高层建筑内爬式塔式起重机分类及工程应用

朱 亮

（中铁十九集集团第一工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

内爬式塔式起重机在高层建筑中得到广泛应用，结合某在建高层建筑的工程实际情况，对内爬式塔式起重机进行总结，介绍内爬式塔式起重机的分类及施工工艺，具体为：内爬式塔式起重机按爬升方式划分可包括5 种，即机械绳轮塔式起重机、整机外挂塔式起重机、双塔侧顶塔式起重机及套架爬梯塔式起重机；内爬式塔式起重机施工工艺包括基础设计、安装工艺、顶升工艺、吊装工艺及拆卸工艺，每种施工工艺均给出较为详细的介绍。

1 内爬式塔式起重机分类与应用

对与高层建筑内爬式的塔式起重机来说，为了适应由于科技进步而导致的不断发展变化的建筑结构形式，内爬式的塔式起重机通常有多种机型可供选择[1-4]。自内爬式的塔式起重机首次应用至今，已经演化出多种机型，按爬升方式划分可包括5种，即机械绳轮塔式起重机、整机外挂塔式起重机、双塔侧顶塔式起重机及套架爬梯塔式起重机。施工过程中可根据实际工程需求及施工环境来进行选择，而且还应考虑其经济性、安全性及施工效率等方面因素[5-6]。

（1）机械绳轮塔式起重机。机械绳轮塔式起重机是一种通过绳轮系统与电机驱动系统联合作用的爬升装置，机械绳轮塔式起重机通过牵引小车来实现水平臂的移动，通过固定塔机机身框架来支承附着于牛腿上的电梯井壁。机械绳轮塔式起重机主要出现在20 世纪五六十年代，在里勃海尔厂早期生产的吊机应用轮绳式提升系统，但由于其爬升能力不足、施工效率较低，已被其他种类的塔式起重机所淘汰。

（2）整机外挂塔式起重机。整机外挂塔式起重机并非纯粹内爬式起重机，其通常是采用外挂架将机械主体与建筑外墙固定在一起，采用和普通内爬式塔式起重机相同的爬升方法进行起吊。由于其附着在高层建筑混凝土外墙表面，因此对混凝土外墙的整体强度要求相对较高，因此选择合适的外挂系统是确保吊机安全稳定运行的关键。外挂系统一般是由拉杆、铰座与支承钢梁构成，此种方法有利于安装作业和循环利用。当所施工的建筑内部结构较为复杂时，采用整机外挂塔式起重机可有效避免建筑体上的附着难点，同时该类起重机不占用建筑的内部空间。现场工程实际表明，整机外挂塔式起重机可以与其他工序协调匹配，能够有效提升施工效率，保障建筑工地水平和垂直运输需求。

（3）双塔侧顶塔式起重机。双塔侧顶塔式起重机是由内塔身于外塔身联合构成，由于该起重机的外塔身支附着于内塔身上，且以内塔身作为导向装置进而实现爬升的。因此，双塔侧顶塔式起重机内、外塔身的连接点及内塔身支座承载是其设计的难点。目前，由于双塔侧顶塔式起重机塔身需要的施工面积大，而爬升能力有限，导致这类起重机在工程中应用较少。

（4）套架爬梯塔式起重机。套架爬梯塔式起重机是一种支腿固定在井壁的预留槽内的可伸缩支腿的吊机。该吊机的活塞杆向下移动，顶升、爬升横梁的爬爪交替固定在爬梯上，以此来实现吊机的爬升。套架爬梯塔式起重机爬升能力较强，占用施工空间较小，且安全性能可靠，在高层建筑中应用广泛。

（5）框架侧顶塔式起重机。框架侧顶塔式起重机是由两套内爬框架与两套附墙架支承在电梯井或者楼梯间的吊机。该吊机的附墙架通常是直接支承在吊机预留孔洞内，或者是通过牛腿预埋件支承在建筑墙柱上。在塔吊顶升之前应配好第三套的内爬框架与附墙架，在爬框架主钢梁上安装顶升装置，液压站通常放置于梯井外楼层，附墙架、内爬框是吊机爬升的重要组成部分，二者交替拆卸是吊机顶升的重要步骤。对于框架侧顶塔式起重机由于其费人费力、工序繁琐，在过程中低层建筑很少应用，但部分超高层建筑仍然采用该吊机。

2 内爬式塔式起重机施工工艺

与工程广泛采用的附着式吊机不同，内爬式塔式起重机通常在主体结构内部进行安装，比如楼梯间、电梯间等与吊机尺寸相仿的空间，其作业范围是以主体结构为圆心的整圆区域。内爬式塔式起重机迎合现代城市建设的产物，现代城市建设的特点是高度大、密度大，且建筑主体结构复杂，而内爬式塔式起重机正好满足上述建筑施工特点，其作业范围广、占地面积小，可有效避免与建筑主体及其他施工机械的摩擦，大大降低施工现场的安全隐患。内爬式塔式起重机施工工艺包括塔吊基础设计、塔吊安装、塔吊顶升、塔吊拆卸等。

（1）基础设计。对于高层建筑来说，基坑深度相对较大，通常按3～5 层地下室进行设计。内爬式塔式起重机贯穿整个建筑施工过程始末，该吊机在地下室开始施工时就应该配备，因此，内爬式塔式起重机的基础设计至关重要。内爬式塔式起重机的底座固定在混凝土基础上，因此混凝土基础的强度是吊机安全运行的关键，如若出现混凝土基础强度不足，极有可能发生吊机折断、倒塌等严重事故。常见的吊机基础包括5 种：板式基础、十字形基础、梁板式基础、桩基础和组合式基础。

吊机租赁商家一般会根据吊机型号及作业参数给出相应的基础设计施工图，但通常该施工图无法应用，原因是不同的施工现场环境差异较大，建筑主体的结构形式各不相同，导致商家提供的方案不能有效实施，因此，进行吊机基础设计时应根据现场实际情况及建筑主体的结构形式，在商家提供设计方案的基础上进行改进。吊机基础设计前应对施工现场的地质条件、吊机的摆放位置以及基础的施工范围进行详细的勘察与计算，然后根据国家相关规范，对吊机基础的相关极限值进行验算，确保各项参数满足设计规范要求。由于吊机混凝土基础只承受吊机自重及工作状态下的荷载，因此在验算基础各极限参数时仅需考虑吊机自重及工作状态荷载即可。

（2）安装工艺。内爬式塔式起重机是高层及超高层建筑施工过程中不可缺少的起重吊装机械，其内爬形式是当建筑高度超过吊机自身高度时才进行的，因此该吊机通常从基础开始安装。吊机安装前应做好充分的准备工作，包括检查吊机周围是否有建筑材料堆积、吊机周围场地是否夯实填平、吊机各零部件是否准备就位，吊机安装过程中所需的各种仪器设备是否一应俱全，施工技术人员是否进行岗前培训等，以确保吊机安装的顺利进行。内爬式塔式起重机安装工艺如图1 所示。

图1 内爬式塔式起重机安装工艺

在使用4 点吊或者2 点吊来进行吊机部件吊装时，应恰当的选择吊点及吊索穿绕形式。例如，在进行吊机的起重臂吊装时，起重臂的重心及长度是确定吊机吊点的重要参数，吊索应固定在起重臂上弦杆，起重臂拉杆不能锁紧在吊索之间。

（3）顶升工艺。随着现代建筑高度的逐渐提升，一般吊机的高度已经无法继续给与施工帮助，因此，吊机的爬升势在必行，内爬式塔式起重机就是在时代背景下应运而生的，该吊机的顶升工艺如图2 所示。

图2 内爬式塔式起重机顶升工艺

（4）吊装工艺。内爬式塔式起重机在进行吊装作业之前应做好充分的准备工作，应严格按照其使用技术规范及使用说明书进行操作，当现场有多台吊机同时进行施工时，应严格遵循同向转动原则、低让高原则、后让先原则、动让静原则、轻让原则及客让主原则，还应严格控制吊机运距，遇大风等极端天气应暂停施工等原则，以此保证吊装作业的顺利进行。

（5）拆卸工艺。内爬式塔式起重机在进行拆卸作业时应根据建筑主体的结构形式及现场情况进行方案设计，吊机拆卸前同样应做好充足的准备工作。首先应确保拆卸时用到的必要辅助设备准确到位，然后请具有经验的技术工人按塔吊相关技术规范进行拆卸，以此确保拆卸过程的安全性。内爬式塔式起重机拆卸工艺如图3 所示。

图3 内爬式塔式起重机拆卸工艺

3 结语

针对内爬式塔式起重机在高层建筑中的广泛应用情况，结合某在建高层建筑的工程实际情况，对内爬式塔式起重机进行简要介绍。

通过对内爬式塔式起重机的分类及施工工艺的介绍，能够为高层及超高层建筑提供可靠的参考资料，具有一定工程实际意义。