伏大雙

（昆明市泰暘建筑經營有限公司，云南 昆明 650220）

0 引言

塔式起重機作為建設工程施工必不可少的起重機械，因其作業(yè)范圍靈活、作業(yè)高度可根據需要靈活配置的特點，在建筑工程中被廣泛使用，并起到重要的作用。但在使用過程中，塔式起重機安全事故頻繁出現，嚴重威脅到人民生命財產安全。糾其原因，很多是塔身桿件失效引發(fā)塔身穩(wěn)定性不足、超載、違章作業(yè)等造成。本文結合實際工程，解決了高層建筑施工中，塔式起重機因場地限制、方案缺陷等原因造成的塔身附著桿件安裝角度不足工況下如何確保附著桿件安裝符合要求的問題。方案經過科學設計并實施后，確保了項目塔式起重機的安全運行和工程順利完工，可供建筑工程中遇到類似問題的參考，也希望能與工程行業(yè)的技術工作者交流。

1 基本情況

項目工程為 6 棟高層住宅建筑，其中 C2-C4 棟為 21 層住宅建筑，建筑總高度為 74.75 m；C5-C7 棟為 16 層住宅建筑，建筑總高度 56.5 m。主體結構為剪力墻結構，項目共安裝 4 臺塔式起重機，分別安裝于 C2 棟、C4 棟、C5 棟、C7 棟建筑一側。塔式起重機自編號分別為 1#－4#。1#、2# 塔式起重機安裝高度為 90 m，3#、4# 塔式起重機安裝高度為 75 m。

2 塔式起重機附著與建筑定位產生偏差的原因分析

2.1 技術原因

現場技術人員在項目初期進行總平面施工圖的設計時，由于經驗不足，在塔式起重機設備布置過程中未能充分考慮塔式起重機布置的關鍵因素：作業(yè)覆蓋范圍、塔機與建筑的三維位置關系、附著結構安裝角度要求、塔式起重機與建筑距離要求等。

2.2 方案審查原因

施工總平面圖在審查過程中，審查人員不認真，審查過程形式化、疏忽大意。

2.3 其他原因

項目施工前期確定的施工總平面圖，由于建設單位設計修改，建筑總平面位置發(fā)生變化，方案編制人員未及時更新調整方案重新報審，現場施工人員已按原方案施工塔式起重機基礎等。

綜上所述，主要為施工技術及管理原因造成。

3 現場塔式起重機與建筑相對關系

3.1 塔式起重機與建筑位置關系

現場塔式起重機與建筑位置關系如圖 1、圖 2 所示，C2 棟建筑與 1# 塔身距離為 3.6 m，塔身中心線距13軸結構柱水平尺寸為 1.7 m；C4 棟建筑與 2# 塔式起重機距離為 3.2 m，塔身中心線距13軸水平尺寸為 1.2 m。

圖1 1# 塔與 C2 棟位置關系平面圖（單位：mm）

圖2 2 # 塔與 C4 棟位置關系平面圖（單位：mm）

3.2 塔式起重機現狀附著位置與建筑關系

本工程主體結構為剪力墻結構，塔身附著桿受力支座需與主體結構可靠連接，按現有塔身與建筑位置關系，1#塔式起重機左側附著桿與12 軸結構墻支座夾角為 61°，右側附著桿支座與13 軸結構墻支座夾角為 80 °。

2#塔式起重機左側附著桿與12 軸結構墻支座夾角為 55°，右側附著桿支座與13 軸結構墻支座夾角為 85°。

1#、2# 塔式起重機右側附著桿支座位置與塔身附著固定點間水平夾角分別為 80°及 85°，均接近 90°。由于附著桿與支座夾角較大，附著桿在塔式起重機左側或右側受力狀態(tài)時，右側附著桿對塔身無有效的約束作用，同時由于右側附著桿未發(fā)揮應有的承載作用，使得左側的附著拉桿內力成倍增大，在不利作業(yè)條件下時塔身扭轉、失穩(wěn)發(fā)生破壞（見圖 3、圖 4）。

圖3 1# 塔式起重機附著桿現狀位置平面圖（單位：mm）

圖4 2 # 塔式起重機附著桿現狀位置平面圖（單位：mm）

所以，現狀塔身附著桿支座安裝位置及角度不符合要求，存在較大的安全隱患，附著桿不能對塔身起到應有約束作用，易造成塔身標節(jié)失穩(wěn)破壞。

3.3 塔式起重機附著桿與建筑需滿足的位置關系

塔身附著桿與支座位置間夾角，根據“塔式起重機使用說明書”要求，附著桿與建筑水平夾角宜為 55°，處理方案中塔式起重機附著桿安裝角度調整為 56°及59°，滿足要求（見圖 5～圖 8）。

圖5 1# 塔式起重機附著桿正確安裝位置平面圖

圖6 2 # 塔式起重機附著桿正確安裝位置平面圖（單位：mm）

圖7 附著結構安裝平面圖（單位：mm）

4 處理方案

處理方案擬在13 軸右側剪力墻結構上增設鋼結構支撐架，鋼支架安裝尺寸應能滿足塔式起重機附著桿件安裝夾角要求，同時支撐架體能有效承擔和傳遞塔身附著桿件所產生的荷載給混凝土結構。

方案中鋼支架材料采用 Q235B 鋼材（當支撐架外伸尺寸較大、拉桿荷載較大時可采用 Q345B 鋼材），主桿件選用 HN244×175×7×11 型鋼，型鋼連接采用螺栓和焊縫連接，焊縫質量等級為二級。

5 方案計算

混凝土強度按 C2/C4 棟結構設計圖中最上一道附著桿安裝層混凝土設計強度 C30 進行計算，預埋件采用 HRB300 級φ22 鋼筋。

附著支架荷載標準值按 QTZ80《EC5513 塔式起重機產品使用說明書》［1］采用，各附著點荷載值如表 1 所示。附著桿受力平面示意圖如圖 9 所示。

建筑物附著點 F 1 F 2 F 3 F 4載荷/kN ±113 ±158 ±113 ±158

圖9 附著桿受力平面示意圖（單位：mm）

根據塔式起重機說明書中荷載值，該荷載按活荷載考慮，考慮到結構的重要性，內力分項系數取 1.5。

節(jié)點剪力設計值N1=1.5×113 kN=169.5 kN。

節(jié)點拉力設計值N2=1.5×158 kN=237 kN。

當附著桿件尺寸說明書有較大差異時，需與塔機生產單位聯系，由生產提供節(jié)點荷載值并重新設計拉桿。本方案經與生產單位聯系后，產家同意采用說明書中荷載值及原拉桿。

各桿件內力的計算須按各桿件與支座位置實際夾角及內力值，計算鋼支架各桿件內力值。

鋼支架的設計按 GB 50017－2017《鋼結構設計標準》［2］相關要求及《鋼結構連接節(jié)點設計手冊》（第三版）［3］進行設計，采用結構設計軟件對鋼支架各桿件內力進行分析計算，驗算連接焊縫及連接材料強度，驗算鋼支架整體強度、剛度和穩(wěn)定性，驗算預埋件承載力，混凝土剪力墻結構承載力等。

附著桿鋼支撐架施工圖如圖 10～圖 13 所示。

圖10 C2/C4 棟鋼支架施工平面圖（單位：mm）

圖11 鋼支架 A-A 立面大樣（單位：mm）

圖12 混凝土結構預埋件大樣圖（單位：mm）

圖13 鋼支架節(jié)點大樣圖（單位：mm）

6 鋼支架施工

6.1 預埋件安裝

預埋件安裝前，主體結構鋼筋安裝經過驗收方可進行安裝，預埋件安裝過程中不得對原結構鋼筋造成損傷。施工過程應做好定位放線，確保安裝位置標高、軸線位置正確，安裝完畢后須經項目質量員及項目技術負責人驗收合格方可進入下道工序。

6.2 鋼支架安裝

鋼支架安裝時預埋件的主體結構混凝土強度需達到設計強度的 80 % 以上方可進行安裝，安裝前應事先按施工圖加工好單根桿件，并在地面進行預拼裝，拼裝無誤后方可吊運至現場組裝連接。

焊接作業(yè)為外腳手架高處作業(yè)，作業(yè)前及作業(yè)過程應有可靠的安全保證措施、防火措施，嚴禁上下交叉作業(yè)，作業(yè)范圍地面應掛設安全警戒線，作業(yè)前應進行安全技術交底。

鋼支架為重要受力構件，連接部位焊縫施工須嚴格按相關規(guī)定施工，焊工應有二級焊縫焊接經驗。

根據規(guī)范要求：焊接接頭沖擊韌性應不低于設計值或對母材的要求，本工程鋼材為 Q235B 型鋼，焊接材料在選用時應符合以下要求：電弧焊采用不低于E43XX 焊條；氣體保護焊接采用 ER50-X 焊絲。作業(yè)面為外腳手架高外作業(yè)，氣體保護焊接作業(yè)時應在腳手架內側增設防風簾。

安裝完成后須按 GB 50205－2001《鋼結構施工質量驗收規(guī)范》［4］相關要求檢查驗收。

6.3 焊接質量檢測

方案中鋼支架為重要受力構件，焊縫質量直接關系到鋼支架是否能確保塔式起重機安全運行。因此，焊縫質量須嚴格按 GB 50661－2011《鋼結構焊接規(guī)范》［5］相關要求進行施工和驗收，重要承力構件焊縫質量等級要求為二級。

6.4 投入使用

鋼支架投入使用前由項目技術負責人組織：項目質量員、機械租賃單位技術負責人進行驗收，驗收合格方可投入使用。合格條件：主體結構混凝土強度不低于設計強度 80 %；焊縫質量經第三方檢測合格；鋼支架安裝標高、結構尺寸符合設計要求，偏差在允許范圍內。

塔式起重機附著桿安裝后，應按塔式起重機相關安全驗收規(guī)定對附著桿件安裝質量進行驗收，驗收合格后塔機方可投入使用。

塔式起重機附著桿及鋼支架投入使用后，應定期檢查鋼支架工作情況，項目部指定的技術員須每班檢查焊接部位是否有開裂情況、與主體結構連接部位是否松動、附著桿連接部位是否有異常情況等，檢查結果需形成檢查記錄（見圖 14）。

圖14 鋼支架施工效果圖

6.5 拆除施工

鋼支架的拆除在塔式起重機拆除后進行，因建筑外部腳手架已拆除，鋼支架的拆除作業(yè)為高空拆除作業(yè)，采用吊籃施工。作業(yè)用吊籃應符合 GB/T 19155－2017《高處作業(yè)吊籃》［6］相關質量要求。吊籃施工作業(yè)的安全技術措施須嚴格按 JGJ 202－2010《建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范》［7］相關要求實施。

拆除作業(yè)過程中，在作業(yè)范圍兩倍墜落半徑外設置安全警戒線，防止無關人員進入作業(yè)區(qū)域，警戒線外由專職安全員值守。

7 結語

近年來，塔式起重機安全事故頻發(fā)，一部分為違章操作原因，大部分為塔式起重機安裝使用過程中，安全措施不到位或缺失造成。如：附著桿受力不符合要求，桿件失效、附著桿件私自制造、附著桿支座安裝質量不符合要求等問題是造成高層建筑工程塔式起重機傾倒事故頻發(fā)的主要原因。其次，施工總平面圖設計時，塔機位置設計的技術人員經驗不足，項目管理混亂，無有效審查監(jiān)督制度和程序，造成方案先天不足，形成安全隱患。

為確保塔式起重機的安全生產，應提高施工方案編制人員的技術水平，加強技術管理和學習，嚴格審核制度，施工過程中嚴格遵守相關安全技術規(guī)范要求。塔式起重機的使用中，一方面要滿足生產要求，更重要的還需確保其具備安全運行的工況。因此，科學認真地進行施工組織設計和管理是確保安全生產必不可少的環(huán)節(jié)。

本項目塔式起重機附著桿的安裝采取增加鋼支架的措施處理后，很好地解決了本項目塔式起重機附著桿安裝角度不足，存在嚴重安全隱患的問題，保證了項目正常施工，實現了項目塔式起重機安全生產的目標。Q