浅析塔机转换技术在建筑施工中的应用

杨书强，童 凡，杨 浩，李 刚

(江苏中建达丰机械工程有限公司，北京 100012)

随着社会经济的发展，城市商业综合体、超高层建筑、PC 装配式建筑等项目逐渐增多，结构体系越来越复杂，地下结构以及地上结构施工难度和工期也随之增长，塔机使用工期和租赁费用也随之增长。

目前，大部分项目降低塔机租赁费用的方法基本都是从塔机布置方案入手，通过塔机转换技术优化塔机布置方案，则可提高塔机利用率，降低施工成本。

1 塔机布置概况

塔机布置一般考虑塔机的覆盖范围及范围吊重、堆场位置、性能参数、塔机与结构关系、安拆条件、附着位置、群塔关系等因素。

以塔机与结构的关系取板式桩基础为例说明：塔机基础桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，塔机基础承台不能与结构承台冲突，塔身应避开结构的梁、竖向构件、后浇带等结构，塔身距离结构的距离满足说明书规定等要求。

塔机布置方案分为全施工阶段方案以及分施工阶段方案。全施工阶段方案是指整个工程施工全过程中采用一种塔机布置方案；分施工阶段方案是指整个工程施工全过程中地下结构、地上结构采用不同的塔机布置方案，一般地下结构施工选择较小塔机，吊装地下室钢筋、模板等较小重物；地上结构施工选择大塔机，吊装结构钢柱、钢梁、PC 结构墙体等。

2 塔机转换形式及优缺点

塔机转换原则为小塔转大塔，塔机基础按大塔机设计，根据施工要求可先安装小塔机后安装大塔机进行施工。塔机转换一般以3 种形式为主：同截面转换、异截面转换以及异基础转换，其中截面是指预埋支腿组成的塔身截面。

2.1 同截面转换

同截面转换是指塔身采用引进的法国波坦片式标准节塔机，其基础预埋采用D69 型预埋支腿（图1）或预埋节可直接安装起重力矩在QTZ125～QTZ350 范围内的塔机。

静脉血栓发生部位依次为：小腿肌间静脉36例，胫后静脉30例，腘静脉23例，腓静脉18例，股浅静脉15例，股总静脉9例，大隐静脉8例，股下肢静脉7例，小隐静脉3例。

图1 D69型预埋支腿

同截面转换的优点是大小塔机可直接转换，无须加工转换装置，其缺点是仅限于使用片式标准节的塔机且起重力矩在QTZ125～QTZ350 范围内的塔机。

2.2 异截面转换

异截面转换是指两种型号的塔机预埋支腿或预埋节截面不一致，其塔机基础与塔身之间采用异截面转换节、转换钢平台或者双预埋节进行转换（图2～图3）。

图2 异截面转换节

图3 转换钢平台

图4 双预埋节

异截面转换的缺点是产生一定的转换构件加工费，优点是除双预埋节之外，转换节或者转换钢平台可以重复利用，提高利用率。

2.3 异基础转换

异基础转换是指项目施工过程中，塔机无法在一个位置就能完成整个工地的吊装工作，在施工至某个节点后拆除现有的塔机再安装至另外的塔机基础上继续进行施工。

3 塔机基础设计

塔机转换技术适用于深基坑项目，其塔机基础一般采用由混凝土承台、格构式钢柱、型钢支撑以及灌注桩组成的组合式基础（图5），塔机基础设计应采用大塔基础荷载进行基础设计。

图5 组合式基础

塔机基础混凝土承台设计需考虑承台受剪切、承台受冲切以及承台配筋计算。

基础桩设计需考虑桩顶作用效应计算、桩基竖向抗压及抗拔承载力计算、桩身承载力计算、桩承台计算等。

基础格构柱设计需考虑格构式钢柱换算长细比验算、格构式钢柱分肢的长细比验算、格构式钢柱受压稳定性验算以及缀件抗剪验算。

4 塔机转换施工流程及转换节点

塔机转换施工流程的关键是转换节点的选取，其转换节点影响塔机转换过程中辅助安拆汽车起重机、运输板车的进出场路线、大小、站位点以及施工场地承载力。

4.1 塔机转换流程

以使用转换节转换塔机为例，其转换流程如下：塔机基础预埋（大塔）→安装转换节→安装小塔施工地下结构→小塔拆除退场→拆除转换节→安装大塔施工地上结构→地上大塔拆除退场。

4.2 塔机转换节点选取

塔机转换施工流程的关键是转换节点的选取，需要在塔机布置时提前考虑。以上海市杨浦区某项目为例，现场施工转换节点有2 个：在施工栈桥破除之前在施工栈桥上进行塔机转换以及在地下室顶板施工完成之后在地下室顶板上转换塔机。

4.3 塔机转换节点优缺点

在施工栈桥上进行塔机转换（图6）的优点是支撑栈桥承载力较强，方便辅助安拆设备选择站位和大小；缺点是在施工栈桥上进行塔机转换施工场地较为狭窄、塔机零部件不便堆放、辅助安拆的汽车起重机、运输板车行驶不便，塔机转换后首层地下室施工使用大塔，费用较高。

图6 施工栈桥上转换塔机

在地下顶板转换（图7）的优点是施工期间塔机租赁费降至最低，转换场地比较宽阔；其缺点是地库顶板承载力较低，当地库顶板承载力无法满足辅助安拆设备行走以及吊装作业时便需要回顶地库顶板，从而产生额外的费用。

图7 地库顶板上转换塔机

5 塔机租赁费用分析对比

塔机租赁费用主要由安拆费、月租费、塔司费、基础费等组成。

以上海市杨浦区某项目为例，共布置4 台塔机，地下结构施工工期10 个月，地上结构施工工期10 个月，分别采用以下两种方案进行费用分析。

5.1 全施工阶段方案

全施工阶段方案地下、地上结构施工均使用STT553-24t 塔机进行施工，其项目施工期间塔机产生的费用如表1 所示。

表1 全施工阶段费用清单（STT553-24t）

计算方法：[（月租费+塔司费）×工期×设备数量]+[（安拆费+基础费）×设备数量]=总计费用。

5.2 分施工阶段方案

分施工阶段方案塔机布置方案，地下施工使用STT153-8t 塔机，地上结构施工使用STT553-24t 塔机，STT153-8t 塔机与STT553-24t 塔机共基础，其施工期间塔机产生的费用如表2 所示。

表2 分施工阶段费用清单

全施工阶段方案塔机使用费用为1 180 万元，分施工阶段方案塔机使用费用870 万元。选择分施工阶段方案可节省费用310 万元，成本降低率高达26.3%。

6 结语

通过分析总结塔机转换技术使用过程，明确了转换形式以及转换节点的优缺点，可进一步使用塔机转换技术对类似的工程塔机布置方案进行优化，从塔机布置角度上最大程度降低塔机租赁费用，提高塔机利用率，优化塔机施工方案，保证施工安全，为类似工程提供参考。