高層建筑內(nèi)爬式塔式起重機分類及工程應(yīng)用

朱 亮

（中鐵十九集集團第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

內(nèi)爬式塔式起重機在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，結(jié)合某在建高層建筑的工程實際情況，對內(nèi)爬式塔式起重機進行總結(jié)，介紹內(nèi)爬式塔式起重機的分類及施工工藝，具體為：內(nèi)爬式塔式起重機按爬升方式劃分可包括5 種，即機械繩輪塔式起重機、整機外掛塔式起重機、雙塔側(cè)頂塔式起重機及套架爬梯塔式起重機；內(nèi)爬式塔式起重機施工工藝包括基礎(chǔ)設(shè)計、安裝工藝、頂升工藝、吊裝工藝及拆卸工藝，每種施工工藝均給出較為詳細的介紹。

1 內(nèi)爬式塔式起重機分類與應(yīng)用

對與高層建筑內(nèi)爬式的塔式起重機來說，為了適應(yīng)由于科技進步而導(dǎo)致的不斷發(fā)展變化的建筑結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)爬式的塔式起重機通常有多種機型可供選擇[1-4]。自內(nèi)爬式的塔式起重機首次應(yīng)用至今，已經(jīng)演化出多種機型，按爬升方式劃分可包括5種，即機械繩輪塔式起重機、整機外掛塔式起重機、雙塔側(cè)頂塔式起重機及套架爬梯塔式起重機。施工過程中可根據(jù)實際工程需求及施工環(huán)境來進行選擇，而且還應(yīng)考慮其經(jīng)濟性、安全性及施工效率等方面因素[5-6]。

（1）機械繩輪塔式起重機。機械繩輪塔式起重機是一種通過繩輪系統(tǒng)與電機驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合作用的爬升裝置，機械繩輪塔式起重機通過牽引小車來實現(xiàn)水平臂的移動，通過固定塔機機身框架來支承附著于牛腿上的電梯井壁。機械繩輪塔式起重機主要出現(xiàn)在20 世紀五六十年代，在里勃海爾廠早期生產(chǎn)的吊機應(yīng)用輪繩式提升系統(tǒng)，但由于其爬升能力不足、施工效率較低，已被其他種類的塔式起重機所淘汰。

（2）整機外掛塔式起重機。整機外掛塔式起重機并非純粹內(nèi)爬式起重機，其通常是采用外掛架將機械主體與建筑外墻固定在一起，采用和普通內(nèi)爬式塔式起重機相同的爬升方法進行起吊。由于其附著在高層建筑混凝土外墻表面，因此對混凝土外墻的整體強度要求相對較高，因此選擇合適的外掛系統(tǒng)是確保吊機安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。外掛系統(tǒng)一般是由拉桿、鉸座與支承鋼梁構(gòu)成，此種方法有利于安裝作業(yè)和循環(huán)利用。當所施工的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，采用整機外掛塔式起重機可有效避免建筑體上的附著難點，同時該類起重機不占用建筑的內(nèi)部空間。現(xiàn)場工程實際表明，整機外掛塔式起重機可以與其他工序協(xié)調(diào)匹配，能夠有效提升施工效率，保障建筑工地水平和垂直運輸需求。

（3）雙塔側(cè)頂塔式起重機。雙塔側(cè)頂塔式起重機是由內(nèi)塔身于外塔身聯(lián)合構(gòu)成，由于該起重機的外塔身支附著于內(nèi)塔身上，且以內(nèi)塔身作為導(dǎo)向裝置進而實現(xiàn)爬升的。因此，雙塔側(cè)頂塔式起重機內(nèi)、外塔身的連接點及內(nèi)塔身支座承載是其設(shè)計的難點。目前，由于雙塔側(cè)頂塔式起重機塔身需要的施工面積大，而爬升能力有限，導(dǎo)致這類起重機在工程中應(yīng)用較少。

（4）套架爬梯塔式起重機。套架爬梯塔式起重機是一種支腿固定在井壁的預(yù)留槽內(nèi)的可伸縮支腿的吊機。該吊機的活塞桿向下移動，頂升、爬升橫梁的爬爪交替固定在爬梯上，以此來實現(xiàn)吊機的爬升。套架爬梯塔式起重機爬升能力較強，占用施工空間較小，且安全性能可靠，在高層建筑中應(yīng)用廣泛。

（5）框架側(cè)頂塔式起重機。框架側(cè)頂塔式起重機是由兩套內(nèi)爬框架與兩套附墻架支承在電梯井或者樓梯間的吊機。該吊機的附墻架通常是直接支承在吊機預(yù)留孔洞內(nèi)，或者是通過牛腿預(yù)埋件支承在建筑墻柱上。在塔吊頂升之前應(yīng)配好第三套的內(nèi)爬框架與附墻架，在爬框架主鋼梁上安裝頂升裝置，液壓站通常放置于梯井外樓層，附墻架、內(nèi)爬框是吊機爬升的重要組成部分，二者交替拆卸是吊機頂升的重要步驟。對于框架側(cè)頂塔式起重機由于其費人費力、工序繁瑣，在過程中低層建筑很少應(yīng)用，但部分超高層建筑仍然采用該吊機。

2 內(nèi)爬式塔式起重機施工工藝

與工程廣泛采用的附著式吊機不同，內(nèi)爬式塔式起重機通常在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行安裝，比如樓梯間、電梯間等與吊機尺寸相仿的空間，其作業(yè)范圍是以主體結(jié)構(gòu)為圓心的整圓區(qū)域。內(nèi)爬式塔式起重機迎合現(xiàn)代城市建設(shè)的產(chǎn)物，現(xiàn)代城市建設(shè)的特點是高度大、密度大，且建筑主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而內(nèi)爬式塔式起重機正好滿足上述建筑施工特點，其作業(yè)范圍廣、占地面積小，可有效避免與建筑主體及其他施工機械的摩擦，大大降低施工現(xiàn)場的安全隱患。內(nèi)爬式塔式起重機施工工藝包括塔吊基礎(chǔ)設(shè)計、塔吊安裝、塔吊頂升、塔吊拆卸等。

（1）基礎(chǔ)設(shè)計。對于高層建筑來說，基坑深度相對較大，通常按3～5 層地下室進行設(shè)計。內(nèi)爬式塔式起重機貫穿整個建筑施工過程始末，該吊機在地下室開始施工時就應(yīng)該配備，因此，內(nèi)爬式塔式起重機的基礎(chǔ)設(shè)計至關(guān)重要。內(nèi)爬式塔式起重機的底座固定在混凝土基礎(chǔ)上，因此混凝土基礎(chǔ)的強度是吊機安全運行的關(guān)鍵，如若出現(xiàn)混凝土基礎(chǔ)強度不足，極有可能發(fā)生吊機折斷、倒塌等嚴重事故。常見的吊機基礎(chǔ)包括5 種：板式基礎(chǔ)、十字形基礎(chǔ)、梁板式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和組合式基礎(chǔ)。

吊機租賃商家一般會根據(jù)吊機型號及作業(yè)參數(shù)給出相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計施工圖，但通常該施工圖無法應(yīng)用，原因是不同的施工現(xiàn)場環(huán)境差異較大，建筑主體的結(jié)構(gòu)形式各不相同，導(dǎo)致商家提供的方案不能有效實施，因此，進行吊機基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況及建筑主體的結(jié)構(gòu)形式，在商家提供設(shè)計方案的基礎(chǔ)上進行改進。吊機基礎(chǔ)設(shè)計前應(yīng)對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、吊機的擺放位置以及基礎(chǔ)的施工范圍進行詳細的勘察與計算，然后根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，對吊機基礎(chǔ)的相關(guān)極限值進行驗算，確保各項參數(shù)滿足設(shè)計規(guī)范要求。由于吊機混凝土基礎(chǔ)只承受吊機自重及工作狀態(tài)下的荷載，因此在驗算基礎(chǔ)各極限參數(shù)時僅需考慮吊機自重及工作狀態(tài)荷載即可。

（2）安裝工藝。內(nèi)爬式塔式起重機是高層及超高層建筑施工過程中不可缺少的起重吊裝機械，其內(nèi)爬形式是當建筑高度超過吊機自身高度時才進行的，因此該吊機通常從基礎(chǔ)開始安裝。吊機安裝前應(yīng)做好充分的準備工作，包括檢查吊機周圍是否有建筑材料堆積、吊機周圍場地是否夯實填平、吊機各零部件是否準備就位，吊機安裝過程中所需的各種儀器設(shè)備是否一應(yīng)俱全，施工技術(shù)人員是否進行崗前培訓(xùn)等，以確保吊機安裝的順利進行。內(nèi)爬式塔式起重機安裝工藝如圖1 所示。

圖1 內(nèi)爬式塔式起重機安裝工藝

在使用4 點吊或者2 點吊來進行吊機部件吊裝時，應(yīng)恰當?shù)倪x擇吊點及吊索穿繞形式。例如，在進行吊機的起重臂吊裝時，起重臂的重心及長度是確定吊機吊點的重要參數(shù)，吊索應(yīng)固定在起重臂上弦桿，起重臂拉桿不能鎖緊在吊索之間。

（3）頂升工藝。隨著現(xiàn)代建筑高度的逐漸提升，一般吊機的高度已經(jīng)無法繼續(xù)給與施工幫助，因此，吊機的爬升勢在必行，內(nèi)爬式塔式起重機就是在時代背景下應(yīng)運而生的，該吊機的頂升工藝如圖2 所示。

圖2 內(nèi)爬式塔式起重機頂升工藝

（4）吊裝工藝。內(nèi)爬式塔式起重機在進行吊裝作業(yè)之前應(yīng)做好充分的準備工作，應(yīng)嚴格按照其使用技術(shù)規(guī)范及使用說明書進行操作，當現(xiàn)場有多臺吊機同時進行施工時，應(yīng)嚴格遵循同向轉(zhuǎn)動原則、低讓高原則、后讓先原則、動讓靜原則、輕讓原則及客讓主原則，還應(yīng)嚴格控制吊機運距，遇大風(fēng)等極端天氣應(yīng)暫停施工等原則，以此保證吊裝作業(yè)的順利進行。

（5）拆卸工藝。內(nèi)爬式塔式起重機在進行拆卸作業(yè)時應(yīng)根據(jù)建筑主體的結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場情況進行方案設(shè)計，吊機拆卸前同樣應(yīng)做好充足的準備工作。首先應(yīng)確保拆卸時用到的必要輔助設(shè)備準確到位，然后請具有經(jīng)驗的技術(shù)工人按塔吊相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行拆卸，以此確保拆卸過程的安全性。內(nèi)爬式塔式起重機拆卸工藝如圖3 所示。

圖3 內(nèi)爬式塔式起重機拆卸工藝

3 結(jié)語

針對內(nèi)爬式塔式起重機在高層建筑中的廣泛應(yīng)用情況，結(jié)合某在建高層建筑的工程實際情況，對內(nèi)爬式塔式起重機進行簡要介紹。

通過對內(nèi)爬式塔式起重機的分類及施工工藝的介紹，能夠為高層及超高層建筑提供可靠的參考資料，具有一定工程實際意義。