超高層建筑內(nèi)爬外掛塔吊施工工法

1、超高層建筑內(nèi)爬外掛塔吊施工工法1 前言隨著現(xiàn)代超高層建筑的不斷突破，核心筒與鋼框架組合結(jié)構(gòu)被廣泛采 用。此類結(jié)構(gòu)對垂直運(yùn)輸設(shè)備要求越來越高，而傳統(tǒng)核心筒內(nèi)爬塔吊因筒 內(nèi)空間狹小，多臺塔吊布置困難且塔吊效率低?；A(chǔ)外附式塔吊又因附著 于鋼外框受到外框結(jié)構(gòu)滯后影響，施工緩慢。本工法通過采用內(nèi)爬外掛塔吊工藝，采用了一種新型附著形式，將塔 吊外附于核心筒外壁，增大了塔吊的施工覆蓋面，合理有效地發(fā)揮了塔吊 的起重工效。 2011年 11月 8日，其施工技術(shù)經(jīng)山西省科技廳組織專家鑒定 達(dá)到了國際先進(jìn)水平。 2015年 1月 25日，經(jīng)山西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳有關(guān) 工法專家鑒定達(dá)過年領(lǐng)先水平。該工法成功用于太

2、原湖濱廣場綜合項目， 天津高新區(qū)軟件及服務(wù)外包基地綜合配套區(qū)第一期中央商務(wù)區(qū)總承包工程 項目和廣州珠江新城西塔項目工程，提高了施工工效，加快了工程施工進(jìn) 度。2 工法特點2.1 位置選擇多樣化，整體影響面小 本工藝將超高層塔吊附著于核心筒外壁，有效克服了因核心筒內(nèi)狹小 引起的多臺塔吊布置困難的問題，同時避免了因塔吊穿樓層板造成的結(jié)構(gòu) 后施工問題。2.2 覆蓋面廣，提高機(jī)械效率 本工藝的超高層塔吊可以懸掛于核心筒外壁，鋼結(jié)構(gòu)外框覆蓋面積更 大，在采用同等型號塔吊的情況下，塔吊吊運(yùn)鋼構(gòu)件實際利用率大大提高， 有效發(fā)揮塔吊滿載使用率，提高機(jī)械效率。2.3 周轉(zhuǎn)安拆及爬升效率高，節(jié)約工期塔吊外掛架采用

3、整體拼裝，構(gòu)件之間銷軸連接，周轉(zhuǎn)安拆便捷，外掛架隨核心筒進(jìn)度在過程中即可安裝完畢，塔吊單次爬升周期短，不占用主 體施工工期。2.4 不受核心筒超前施工制約，施工更加機(jī)動靈活 塔吊外附于核心筒外壁與核心筒施工同步爬升，不受外框鋼結(jié)構(gòu)施工 滯后的影響，更加機(jī)動靈活。2.5 各項指標(biāo)增長快，經(jīng)濟(jì)效益顯著 較基礎(chǔ)外附式塔吊，內(nèi)爬外掛塔吊減少了固定基礎(chǔ)，省去了大量的標(biāo) 準(zhǔn)節(jié)，降低了后施工區(qū)域難度，加快了施工進(jìn)度，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。3 適用范圍本工法適用于各類復(fù)雜多變的超高層施工，適合由型鋼混凝土框架 - 鋼 筋混凝土筒體混合結(jié)構(gòu)形式的超高層施工。4 工藝原理本工藝基本原理是經(jīng)過模擬受力分析優(yōu)化設(shè)計一

4、個鋼基座懸掛于核心 筒外壁承載塔吊，并設(shè)計一道抵抗水平力的附著框?qū)⑺豕潭ㄓ诤诵耐餐?壁，再加設(shè)一套周轉(zhuǎn)框，使基座框附著框相互轉(zhuǎn)化，三道水平框及配套的 受力桿件組成了循環(huán)組合掛架結(jié)構(gòu)體系。該體系通過優(yōu)化設(shè)計的超規(guī)預(yù)埋 件懸掛于外壁，通過深化設(shè)計超強(qiáng)銷軸連接，施工方便快捷。短水平撐桿長水平撐桿斜拉桿支承框圖 4 塔吊支撐體系撐拉結(jié)合式示意圖5 施工工藝流程及操作要點5.1 基本施工流程圖 內(nèi)爬外掛塔吊施工工藝流程5.2 操作要點5.2.1 外掛架支撐體系設(shè)計驗算本工藝中塔吊以核心筒作為依附結(jié)構(gòu)，根據(jù)工程的實際情況，由于塔 吊定位、建筑結(jié)構(gòu)型式及塔吊參數(shù)等的不同，塔吊附著體系的設(shè)計會有所 不同，但

5、均可分為支撐體系框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、預(yù)埋件設(shè)計、連接節(jié)點設(shè)計這 三部分進(jìn)行設(shè)計，并盡量采用銷軸的形式連接固定，以便于外掛架構(gòu)件的 拆卸周轉(zhuǎn)。1、塔吊支撐體系的設(shè)計：整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、預(yù)埋件及連接部位的強(qiáng)度驗2、塔吊依附結(jié)構(gòu)校核：塔吊依附于主體核心筒上，依據(jù)塔吊的實際工 況，對其結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行驗算。3、混凝土剪力墻：需對剪力墻混凝土局部承壓強(qiáng)度進(jìn)行驗算，由于受 施工進(jìn)度和工期制約，通常情況下，不可能等混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后再進(jìn) 行塔吊掛架的安裝和塔吊爬升，因此在進(jìn)行驗算時，應(yīng)以實際強(qiáng)度進(jìn)行驗 算，通?？扇?7 天。支撐體系設(shè)計驗算完成后繪制制作圖及相關(guān)說明，并交原塔吊廠或相 應(yīng)能力的廠家進(jìn)行加工制作。5.

6、2.2 塔吊附著點確定塔吊外掛架支撐體系附著點的位置需根據(jù)塔吊原制造廠的參數(shù)確定， 結(jié)合現(xiàn)場實際情況，可適當(dāng)調(diào)整附著點位置，但兩道水平支撐框架之間的 距離必須小于最大間距。塔吊附著點按以下基本原則確定：核心筒施工至 塔吊最大自由高度，此時需安裝第三道水平支撐框架后方能繼續(xù)爬升，根 據(jù)核心筒內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)柱的分段長度及核心筒液壓爬模的空間位置，綜合確定 附著點的情況，且水平構(gòu)件的附著點應(yīng)盡量設(shè)置在樓層標(biāo)高處。5.2.3 塔吊外掛架支撐體的安裝1、埋件施工：塔吊埋件隨著核心筒的施工進(jìn)度相應(yīng)埋設(shè)即可，為防止 在混凝土澆搗過程中預(yù)埋件發(fā)生移位，應(yīng)采取相應(yīng)的固定措施，埋件部位 的混凝土應(yīng)振搗密實，塔吊的預(yù)埋件

7、重量較大，需事先設(shè)置好吊耳，便于 吊裝。2、牛腿焊接：預(yù)埋件埋設(shè)完成后，將連接外掛架構(gòu)件的牛腿焊接至埋 板上，牛腿焊接過程中應(yīng)做到精確定位，合理施焊，盡量減少焊接變形， 出現(xiàn)焊接變形須在焊后進(jìn)行校正，確保后續(xù)構(gòu)件安裝一次到位。圖 塔吊預(yù)埋件 圖 塔吊牛腿3、安裝下層水平支撐框架： 安裝下層水平框架的支撐橫梁、 水平支撐、 次梁及與支撐橫梁連接的斜拉桿。按照支撐橫梁次梁斜拉桿水平支 撐的順序依次安裝，構(gòu)件拼裝時只需精確對孔，打入銷軸即可。圖 安裝支撐橫梁 圖 安裝水平支撐圖 安裝斜拉桿圖 下層水平框架安裝完成4、安裝上層水平框架： 采用與下層水平框架相同的安裝方式進(jìn)行安裝， 包括支撐橫梁、水平支

8、撐、斜撐桿及次梁。圖 上層水平框架安裝完成圖 水平支撐與核心筒連接節(jié)點5、塔吊爬升：塔吊頂升至支撐橫梁的高度位置后，將塔吊頂升節(jié)上的 撐爪擺出，撐在支承框上即完成一次塔吊爬升。圖 塔吊撐爪撐于支承框上5.2.4 塔吊爬升及外掛架拆卸周轉(zhuǎn) 核心筒在施工過程中即按照圖紙要求埋設(shè)好塔吊附著預(yù)埋件，塔吊每 頂升完一次，便可將最下層的水平支撐框架、斜拉桿、斜撐桿拆除并轉(zhuǎn)至 上部進(jìn)行附著。以下以撐拉結(jié)合式支撐體系為例簡述塔吊爬升的原理。步驟一，塔吊在正常使用狀態(tài)下，上、下兩套支撐架共同工作，如圖 所示。步驟二，安裝第三道支撐架，將爬帶安裝在中間一道支撐架上，爬升 梁支撐塊爬出撐于爬帶臺階上，準(zhǔn)備爬升，如圖

9、所示。步驟三，將塔吊支撐爪松開，收回至標(biāo)準(zhǔn)節(jié)相應(yīng)位置，如圖所示。步驟四，油缸頂出，使塔吊脫離 C型梁，完成一個行程，將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上 的上支撐塊擺出，支撐在爬帶臺階上，如圖所示。步驟五，油缸收縮，再次使爬升梁支撐塊支撐在爬帶臺階上，將上撐 塊擺回，再次頂升完成一個循環(huán)，如圖所示。步驟六，重復(fù)步驟四和步驟五，直至支撐爪高出 C型梁，然后將支撐 爪擺出，固定在 C型梁上，如圖，圖所示。步驟七，收縮油缸歸位，塔吊爬升完成，最后拆除爬帶。圖 步驟一圖 步驟二圖 步驟三圖 步驟四圖步驟五圖 步驟六圖 步驟七6 材料與設(shè)備6.1 主要材料表 主要材料序號構(gòu)件名稱型號及規(guī)格材質(zhì)焊縫質(zhì)量等級防腐要求1支撐橫梁箱型鋼

10、梁Q345B一級全熔透紅丹底漆 100 m2斜拉桿無縫鋼管Q345B一級全熔透紅丹底漆 100 m3水平支撐無縫鋼管Q345B一級全熔透紅丹底漆 100 m4斜撐桿無縫鋼管Q345B一級全熔透紅丹底漆 100 m5次梁H型鋼梁Q345B一級全熔透紅丹底漆 100 m6銷軸實心圓形截面40Cr 調(diào)質(zhì)處理無表面鍍鉻7預(yù)埋件鋼板及錨筋Q345B， HRB335穿孔塞焊無8牛腿鋼板Q345B一級全熔透紅丹底漆 100 m備注：各個主要構(gòu)件的截面需根據(jù)工程實際、塔吊型號進(jìn)行設(shè)計驗算確定。6.2 設(shè)備工具表 設(shè)備工具序號名稱型號單位數(shù)量產(chǎn)地1電焊機(jī)OTC CPVE350/500臺3中國2炭弧氣刨機(jī)MZ-1

11、250臺2中國3電焊條烘箱YGCH-X-400臺1中國4葫蘆5t把12中國5全站儀索佳 SET230RK臺1日本6經(jīng)緯儀北京博飛 DJD2-C臺1中國7水平儀蘇光 DSZ2臺2中國8鋼尺10 米把5中國9大錘5kg把2中國10纜風(fēng)繩15m75中國11超聲波探傷儀CTS2000臺1德國12腳手管48t中國13腳手板50mm厚塊20中國14安全繩9m42中國7 質(zhì)量控制塔吊外掛架支撐體系的施工必須符合 GB50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 S ，JGJ81-2002 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程 S ，塔吊使用說明書以及其他相關(guān)設(shè)計 要求、國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。塔吊外掛架鋼結(jié)構(gòu)驗收執(zhí)行現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)工程

12、施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205中有關(guān)規(guī)定的要求。外掛架鋼結(jié)構(gòu)的所有焊縫均為一級全熔透焊縫，工廠焊縫以及現(xiàn)場焊 縫均進(jìn)行 100%超聲波探傷檢測，合格后方可投入使用。冬期施工期間，現(xiàn)場焊縫必須采取焊前預(yù)熱、焊后保溫等措施保證焊 縫的焊接質(zhì)量。外掛架埋件埋設(shè)時，須采用測量儀器對其進(jìn)行定位，并采取臨時固定 措施，以防止混凝土澆搗埋件移位。外掛架支撐橫梁安裝時，采用測量儀器校核其水平度，須達(dá)到鋼結(jié) 構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50205中的要求。本工藝焊接時采用的焊絲和焊劑應(yīng)與母材相匹配。塔吊爬升完成后，進(jìn)行塔吊垂直度的檢測和復(fù)核。 塔吊司機(jī)、指揮人員、絲索人員必須持有有關(guān)部門核發(fā)的操作證持證 上崗，

13、附著頂升作業(yè)要有專人指揮，電源液壓系統(tǒng)須專人操作。塔吊使用過程中，應(yīng)定期檢查關(guān)注附著系統(tǒng)構(gòu)件是否有過大變形，焊縫是否存在細(xì)小裂縫等現(xiàn)象，如有問題應(yīng)立即解決8 安全措施塔吊爬升作業(yè)之前，組織學(xué)習(xí)有關(guān)塔吊爬升技術(shù)方案，對班組作業(yè)人 員進(jìn)行技術(shù)方案交底。作業(yè)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)考核合格，起重工和電工要持證上崗；進(jìn)入施 工現(xiàn)場必須戴安全帽，高空作業(yè)時要系好安全帶，穿防滑鞋。在埋件埋設(shè)部位搭設(shè)安全操作平臺，保證牛腿焊接過程中人員的安全。 作業(yè)人員崗位明確，作業(yè)職責(zé)清楚，自覺遵守安全操作規(guī)程及安全技 術(shù)措施規(guī)定。油泵、頂升橫梁應(yīng)有專人操作，職責(zé)明確。并相互監(jiān)督、協(xié)調(diào)，安裝、 拆除銷軸時，鐵錘與扳手要握牢，防止

14、銷軸、榔頭、扳手等物件高空墜落， 使用鐵錘應(yīng)由熟練的人承擔(dān)。當(dāng)操作完成一個步驟后，必須相互通氣，并互檢查后，都已完成好， 方可進(jìn)行下一步作業(yè)。每天做風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報和記錄，風(fēng)力大于 s 時，禁止安裝和頂升作業(yè) 嚴(yán)禁酒后作業(yè)。外掛架安裝過程中，每一次吊裝都必須檢查吊鉤吊索是否可靠。 使用的工具，卸卡及零件必須放穩(wěn)妥，嚴(yán)禁拋扔。9 環(huán)保措施根據(jù)國家環(huán)保法規(guī)的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)采取以下環(huán)保措施： 所有的鋼構(gòu)件須規(guī)劃出固定的堆放場地，對拆卸下來的構(gòu)件進(jìn)行集中 堆放，統(tǒng)一管理；現(xiàn)場焊接過程中，在焊接部位采用帆布搭設(shè)防風(fēng)棚，降低焊接過程中 的光污染對周圍環(huán)境的影響；在塔吊爬升作業(yè)中，應(yīng)盡量避免使用大錘敲擊構(gòu)件以降

15、低噪音污染；牛腿焊接時，盡量避免焊渣等飛濺物從高空落下，避免引起火災(zāi)事故 對廢電器、廢機(jī)油、廢油手套、廢配件等固體廢物，應(yīng)回收利用，不 具備回收利用條件的，不得隨意棄置和傾倒，交專門部門回收。10 效益分析經(jīng)濟(jì)社會效益：內(nèi)爬外掛塔吊施工工藝重點向超高層建筑施工領(lǐng)域進(jìn)行推廣，現(xiàn)代超 高層建筑發(fā)展迅速，對工程的質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度要求更高，本工法 適應(yīng)超高層建筑施工各個方面的要求，在應(yīng)用過程中實現(xiàn)了成本的降低、 進(jìn)度的加快、安全的保障、質(zhì)量的保證，能夠為社會所廣泛接受。表 10-1 經(jīng)濟(jì)效益對比分析表序號比較因素內(nèi)爬外掛塔吊工藝固定基礎(chǔ)式塔吊傳統(tǒng)內(nèi)爬塔吊一次性投入外掛架每增加一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)租賃一次性

16、投入內(nèi)爬支撐制作及安裝費(fèi)用萬費(fèi)用增加 3 萬元，每設(shè)架體系 140 萬元。1成本元。置一道附著增加費(fèi)用萬元，其成本綜合為萬元。附 著 于 核 心 筒 外根據(jù)塔吊布置位置不同布置于核心筒內(nèi)，塔壁，塔吊起重性能而定，越靠近外框越能吊起重性不能能充分2工效充分發(fā)揮。發(fā)揮塔吊的起重性能。發(fā)揮，若核心筒內(nèi)空間狹小便不能布置塔吊。塔吊爬升只需 2 小頂升加節(jié)一次需要 1 2塔吊爬升只需 2 小時3爬升效率時即可完成，不耽個工作日，加節(jié)較慢，即可完成，不耽誤主誤主體結(jié)構(gòu)施工任影響主體施工進(jìn)度。體結(jié)構(gòu)施工任務(wù)。務(wù)。不用穿過結(jié)構(gòu)樓需要穿過結(jié)構(gòu)樓板，給電梯井內(nèi)無法布置塔板，施工方便，保后續(xù)施工帶來不便，能吊時，布

17、置于有樓板證主體結(jié)構(gòu)施工最保證主體的單層施工速部位便需穿過樓板，4進(jìn)度快 4天/ 層，正常情度，但耽誤整體施工工給后續(xù)施工帶來不況下 5 天 / 層。期。便，能保證主體結(jié)構(gòu)施工最快 4 天 / 層，正常情況下 5 天/ 層。11 應(yīng)用實例內(nèi)爬外掛塔吊施工工法成功應(yīng)用于太原湖濱廣場綜合項目、天津高新 區(qū)軟件及服務(wù)外包基地綜合配套區(qū)第一期中央商務(wù)區(qū)總承包工程項目及廣 州珠江新城西塔項目，由于爬升過程中無需增加標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的數(shù)量，大大的降 低了塔吊租賃成本，提高了整體的施工工效，加快了施工進(jìn)度，取得了良 好的效果。工程應(yīng)用實例 1： ZSL1000及 ZSL750塔吊工程名稱：太原湖濱廣場綜合項目工程地點：山西省太原市迎澤大街 180 號 實物工作量：大體量鋼結(jié)構(gòu)安裝 開、竣工日期： 2010年 8月-2014 年 1月 應(yīng)用效果：良好！圖 11-1 太原湖濱廣場綜合項目 ZSL1000 塔吊 工工程應(yīng)用實例 2： ZSL2700及 Z