、滑輪（塔頂滑輪、地面滑輪）、固定連接點(diǎn)（塔頂固定點(diǎn)、地固定點(diǎn)）、卷?yè)P(yáng)機(jī)（牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)）、吊鉤、吊斗等主要設(shè)備及配件進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算。電視塔原設(shè)計(jì)單位對(duì)電視塔整體受力情況進(jìn)行了力學(xué)驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果只有滿足國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及懸索式起重吊裝系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)目標(biāo)，方可將其用于施工。按照該設(shè)計(jì)方案組合安裝的懸索式起重吊裝系統(tǒng)在使用過(guò)程具有5～6倍安全系數(shù)，從而確保了懸索式起重吊裝系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

起重卷?yè)P(yáng)機(jī)、導(dǎo)引卷?yè)P(yáng)機(jī)、塔頂滑輪與高處桅桿掛點(diǎn)采用鋼絲繩進(jìn)行連接，固定方式為絲繩纏繞+卸扣固定，卸扣規(guī)格為T(mén)8級(jí)“T-BW9.5-7/8”（見(jiàn)圖3、圖4）。吊鉤滑輪規(guī)格為30kN、吊鉤配重規(guī)格為1.50kN、地面及塔頂滑輪規(guī)格為50kN定滑輪（見(jiàn)圖5）。

圖3 塔頂滑輪固定連接形式

圖4 塔頂導(dǎo)繩固定連接形式

圖5 吊鉤、吊斗、滑輪、配重塊安裝圖（單位：mm）

在每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)底座槽鋼上分別安裝2塊單重12kN的混凝土壓重塊，在每處地面滑輪的底座槽鋼上安裝4塊單重12kN的混凝土壓重塊。在每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)及每處地錨滑輪正后方設(shè)置地錨，將5根Φ60mm鍍鋅鋼管插入地面深度不小于3m作為固定地錨，在鋼管頂端焊接規(guī)格為L(zhǎng)65mm×5mm的角鋼作為輔助固定設(shè)施，從而大幅度增強(qiáng)地錨的穩(wěn)定性。地錨與地面滑輪底座、卷?yè)P(yáng)機(jī)底座之間使用Φ16mm鋼絲繩連接固定（見(jiàn)圖6、圖7）。

圖6 卷?yè)P(yáng)機(jī)、地錨、滑輪、鋼絲繩安裝圖（單位：mm）

圖7 混凝壓重塊、地錨安裝圖（單位：mm）

2 懸索式起重吊裝系統(tǒng)施工安裝方案

施工人員先按照懸索式起重吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，安裝固定好卷?yè)P(yáng)機(jī)、塔頂滑輪、地面滑輪，鋼管地錨及混凝土壓重塊，準(zhǔn)備好待安裝鋼絲繩，做好鋼絲繩牽引準(zhǔn)備工作。

吊裝鋼絲繩安裝方法：先將塔上滑輪、塔上高處桅桿掛點(diǎn)處連接鋼絲繩及吊裝鋼絲繩固定卸扣、牽引尼龍繩等設(shè)備材料人工搬運(yùn)至185.8m標(biāo)高處。用連接鋼絲繩固定好塔頂滑輪，在滑輪上穿好牽引尼龍繩，然后將尼龍繩兩端放至地面。地面施工人員將尼龍繩一端與待牽引的鋼絲繩連接固定好，將尼龍繩另一端連接至吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒。啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)收攏尼龍繩，將牽引鋼絲繩引導(dǎo)至塔上滑輪處，穿繩后將吊裝鋼絲繩引導(dǎo)至卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒處固定，待尼龍繩全部收進(jìn)卷筒后，斷開(kāi)尼龍繩與鋼絲繩連接，拆卸滾筒上的尼龍繩，使用壓板固定好吊裝鋼絲繩，至此完成吊裝鋼絲繩安裝。

牽引鋼絲繩安裝方法：在牽引鋼絲繩一端安裝一吊鉤，將牽引鋼絲繩另一端吊至塔上高處桅桿掛點(diǎn)處，采用纏繞+卸扣方式固定好導(dǎo)繩。牽引鋼絲繩另一端連接30kN卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒，至此完成牽引鋼絲繩安裝。

卸料平臺(tái)搭建方法：卸料平臺(tái)設(shè)置在標(biāo)高135m處，即上塔樓球體赤道面所在樓層處，卸料平臺(tái)尺寸便于設(shè)備材料進(jìn)出即可，在卸料平臺(tái)邊緣鋪設(shè)橡膠軟墊，防止吊運(yùn)過(guò)程中發(fā)生觸碰。

完成以上全部安裝內(nèi)容后，對(duì)起重吊裝系統(tǒng)進(jìn)行一次全面檢查，并進(jìn)行不少于3次吊裝試運(yùn)行，起重吊裝系統(tǒng)通過(guò)全面驗(yàn)收后，方可投入使用。

懸索式起重吊裝系統(tǒng)使用完畢后的拆除方案：拆除步驟與安裝步驟相反。

3 懸索式起重吊裝系統(tǒng)操作要點(diǎn)

精準(zhǔn)操控卷?yè)P(yáng)機(jī)，合理設(shè)置牽引鋼絲繩和起重鋼絲繩的下垂撓度，避免鋼絲繩或吊物觸碰到障礙物，從而避免發(fā)生成品損壞或相關(guān)事故。卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)安裝提升限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)?shù)醵诽嵘料薅ㄎ恢煤?，卷?yè)P(yáng)機(jī)立即停止。卷?yè)P(yáng)機(jī)操作員、起吊點(diǎn)指揮員、卸料口指揮員、裝卸人員要充分做好溝通協(xié)調(diào)工作，在卸料時(shí)，特別要注意控制好牽引鋼絲繩的張緊程度及收放時(shí)機(jī)，確保設(shè)備材料能從卸料平臺(tái)準(zhǔn)確裝卸。裝卸人員需要嚴(yán)格按照指揮員的指令行事。卷?yè)P(yáng)機(jī)操作員和指揮員應(yīng)密切關(guān)注吊運(yùn)起點(diǎn)及吊運(yùn)終點(diǎn)兩處極限位置。指揮員在吊物即將到達(dá)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)之前，應(yīng)及時(shí)向卷?yè)P(yáng)機(jī)操作員發(fā)出停車(chē)指令，卷?yè)P(yáng)機(jī)操作員應(yīng)集中注意力，按照指揮員的指令操控卷?yè)P(yáng)機(jī)，避免吊鉤滑輪超過(guò)限位點(diǎn)。指揮員與卷?yè)P(yáng)機(jī)操作司機(jī)必須經(jīng)過(guò)專業(yè)安全知識(shí)培訓(xùn)教育，在熟悉卷?yè)P(yáng)機(jī)的性能和指揮信號(hào)后，方可上崗。

吊裝過(guò)程中，50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)吊繩牽引吊鉤沿導(dǎo)繩上下移動(dòng)，達(dá)到吊運(yùn)材料的目的；30kN卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)卷筒的收放，控制導(dǎo)繩的松緊，引導(dǎo)吊物到達(dá)指定位置卸貨。吊裝流程：牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊牽引鋼絲繩；起重卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)起重鋼絲繩牽引吊鉤滑輪從地面吊起吊斗；吊斗沿牽引鋼絲繩軌道吊運(yùn)至卸料口上方適當(dāng)位置；起重卷?yè)P(yáng)機(jī)停車(chē)；牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)逐漸放松牽引鋼絲繩；起重卷?yè)P(yáng)機(jī)緩慢釋放起重鋼絲繩使吊斗下放至卸料口上方；卸料口裝卸人員使用桿鉤勾住吊斗，控制吊斗下放至卸料平臺(tái)；吊斗與設(shè)備材料分離；牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)再次拉緊牽引鋼絲繩；起重卷?yè)P(yáng)機(jī)釋放吊裝鋼絲繩，使吊鉤滑輪下放至地面起吊點(diǎn)。

從卸料平臺(tái)處將設(shè)備材料從高處吊運(yùn)至地面，也可參考上述吊裝流程。對(duì)于散件設(shè)備材料，必須使用吊斗進(jìn)行吊裝，同時(shí)吊斗需要覆蓋篷布進(jìn)行封閉吊裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

佛山電視塔維修改造工程創(chuàng)新采用的懸索式起重吊裝系統(tǒng)由軌道部分和吊裝部分組成，是一種在施工現(xiàn)場(chǎng)組合拼裝的吊裝系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，該系統(tǒng)具有安裝簡(jiǎn)便、操作簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定、造價(jià)低廉、不受地形限制、可跨越障礙物吊裝運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造型特殊、跨度較大的高聳結(jié)構(gòu)工程。懸索式起重吊裝系統(tǒng)作為吊裝技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，成功解決了高聳結(jié)構(gòu)工程吊裝難的問(wèn)題，同時(shí)也為其他工程建設(shè)項(xiàng)目提供了重要參考經(jīng)驗(yàn)。