大型内爬塔吊在超高层建筑施工中的应用

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1 工程概况

南京国际金融中心（图1）位于南京新街口汉中路1号，建筑物地上52层，高度213 m，裙房高36 m。塔吊采用内爬式使用，内爬架间距15 m，共爬升10次。塔吊初始安装高度45.6 m，最终吊钩高度225 m。塔吊固定支腿安装在预埋在核心筒内部的构件上，支腿上连接1.5 m特殊节。根据本工程的实际情况，将塔吊定位于建筑物内能覆盖整个工程又不影响上部结构施工的范围内，即塔吊定位在核心筒内，由项目在混凝土剪力墙上增设的牛腿作为爬升的支撑点（图2）。

图1 南京国际金融中心

2 本工程塔吊技术特点及难点

本项目要求塔吊安装臂长45 m，臂端起重质量6 t，3.1～24.4 m半径起重质量12 t，塔吊标准节及L68C节规格为2 000 mm×2 000 mm×3 000 mm，基础节规格为2 000 mm×2 000 mm×7 500 mm，特殊节规格为2 000 mm×2 000 mm×1 500 mm。塔吊初始安装高度45.6 m、内爬架间距15 m，内爬操作所需最小空间为2 580 mm×2 170 mm，安装操作所需空间3 500 mm×2 900 mm，本塔吊最终钩底高度为225 m。

图2 本工程内爬式塔吊平面布置示意

本工程技术难点在于：塔吊顶升框的安装；塔吊爬升步骤组织；在超高层屋顶利用屋面塔吊拆卸内爬塔吊。

3 内爬塔吊的设计及施工

3.1 内爬塔吊的基础布设

跟施工中常见的附着式塔吊和独立基础塔吊不同，内爬式塔吊一般被安装在主体结构的内部，如核心筒内或其他根据塔机尺寸特别设置的开间，其施工范围是以塔吊中心为圆心的圆环。内爬式塔吊是建筑高层化和密集化等原因的产物，其有效施工半径大、施工空间大的特点使其避免了与邻近建筑物或其他构筑物发生碰撞所造成的安全隐患；可以爬升的塔身使得超高层建筑的建设成为可能[1,2]。内爬式塔吊施工工艺流程大致为：塔吊基础设计→塔吊安装→塔吊顶升→吊装→塔吊拆卸。

对高层及超高层建筑来说，基坑深度大，一般具有3～5层的地下室。内爬式塔吊是贯穿于建筑主体结构的整个施工过程的，因此在地下室施工时就要安装，所以塔吊基础的设计是内爬式塔吊爬升前的重要准备工序。图3为本工程内爬式塔吊基础设计及塔吊附着在剪力墙上的布置。

图3 内爬式塔吊基础及塔身布置示意

3.2 塔吊的安装

塔吊安装的顺序为：塔吊部件现场就位→预埋件安装及基础混凝土浇筑完毕→固定支腿安装完毕→安装1.5 m特殊节→依次安装4个标准节及1个L68C节→安装顶升套架→安装回转支承→安装驾驶室节→安装塔顶→安装平衡臂总成→平衡臂转向→安装起重臂总成→安装配重→塔吊调试→试运转→顶升标准节及L68C节→安装完毕待验收。

1）设备及辅助工具，塔吊安装使用的绳索、卡具等辅助用具。

2）安装爬升框前的准备工作，检查安装空间是否能为爬升作业留出符合塔吊说明书给出的最小要求（3 500 mm×2 900 mm）。检查安装爬升框部位的混凝土强度报告是否满足及牛腿上平面是否平直。预埋件由钢构件加工厂制作完毕后运至现场，用汽车吊吊装至主体结构指定位置先进行临时固定，采用水准仪等测量仪器进行标高、水平位置和水平度的校核，焊接应该满足塔吊安装所要求的规定。图4为内爬升塔吊预埋件的焊接和安装。

图4 内爬升塔吊预埋件的焊接和安装

3）安装塔吊顶升框（图5）。顶升框架是由2根主梁和2根副梁组合相连而形成的整体，用轴销与开口销固定，顶升框架主梁上设有塔机承重支承架和顶升油缸的固定支座（该支座供2套顶升油缸同时顶升），主梁上设有搁置爬爪；在顶升框架的四角装有带滑轮的支架和可调支架，作用是塔机爬升后用来引导或锁定塔身。按先吊起前梁，后吊起后梁，再调整爬升框的步骤将3道爬升框安装完毕（第1次爬升仅安装2道爬升框，第2次爬升前安装第3道爬升框，此后的爬升仅需将最下1道爬升框在程序中实施拆除操作并倒运至最上1道爬升框即可）。

图5 塔吊顶升框结构示意

3.3 塔吊的爬升

1）塔吊验收合格后，开始进行顶升作业，第1次爬升（第1次爬升仅安装2道爬升框）操作程序：

（1）在最下1道爬升框上安装顶升机构，操作泵站，使顶升横梁的挂靴插入塔身顶升耳座下部，在挂靴侧插入安全销；

（2）启动顶升机构，密切观察压力表，当压力达到规定值时，暂停顶升；

（3）拆除1.5 m特殊节与固定支腿间的连接销，将支承板安装在1.5 m特殊节上；

（4）将支承座安装在顶升机构所在的爬升框上；

（5）启动泵站，将塔吊微微顶起，同时拔出顶升机构所在的爬升框的8个楔块，每个楔块用2个销与爬升框相连接，构成顶升导向；

（6）操纵泵站，将塔吊顶起，注意顶升高度和速度，直至爬升框上的止动装置卡入塔身顶升耳座；

（7）操作泵站，使油缸卸载，抽出挂靴安全销，将油缸支架的操作手柄向下压，使油缸脱离塔身，支承在油缸支架上；

（8）操作泵站，使油缸回缩到能使顶升横梁插入下面1个顶升耳座的位置；

（9）将油缸支架的操纵杆向上提，使油缸-顶升横梁靠向塔身，操作泵站，使油缸伸出，直到顶升横梁的挂靴插入塔身顶升耳座下部，在挂靴侧插入安全销；

（10）重复以上2个步骤，直至塔身底部1.5 m特殊节上安装的支承板上的孔能够与支承座连接为止；

（11）观察最上1道爬升框与塔身的相对位置，使其支承的位置必须位于该L68C节的正中节点处。否则，应用顶升机构调整塔身上下，直到满足以上要求；

（12）将支承板与支承座销接。操作泵站，使油缸缓慢回缩，使支承装置完全承力。拔出顶升机构处的爬升框及最上部爬升框与楔块之间的轴销，使楔块均匀楔入；

（13）执行步骤（7），拆除止动装置，卸去配平载荷，塔吊恢复使用。至此，第1次爬升结束。

2）第2～10次爬升：将前1次爬升安装的顶升机构，移到其上1道爬升框上安装好，并安装最上1道爬升框。此时，顶升机构位于中间1道爬升框．可按照第1次爬升的程序进行（图6）。

图6 塔吊安装及爬升后的现场

3.4 塔吊的拆除

塔机为内爬式使用，其拆除必须借助安装在建筑物屋顶的设备进行。拆除时需使用WQ10及WQ2屋面吊。拆除方案为：清理顶层屋面，利用内爬式塔吊安装屋面吊→利用屋面吊拆除内爬塔机驾驶室及平台→内爬塔机降节作业→利用屋面吊拆除平衡臂及平衡臂配重、起重臂、标准节、内爬框和支承钢梁→安装第2台屋面吊，拆除第1台屋面吊→设置独角桅杆，拆除第2台屋面吊→拆除作业完毕，清理现场[3,4]。

1）利用内爬升塔吊吊装WQ10屋面吊，利用WQ10屋面吊吊装WQ2屋面吊。WQ10屋面吊需由项目安排增设2根固定在屋面上的400 mm×400 mm的H型钢梁，屋面吊的4个支点座固定在这2根钢梁上，然后安装底座；

2）调正四支腿底板，使4只地脚的整体水平允差沿对角线方向不得大于1 mm；

3）将底板与增设的梁做周圈焊接，并增设筋板；

4）将下支座用内爬升塔吊吊到底座上，安装回转支撑，再装上支座，以上2步皆用高强螺栓固定，预紧力矩达到1 500 kN·m，完成后检查所有螺栓的紧固情况；

5）开始安装回转机构，把回转机构安装在上支座的后侧面，保证回转小齿圈与回转支承的中心线平行，其啮合面不得小于70%；

6）吊装平衡臂，平衡臂销轴必须安装开口销。将起重机构和变幅机构安装就位到平衡臂上，检查各减速箱的油位情况；

7）前撑杆、后拉杆、起重臂等安装，起重臂与上支座连接点用润滑脂润滑；

8）按电气设备布置图安装电气元件及连接线路并调试电气系统；

9）穿绕钢丝绳，对钢丝绳轧头应按规定方法卡紧，螺母不得松动。最后安装配重块；

10）安装完毕后，全面检查各机构及电气设备，使各系统正常，起扳吊臂，进行各部动作试验；

11）在拆除完内爬升塔吊后，安装WQ2屋面吊，WQ2安装方法同上；

12）用WQ2屋面吊拆除WQ10屋面吊，最后用独角桅杆拆除WQ2，并用垂直电梯将WQ2部件运至地面。

4 内爬塔吊施工过程注意事项

1）内爬塔吊本身是一个动态的过程，单次爬升后，都要重新检查基础、标准节、垂直度等的变化情况。

2）爬升框安装完毕到爬升之前这段时间内，塔吊不能吊重物，以免标准节与爬升框之间的距离不均，导致爬升困难。

3）塔机在顶升过程中必须锁住回转制动器，禁止做回转动作。

5 结语

通过对南京国际金融中心工程中内爬塔吊的技术应用，发现内爬塔吊不需要专门的基础，可节约混凝土、钢筋及人工费用等；无需专门的撑杆、拉杆及附墙框架体系，同时节约标准节，仅需基本段即可；内爬塔吊不占施工场地，适宜城中闹市区、临街建筑和场地狭窄的工程，为城市市中心的类似工程提供了更为可行的方案[5-8]。