裝配式建筑塔吊原位轉換施工技術研究

劉洪剛，呂善勇，王冠楠，周正夫，馬素萍

(1.中國建筑一局（集團）有限公司，北京 100161；2.安徽省第一建筑工程有限公司，安徽 合肥 230031)

1 工程概況

合肥市某項目建筑面積約26 萬m2，主樓層高18 層～33 層。本項目是以裝配式高層共15 棟單體為主體，輔以傳統建筑形式的商業樓、幼兒園、地庫等大型民生工程和重點項目。抗震設防烈度為七度，高層住宅樓主要為裝配整體式混凝土剪力墻結構，連接方式采用鋼筋套筒灌漿連接技術。項目整體預制率約52%，主要的預制結構有預制剪力墻、PCF板、疊合板、預制陽臺和預制樓梯。

地下室基礎為基礎梁+承臺+筏板形式，地下室共兩層，加強層為3 層～5層，均為現澆鋼筋混凝土結構。選取8棟層高33 層，加強層為5 層的主樓，采用筑塔吊原位轉換施工技術。考慮到地下室覆蓋問題，加強層以下主要采用QTZ60 系列塔吊，臂長60m，現場淤泥層深度較深，為確保使用安全采用四樁格構柱承臺，使用時間平均約7 個月。加強層以上為滿足預制構件吊裝需求進行塔吊原位轉換，采用TC70 系列塔吊，臂長降低為30m～40m。

2 技術特點

在基礎、地下室及主體加強層現澆結構施工階段安裝小型號塔吊，用以鋼筋、模板、架料等材料運輸。在裝配式結構施工階段拆除小型號塔吊，安裝大型號塔吊，用以裝配式構件安裝吊運。

在同一塔吊基礎承臺進行塔吊型號及臂長原位轉換，解決大型號塔吊功能嚴重溢出的問題，有效節約施工成本，實現經濟創效。

在地下室施工階段，考慮周邊地下室覆蓋范圍，往往需采用長臂塔吊。而主樓施工階段對臂長需求量較小，通過塔吊轉換，減小塔吊臂長，有效解決群塔防碰撞問題，提高施工安全性。

3 工藝原理

根據現場地基承載力、水文土質、土體分布情況等因素，采用鉆孔灌注樁+鋼格構柱或PHC 預制管樁等方式進行地基處理。通過深化設計及廠家加工，將小型號塔吊安裝所需的基礎預埋節與大型號塔吊安裝所需的基礎預埋節，采用雙預埋節內嵌連接形式加工成一體，按照大型號塔吊進行承臺基礎尺寸、配筋設計，設置于同一基礎承臺。實現在同一基礎承臺中進行塔吊型號及臂長轉換，裝配式建筑塔吊轉換預埋節構造效果，見圖1所示。

圖1 裝配式建筑塔吊轉換預埋節構造效果圖

4 操作要點

4.1 施工準備

根據裝配式結構設計圖紙及構件拆分圖，分析預制構件重量分部情況，確定裝配式結構吊裝施工階段所需的塔吊型號、吊運位置、塔吊臂長、數量等。塔吊定位需考慮后期附墻安裝因素。

根據建筑結構設計圖紙、大型號塔吊定位情況，確定基礎、地下室及主體加強層現澆結構施工階段所需的塔吊型號、塔吊臂長、數量等。

按照大型號塔吊設計基礎承臺，確定基礎承臺尺寸、高度、配筋、混凝土標號等。

確定小型號塔吊、大型號塔吊基礎預埋件規格、尺寸、材質等參數。

確保小型號塔吊、大型號塔吊基礎頂標高在同一平面上。

經設計單位復核確認后，由符合資質的廠家進行深化設計、生產加工。通過連接焊接等形式，將雙預埋節內嵌連接加工成一體。

編制專項施工方案，按要求組織專家論證，按照審批后的專項施工方案進行施工。裝配式建筑塔吊轉換預埋節構造平面及立面示意圖，見圖2所示。

4.2 地基處理

裝配式建筑施工中，因預制構件重量較大，對地基承載力要求較高。為滿足抗傾覆驗算，可結合項目情況，采用四樁格構柱承臺或四樁PHC 預應力管樁承臺等形式。

根據大型號塔吊吊運預制構件時最不利工況下，進行基礎承臺抗傾覆力矩、柱腳最大拉壓力和水平力、鋼板強度、焊縫應力等驗算。

設計深化后，由符合資質的廠家進行深化設計、生產加工鋼格構柱或PHC預應力管樁。

以采用四樁格構柱承臺為例，現場應依次進行場地平整、測量定位、鉆孔灌注樁施工、插入鋼格構柱、挖出格構柱頂端、基礎承臺施工。

灌注樁鉆機施工時，需放出準確的樁位線，在樁位點打300mm 深的木樁或鋼筋樁，樁上標定樁位中心，并采用“十字栓樁法”做好標記，并加以保護。

測量結果經自檢、復檢后，報請監理復核，復核無誤，并簽字認可，后方可施工。

鉆孔管灌注樁成孔過程中嚴格按照規范要求、施工方案控制沉渣等，鋼筋籠入槽時應避免與孔壁進行觸碰。

混凝土澆筑時，應控制配合比、過程中嚴格控制澆筑速度，防止斷樁。

格構柱插入灌注樁時，格構柱四周要加密箍筋與灌注樁鋼筋綁扎成一體，格構柱插入灌注樁內的長度由設計確認。

格構柱放入灌注樁時，要保證格構柱的位置準確，格構柱垂直度控制在1/1000以內。

鋼格構柱焊接連接按現行標準《鋼結構焊接規范》（GB50661-2011）執行，焊接標準按二級焊縫驗收。

4.3 基礎承臺施工

先進行基礎承臺墊層施工，達到強度后在混凝土墊層上進行轉換預埋節的定位防線。

采用汽車吊進行轉換預埋節的吊運，就位安裝，確保位置、標高安裝準確。

轉換預埋節校正核對無誤后，開始安裝基礎承臺鋼筋、模板安裝，模板可根據現場情況采用磚模或木模。

鋼筋及模板安裝完畢后，進行現場驗收，驗收通過后進行混凝土澆筑。澆筑過程中須確保不得擾動轉換預埋節，轉換預埋節不得產生移動偏位。

澆筑完成后，按要求進行基礎承臺養護。四樁格構柱承臺立面及平面構造示意圖見圖3。

圖3 四樁格構柱承臺平面構造立面示意圖

4.4 小型號塔吊安裝使用

安裝塔機時基礎混凝土應達到80%以上設計強度，塔機運行使用時，基礎混凝土應達到100%設計強度。

塔吊安裝方案中，應確定所需汽車吊的型號及運輸線路，確保塔吊安裝時，汽車吊支腿部位地面承載力符合要求。

依次進行安裝底座、安裝基礎節和加強節、安裝套架、安裝回轉總成和駕駛室、安裝回轉塔身、安裝平衡臂第一節及起重臂第一節、安裝平衡臂第二節及起升結構、安裝第一塊平衡重、安裝剩余起重臂和變幅小車、安裝剩余平衡重、安裝起升鋼絲繩和吊鉤、接通電源試運轉、升節至獨立高度。

標準節上的連接螺栓必須擰緊，合格率100%。每臺塔吊安裝后必須測量垂直度，垂直度應＜4/1000，對垂直度不符合要求的塔機，立即進行整改。

安裝過程中要注意軸銷、開口銷的正確安裝，防止軸銷、螺桿、螺帽、榔頭、板手等物件高空墜落。

每次頂升接高加節不宜太多，一般總高度控制在基本高度的80%左右為宜，后續頂升應遵循先附墻后頂升加節的原則，每次頂升在1天內完成。

在塔機首次安裝完畢后，應進行一次全面檢查與調試，檢查各聯接部位（爬梯、護欄等）的可靠性，潤滑情況，對各安全、限位裝置的可靠性、靈敏度等進行整機試驗，確定無問題后，通知施工單位組織安裝、監理、租賃單位進行綜合驗收。

采用塔機防碰撞安全監控系統，每臺塔機上的主控制器在對塔機狀態（包括塔機轉角、半徑等）進行實時檢測的同時，通過無線數據傳輸將同一施工環境下相互關聯的塔機組成一個信息網絡。每個塔機的狀態信息在各塔機之間進行傳遞，主控器將本塔機信息和網絡中的其他塔機的信息進行處理，實現危險工況的報警及運行控制。

4.5 塔吊轉換及使用

在基礎、地下室及主體加強層現澆結構施工階段安裝小型號塔吊，用以鋼筋、模板、架料等材料運輸。

在裝配式結構施工階段拆除小型號塔吊，進行塔吊原位轉換，安裝大型號塔吊，用以裝配式構件安裝吊運。

確定小型號塔吊拆除及大型號塔吊安裝所需汽車吊的型號及運輸線路，確保塔吊安拆時汽車吊支腿部位地面承載力符合要求。安拆路線如需經過地下室頂板時，則需對地下室頂板進行頂撐等加固處理。

按照塔吊安裝方案及塔吊使用說明書進行大型號塔吊安裝，安裝后按要求進行整機調試，確定自檢無問題后，通知施工單位組織安裝、監理、租賃單位進行綜合驗收。

4.6 塔吊拆除

塔吊使用完畢后，進行塔吊拆除，確定塔吊拆除所需汽車吊的型號及運輸線路，確保塔吊拆除時，汽車吊支腿部位地面承載力符合要求。運輸路線如需經過地下室頂板時，則需對地下室頂板進行頂撐等加固處理。

塔吊拆除作業區影響范圍應設安全警戒線，工地派專人把守，非有關人員不得進入警戒線，專職安全員應隨時檢查各崗人員的安全情況，夜間作業，應有良好的照明。

塔吊拆除作業之前，組織學習塔吊拆除安全技術方案，對班組作業人員進行技術方案交底，對分項工作內容、技術要求、安全措施以及注意事項等進行單獨交底。

作業人員必須經過培訓考核合格，司機、吊裝指揮、電工及檢驗人員要持證上崗。進入作業現場必須戴安全帽，高空作業時要系好安全帶，穿防滑鞋，冬季、雨季應采取防滑措施。

塔機在降節過程必須鎖住回轉制動器，禁止做回轉動作。四級以上大風、大雨、大雪、大霧等惡劣天氣禁止高空拆除作業。

5 安全管理要點

建立健全施工現場安全管理規章制度，安全監控保證體系，并認真貫徹執行。

轉換預埋節的規格、尺寸、材質、強度必須符合設計要求，轉換預埋節垂直度控制在1/1000以內。

轉環預埋節頂部連接塔身標準節部位在塔吊基礎承臺中上部標高要嚴格控制，保持水平。

格構柱吊裝時垂直度控制在1/1000以內，焊接標準為二級焊縫。

在塔式起重機安裝、拆卸過程中，所用鋼絲、繩索具、吊鉤、吊環、鋼絲繩卡、棕繩、尼龍繩等吊裝工具，安全系數應不小于5.5。

塔吊標準節上的連接螺栓必須擰緊，合格率100%。每臺塔吊安裝后必須測量垂直度，垂直度應＜4/1000，對垂直度不符合要求的塔機，立即進行整改。

鉆孔灌注樁成孔過程中嚴格按規范要求、施工方案控制沉渣厚度、標高、垂直度等，鋼筋籠入孔時應避免與孔壁進行觸碰。

在護筒定位后及時復核護筒的位置，嚴格控制護筒中心與樁位中心線偏差不大于50mm，并認真檢查回填土是否密實，以防鉆孔過程中發生漏漿的現象。

安裝作業之前，組織學習安裝（拆卸）安全技術方案，對班組作業人員進行技術方案交底，對分項工作內容、技術要求、安全措施以及注意事項等進行單獨交底。

6 技術效益

為類似裝配式建筑施工項目提供了技術借鑒及經驗參考。

適用范圍廣、結構設計構造合理、安全可靠，具有較高的推廣價值。

7 結語

裝配式建筑塔吊原位轉換施工技術采用內嵌式雙預埋節實現在同一塔吊基礎承臺進行塔吊轉換，解決大型號塔吊功能嚴重溢出的問題，在滿足各施工階段對塔吊不同吊重需求的同時，有效節約施工成本，實現經濟創效。關鍵技術《一種用于裝配式建筑的內嵌式塔吊預埋節》（專利號：ZL202220266745.2）已受理，實用新型專利。為類似裝配式建筑項目提供技術借鑒、經驗參考，本技術適用范圍廣，具有較高的推廣價值。