談橋梁塔柱施工中塔機(jī)的選型及布置方法

邱方亮，漆大山，吳凡言

（廣西建工集團(tuán)建筑機(jī)械制造有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530299）

1 前言

塔式起重機(jī)（以下簡稱“塔機(jī)”）是施工中常用的機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于民用建筑、橋梁水利工程、大跨度工業(yè)廠房、大型體育場、風(fēng)電核電等建筑工程施工領(lǐng)域。在橋梁工程中，由于塔機(jī)起重量大、起升高度高、作業(yè)覆蓋范圍廣等眾多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其在建設(shè)施工中發(fā)揮了不可替代的作用。

在工程建設(shè)中，首先需要根據(jù)工程實(shí)際需求，選取起重能力合適的塔機(jī)；其次，根據(jù)工程吊裝位置要求、與關(guān)聯(lián)建筑物相互關(guān)系、安拆作業(yè)的便利性、附著拉桿預(yù)埋點(diǎn)布置的合理性進(jìn)行塔機(jī)基礎(chǔ)位置的確定；最后，根據(jù)工程吊裝高度需求、施工作業(yè)的協(xié)同性以及經(jīng)濟(jì)性對(duì)塔機(jī)進(jìn)行附著布置。塔機(jī)只有安裝在工程實(shí)際需求中最合理的位置，才能使塔機(jī)高效、安全地工作。

2 塔機(jī)的選型和布置

2.1 工程概述

棋盤洲長江公路大橋建設(shè)工程位于黃石市和黃岡市境內(nèi)，全長約21.9km，其中長江大橋長約3.3km，兩岸連接線長約18.6km。主橋采用雙塔單跨鋼箱梁懸索橋跨越長江，主跨1038m。大橋南北主塔均為門型框架混凝土索塔。南索塔塔座頂面至塔冠高度為165m，北索塔塔座頂面至塔冠高度為157m。橋梁總寬度62.7m，機(jī)動(dòng)車雙向六車道，兩側(cè)布置非機(jī)動(dòng)車道和人行道。

2.2 塔機(jī)型號(hào)選擇

根據(jù)工程建設(shè)需求，每個(gè)塔柱布置2臺(tái)塔機(jī)。主要在主塔施工期間負(fù)責(zé)施工吊裝作業(yè)，使用工期預(yù)計(jì)25個(gè)月。選擇塔機(jī)型號(hào)時(shí)，需綜合考慮如下施工條件進(jìn)行選擇：①吊裝重量要求；②吊裝作業(yè)半徑；③吊裝高度要求。

實(shí)際工程施工條件為塔機(jī)吊裝作業(yè)最大半徑為70m，在70m遠(yuǎn)端處吊重參數(shù)需滿足3.0t要求；最大起重量需滿足16t要求；最大吊裝高度滿足165m要求。依據(jù)上述條件以及產(chǎn)品手冊(cè)，選取型號(hào)為315tm的TCT7526塔機(jī)。該型號(hào)塔機(jī)最大臂長組合75m，當(dāng)使用70m臂架組合時(shí)，臂端70m處吊重達(dá)3.2t，最大吊重16t，最大起重量高度可達(dá)254m，均符合工程施工需求。

2.3 塔機(jī)基礎(chǔ)位置確定

確定塔機(jī)基礎(chǔ)位置需綜合考慮實(shí)際工程施工作業(yè)條件，即：①塔機(jī)安拆作業(yè)方向；②塔機(jī)與建筑物之間應(yīng)不存在干涉情況；③現(xiàn)場其余工程機(jī)械布置協(xié)同作業(yè)情況；④塔機(jī)吊載作業(yè)要求。

在該工程中，垂直于路面方向?yàn)闃蛄簯益i方向，塔機(jī)在升降塔作業(yè)過程中均不可與懸鎖發(fā)生干涉。因此，塔機(jī)布置于門型塔柱左右兩側(cè)。根據(jù)塔機(jī)距離建筑物最短距離不低于1.5m、群塔作業(yè)規(guī)避碰撞、吊裝作業(yè)面對(duì)施工作業(yè)面有效覆蓋等要求，把左右兩側(cè)塔機(jī)布置按對(duì)稱錯(cuò)開樣式進(jìn)行布置。1號(hào)塔安裝70m臂架組合，2號(hào)塔安裝55m臂架組合。在充分考慮施工升降機(jī)作業(yè)安全、塔機(jī)附著拉桿預(yù)埋點(diǎn)布置合理的情況下，最終塔機(jī)位置布置如圖1所示。塔機(jī)基礎(chǔ)與主塔基礎(chǔ)承臺(tái)澆筑為一體，塔機(jī)基礎(chǔ)配筋等技術(shù)條件應(yīng)滿足塔機(jī)使用說明書要求。塔機(jī)基礎(chǔ)在布置時(shí)，若橋墩配筋量不小于塔機(jī)承臺(tái)配筋量可直接用橋墩主筋，突出部分延伸出去即可。橋墩承臺(tái)在塔機(jī)承臺(tái)底部需增加一層鋼筋。

2.4 塔機(jī)附著位置布置

圖1 塔機(jī)基礎(chǔ)布置位置

塔機(jī)在布置附著時(shí)，需全面考慮以下幾方面內(nèi)容：①滿足產(chǎn)品說明書相關(guān)技術(shù)條件要求；②建筑物允許附著錨固點(diǎn)以及錨固點(diǎn)的承載力和剛度要求；③附著拉桿布置形式、角度要求；④附著布置的經(jīng)濟(jì)性和施工可行性、便利性。

圖2 塔機(jī)附著位置布置圖

綜合考慮上述4個(gè)主要因素，并結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際條件，塔機(jī)附著按照如圖2所示方案進(jìn)行布置：塔機(jī)在布置附著時(shí)，第一道附著高度h1≤38m；兩道附著間距的塔身節(jié)數(shù)為n≤9節(jié)（每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高3m），即兩道附著間距h2≤27m；最大懸臂高度（最后一道附著至臂架絞點(diǎn)垂直距離）的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)在起升高度h≤100m時(shí)，n≤12；高度在100m200m時(shí)，n≤10（其中n為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)）。對(duì)于塔機(jī)附著后的懸臂高度選擇，可根據(jù)工程實(shí)際吊裝作業(yè)需求、群塔作業(yè)高差錯(cuò)位進(jìn)行確定，在滿足相關(guān)產(chǎn)品使用說明書要求前提下即可。

2.4.1 塔機(jī)附著布置

由于塔機(jī)基礎(chǔ)與主塔基礎(chǔ)澆筑為一體，當(dāng)按基礎(chǔ)上平面標(biāo)高為+0.0m進(jìn)行高度值計(jì)算時(shí)，塔機(jī)附著高度位置為：①第一道附著位于+38.0m；②第二道附著位于+65.0m，附著間距27.0m；③第三道附著位于+92.0m，附著間距27.0m；④第四道附著位于+119.0m，附著間距27.0m；⑤第五道附著位于+146.0m，附著間距27.0m。根據(jù)產(chǎn)品說明書相關(guān)技術(shù)要求，塔機(jī)懸臂高度塔身節(jié)數(shù)n≤11。塔機(jī)安裝完成5道附著后，最大吊裝高度可達(dá)182m，滿足最低吊裝165m要求。上述附著布置方案僅從塔機(jī)施工作業(yè)單方面為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行考慮，為該工程最經(jīng)濟(jì)型的附著布置方案。實(shí)際施工作業(yè)中，由于考慮項(xiàng)目各項(xiàng)工程施工作業(yè)的便利性、江面瞬時(shí)風(fēng)載荷影響、附著拉桿受力合理性等綜合原因，實(shí)際附著布置安裝可根據(jù)工程需求進(jìn)行布置，滿足塔機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)要求即可。

2.4.2 附著拉桿布置

塔機(jī)附著拉桿在布置時(shí)，需充分考慮以下幾點(diǎn)：①施工作業(yè)便利性、可行性；②附著拉桿受力合理性；③附著物可承受支反力大?。虎茴A(yù)埋座安裝位置。綜合考慮上述因素影響，塔機(jī)附著拉桿布置采用雙側(cè)四拉桿布置形式。為不與施工升降機(jī)作業(yè)區(qū)域發(fā)生實(shí)際干涉以及滿足附著拉桿角度要求，附著拉桿預(yù)埋點(diǎn)布置在塔身中心對(duì)稱3.5m位置處。由于左側(cè)預(yù)埋點(diǎn)偏出實(shí)際橋墩位置，需相應(yīng)布置設(shè)計(jì)一個(gè)特制預(yù)埋座安裝鋼結(jié)構(gòu)架，以滿足附著拉桿布置要求，具體布置如圖3所示。

2.4.3 附著裝置安裝注意事項(xiàng)

1）附著安裝應(yīng)符合產(chǎn)品使用說明書設(shè)計(jì)要求。

2）空載、風(fēng)速不大于3m/s狀態(tài)下，獨(dú)立狀態(tài)塔身（或附著狀態(tài)下最高附著點(diǎn)以上塔身）軸心線的測向垂直度誤差不大于4/1000，最高附著點(diǎn)以下塔身軸心線的垂直度誤差不大于2/1000。

圖3 塔機(jī)附著位置布置示意圖

3）安裝附著裝置時(shí)，塔機(jī)最大安裝高度處的風(fēng)速不宜大于12m/s。

4）附著安裝完成后，宜保證附著框及附著拉桿中心線在同一高度，水平安裝的附著桿傾斜角偏差不大于5°。

3 結(jié)語

工程項(xiàng)目建設(shè)施工中，塔機(jī)的選擇布置直接關(guān)系到項(xiàng)目施工效率、質(zhì)量、安全、成本等諸多關(guān)鍵因素。正確合理的選型以及布置，在極大便利工程施工作業(yè)，有效提升施工效率的同時(shí)，大大降低了項(xiàng)目施工作業(yè)成本。