懸索式起重吊裝系統應用研究
——以佛山電視塔維修改造工程為例

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射塔，現已成為佛山市地標建筑。在長期自然環境和使用環境的雙重作用下，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，該塔到了必須進行全面維修的階段。佛山電視塔總高232m，是一座自立式鋼結構高塔，其結構體系非常復雜，主體結構采用無縫鋼管，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構（標高為157～232m），中部塔身采用八邊形拋物線型剛性斜腹桿結構（標高為30～157m），底部塔座采用弧拱形組合鋼結構（標高為-30～30m），上塔樓采用單層球狀網架結構（標高為122～141m），下塔樓采用懸挑桁架梁結構（標高為25～35m）。佛山電視塔外觀造型變化豐富，主體結構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，上塔樓球形網架直徑為22m×22m，下塔樓八邊形桁架懸挑結構直徑為20m×20m。由于佛山電視塔結構體系復雜、外觀造型特殊，在工程施工組織設計編制階段，大型設備材料吊裝專項方案的科學性、可靠性、經濟性是確保工程建設安全、優質、高效推進的重要保障。

當前工程建設中經常使用的大型設備材料吊裝系統有汽車吊、塔吊、龍門吊、垂直提升機、施工電梯等，由于佛山電視塔維修改造工程受結構體系的復雜性、外觀造型的特殊性等現場客觀條件制約。施工現場不具備安裝施塔吊、龍門吊、垂直提升機、垂直施工電梯等常規吊裝系統的條件，汽車吊亦無法滿足吊裝輸運高度需求。經深入研究論證，綜合考慮工程實際情況，以安全可靠、經濟適用為目標，該工程決定創新采用懸索式起重吊裝系統。

1 懸索式起重吊裝系統設計方案

懸索式起重吊裝系統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、低處地面錨點、牽引鋼絲繩、牽引卷揚機四部分組成，牽引鋼絲繩一端懸掛在高處桅桿掛點，另一端固定在低處地面錨點，按照吊裝物資運行軌跡設計安裝的鋼絲繩作為吊裝軌道，通過操控牽引卷揚機，實現控制調節吊裝軌道位置。吊裝部分由吊裝卷揚機、吊裝鋼絲繩、動滑輪、吊鉤、吊斗五部分組成，通過操控吊裝卷揚機聯動懸掛在吊裝軌道上的動滑輪，實現調節控制吊裝物資在吊裝軌道上的運行位置。在實際使用過程中通過配合操作軌道部分和吊裝部分的兩臺卷揚機，將設備材料吊運至懸索式起重吊裝系統覆蓋范圍內的任何施工作業面。

懸索式起重吊裝系統設計最大吊裝荷載為13kN，設計單次吊裝荷載為10kN。在電視塔北側布置兩組懸索式起重吊裝系統，每組懸索式起重吊裝系統分別由一臺50kN起重卷揚機和吊裝鋼絲繩、一臺30kN導引卷揚機和牽引鋼絲繩、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（見圖1）。懸索式起重吊裝系統塔上高處桅桿掛點滑輪固定高度186.8m，牽引鋼絲繩從30kN卷揚機牽引而出，經地面滑輪轉換后牽引至塔上高處桅桿掛點固定（見圖2）。在設備材料吊裝過程中，牽引鋼絲繩通過30kN牽引卷揚機拉緊后呈直線狀，吊運中設備材料懸掛在吊鉤滑輪上，沿著牽引鋼絲繩軌跡上下移動。吊裝鋼絲繩從50kN卷揚機引出，經地面滑輪與塔頂滑輪轉換2次后引至吊鉤滑輪上。在吊鉤上還需要安裝一個1.5kN的配重塊，使吊鉤在空載時利用配重塊的自重，沿著牽引鋼絲繩運行至地面。吊鉤設置配重荷載應保證吊鉤在空載狀態時能夠克服吊繩重力，在起重卷揚機調控下可自由上下做空載運動。

圖1 懸索式起重吊裝系設備平面布置圖（單位：mm）

圖2 懸索式起重吊裝系設備立面布置圖（單位：mm）

為確保懸索式起重吊裝系統設計方案的安全可靠性，需要對鋼絲繩（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（塔頂固定點、地固定點）、卷揚機（牽引卷揚機、吊裝卷揚機）、吊鉤、吊斗等主要設備及配件進行力學驗算。電視塔原設計單位對電視塔整體受力情況進行了力學驗算，驗算結果只有滿足國家現行相關規范標準及懸索式起重吊裝系統方案設計目標，方可將其用于施工。按照該設計方案組合安裝的懸索式起重吊裝系統在使用過程具有5～6倍安全系數，從而確保了懸索式起重吊裝系統的安全性和穩定性。

起重卷揚機、導引卷揚機、塔頂滑輪與高處桅桿掛點采用鋼絲繩進行連接，固定方式為絲繩纏繞+卸扣固定，卸扣規格為T8級“T-BW9.5-7/8”（見圖3、圖4）。吊鉤滑輪規格為30kN、吊鉤配重規格為1.50kN、地面及塔頂滑輪規格為50kN定滑輪（見圖5）。

圖3 塔頂滑輪固定連接形式

圖4 塔頂導繩固定連接形式

圖5 吊鉤、吊斗、滑輪、配重塊安裝圖（單位：mm）

在每臺卷揚機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。在每臺卷揚機及每處地錨滑輪正后方設置地錨，將5根Φ60mm鍍鋅鋼管插入地面深度不小于3m作為固定地錨，在鋼管頂端焊接規格為L65mm×5mm的角鋼作為輔助固定設施，從而大幅度增強地錨的穩定性。地錨與地面滑輪底座、卷揚機底座之間使用Φ16mm鋼絲繩連接固定（見圖6、圖7）。

圖6 卷揚機、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施工安裝方案

施工人員先按照懸索式起重吊裝系統設計方案，安裝固定好卷揚機、塔頂滑輪、地面滑輪，鋼管地錨及混凝土壓重塊，準備好待安裝鋼絲繩，做好鋼絲繩牽引準備工作。

吊裝鋼絲繩安裝方法：先將塔上滑輪、塔上高處桅桿掛點處連接鋼絲繩及吊裝鋼絲繩固定卸扣、牽引尼龍繩等設備材料人工搬運至185.8m標高處。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揚機卷筒。啟動卷揚機收攏尼龍繩，將牽引鋼絲繩引導至塔上滑輪處，穿繩后將吊裝鋼絲繩引導至卷揚機卷筒處固定，待尼龍繩全部收進卷筒后，斷開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處，采用纏繞+卸扣方式固定好導繩。牽引鋼絲繩另一端連接30kN卷揚機滾筒，至此完成牽引鋼絲繩安裝。

卸料平臺搭建方法：卸料平臺設置在標高135m處，即上塔樓球體赤道面所在樓層處，卸料平臺尺寸便于設備材料進出即可，在卸料平臺邊緣鋪設橡膠軟墊，防止吊運過程中發生觸碰。

完成以上全部安裝內容后，對起重吊裝系統進行一次全面檢查，并進行不少于3次吊裝試運行，起重吊裝系統通過全面驗收后，方可投入使用。

懸索式起重吊裝系統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操作要點

精準操控卷揚機，合理設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，從而避免發生成品損壞或相關事故。卷揚機應安裝提升限位開關，當吊斗提升至限定位置后，卷揚機立即停止。卷揚機操作員、起吊點指揮員、卸料口指揮員、裝卸人員要充分做好溝通協調工作，在卸料時，特別要注意控制好牽引鋼絲繩的張緊程度及收放時機，確保設備材料能從卸料平臺準確裝卸。裝卸人員需要嚴格按照指揮員的指令行事。卷揚機操作員和指揮員應密切關注吊運起點及吊運終點兩處極限位置。指揮員在吊物即將到達限位開關動作點之前，應及時向卷揚機操作員發出停車指令，卷揚機操作員應集中注意力，按照指揮員的指令操控卷揚機，避免吊鉤滑輪超過限位點。指揮員與卷揚機操作司機必須經過專業安全知識培訓教育，在熟悉卷揚機的性能和指揮信號后，方可上崗。

吊裝過程中，50kN卷揚機通過吊繩牽引吊鉤沿導繩上下移動，達到吊運材料的目的；30kN卷揚機通過卷筒的收放，控制導繩的松緊，引導吊物到達指定位置卸貨。吊裝流程：牽引卷揚機拉緊牽引鋼絲繩；起重卷揚機通過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至卸料口上方適當位置；起重卷揚機停車；牽引卷揚機逐漸放松牽引鋼絲繩；起重卷揚機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；吊斗與設備材料分離；牽引卷揚機再次拉緊牽引鋼絲繩；起重卷揚機釋放吊裝鋼絲繩，使吊鉤滑輪下放至地面起吊點。

從卸料平臺處將設備材料從高處吊運至地面，也可參考上述吊裝流程。對于散件設備材料，必須使用吊斗進行吊裝，同時吊斗需要覆蓋篷布進行封閉吊裝。

4 結束語

佛山電視塔維修改造工程創新采用的懸索式起重吊裝系統由軌道部分和吊裝部分組成，是一種在施工現場組合拼裝的吊裝系統。經過工程實踐檢驗，該系統具有安裝簡便、操作簡單、安全穩定、造價低廉、不受地形限制、可跨越障礙物吊裝運輸等優點，適用于結構復雜、造型特殊、跨度較大的高聳結構工程。懸索式起重吊裝系統作為吊裝技術領域的創新成果，成功解決了高聳結構工程吊裝難的問題，同時也為其他工程建設項目提供了重要參考經驗。