彭博貴

摘要：隨著我國高層建筑的不斷建設增多，各種新工藝新技術也不斷在改革，在高層建筑工程施工所需大型起重機械應用較為廣泛。本文以工程案例，對起重機在高層建筑的拆除與換塔施工進行分析，供同行借鑒參考。

關鍵詞：高層建筑；起重機設備；拆除技術；換塔技術

一、工程概況

某建筑工程是由4 棟塔樓及 5 層裙房組成的綜合建筑，總建筑面積49463. 05m2。其中有超高層酒店建筑，結構為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體。本項目施工用于起重設備是QTP315 塔式起重機2臺，主要用于外圍鋼結構構件和核心筒物料倒運，在施工至21層后起重機出現故障（變頻器頻繁燒壞、滑輪強度過小、鋼絲繩脫軌等現象過于頻繁），需要1臺STL420及1臺JCD260內爬式塔式起重機，滿足施工需要。

二、換塔設計

（一）塔式起重機配置

STL420與JCD260 內爬式塔式起重機的技術性能如表 1 所示。

表1 塔式起重機基本參數

塔式起重

機編號 塔式起重

機型號 安裝

臂長/m 吊重/t 安裝

高度/m 最終工作

高度/m

N1 QTP315 50 16 40 150

N2 QTP315 50 16 40 150

1 STL420 50 1倍率最大12 150 280

2 JCD260 50 2倍率最大8 150 280

注：N1，N2號塔式起重機最終工作高度為拆除高度

超高層垂直運輸施工主要吊重依據為外圍鋼結構柱，經統(tǒng)計，21 層以上鋼柱最大質量為 7. 8t，2臺塔式起重機均能承擔以上各層重物的吊運工作。

（二）塔式起重機性能及基礎設計

（1）STL420 塔式起重機

①塔式起重機性能

STL420 塔式起重機安裝H205B 標準節(jié)8個，內爬間距 15 ～18m，使用臂長50m。

②基礎設計

起重機上層承受水平荷載，下層承受豎向荷載。上層基礎設置于 33 層，下層設在29 層，29層的核心筒已施工完畢，埋件預埋已無法進行，因此使用穿墻螺栓+牛腿形式。在29層剪力墻開直徑為 100mm 圓孔，內插Φ4.8mm x3mm 鋼管，搭設水平腳手架，上鋪 18mm厚多層板。施工人員在此平臺上進行結構鉆孔和牛腿焊接（見圖 1）。

圖1 STL420塔式起重機下層基礎定位

剪力墻內設有暗柱，在進行穿墻時必須避讓。在西北側剪力墻各做穿墻螺栓 + 牛腿+轉換鋼梁，將內爬鋼梁搭在轉換梁上（見圖2）。

圖2 暗柱處轉換鋼梁示意

STL420 上層基礎設置于 33 層，33 層核心筒尚未施工，故基礎采用預埋夾板+牛腿形式（見圖 3）。施工人員可在爬模架體內進行牛腿焊接。

圖3 STL420 塔式起重機 33 層及以上基礎布置

（2）JCD260 塔式起重機

①塔式起重機性能

JCD260 塔式起重機由四川錦城建筑機械有限責任公司生產。使用13個L69B標準節(jié)（截面2mx2mx3m），內爬間距12～18m，使用臂長50m。

②JCD260 塔式起重機基礎設計

JCD260 下層基礎放置于 29 層，上層基礎放置于 32 層，下層基礎承受豎向荷載，上層基礎承受水平荷載。29 層基礎 4 個支撐點中，3 個設置在結構梁上，采用化學螺栓+馬凳形式，第4個支撐點設置于東北角剪力墻處（其中左排和中間排采用穿墻螺栓，右排遇剪力墻無法穿透，采用化學植筋形式進行錨固），具體如圖 4，5 所示。

圖4 JCD260 下層基礎設計（核心筒 29 層）

圖5 化學錨栓基礎

CD260 塔式起重機上層基礎設置于 32 層，梁上支撐點采用化學螺栓植筋 + 馬凳形式，剪力墻上支撐點采用預埋夾板+牛腿形式（見圖6）。

圖6 JCD260 塔式起重機上層基礎設計（核心筒32層）

（3）塔式起重機轉換

主樓核心筒施工至 33 層。2 臺 QTP315 塔式起重機分別安裝在核心筒的西北側和東南側。4 臺塔式起重機平面關系如圖 7 所示。具體拆換流程：①使用 N1 塔式起重機（西北側）拆除 N2 塔式起重機（東南側）；②使用 N1 塔式起重機安裝 JCD260 塔式起重機；③使用 JCD260 塔式起重機拆除 N1 塔式起重機；④使用 JCD260 塔式起重機安裝 STL420塔式起重機。

圖7 塔式起重機平面關系示意

三、換塔流程

（一）換塔準備

（1）結構施工

根據 2 臺塔式起重機的基礎設計，核心筒結構需施工至33 層，以滿足 JDC260 塔式起重機在32 層的基礎構件預埋以及 STL420 塔式起重機在 33 層的基礎構件預埋，且目前待更換塔式起重機N1，N2 高度尚滿足結構施工需要。

（2）爬模架體吊除

由于 2 臺更換塔式起重機設置核心筒中尚有爬模架體施工，需將爬模架體吊除后方可進行安裝，且由于爬模架體結構受到影響，需對其進行改造，爬模架體吊除后結構施工需利用 2 臺塔式起重機互相吊裝爬模模板進行結構施工（見圖 8）。

圖8 爬模架體拆除

（3）場地準備

塔式起重機進場前需對進場道路和塔式起重機部件堆放場地進行清理，以便塔式起重機拆除后運輸和待使用塔式起重機構件堆放。根據現場實際情況，采用超高層西北側堆放拆除后的塔式起重機部件，超高層北側場地堆放新塔部件。

（4）機具準備

塔式起重機拆除過程中，利用 N1塔（QTP315）拆除 N2 塔（QTP315）并安裝JDC260塔，利用JDC260 塔拆除 N1 塔并安裝STL420塔，利用1臺50t 汽車式起重機進行JDC260塔及STL420塔部件的吊運。

（二）塔式起重機拆除

QTP315 塔式起重機 N2 的拆卸由 QTP315 塔式起重機 N1完成。2臺 QTP315 塔式起重機距離約19m，QTP315 塔式起重機 2 倍率吊重 8t，N2塔式起重機部件最重約 6. 24t（50m 大臂），滿足 N2 塔式起重機部件拆除的吊重要求。QTP315 塔式起重機 N1距離 JCD260 約 16m，JCD260 塔式起重機2倍率吊重8t，N1塔式起重機部件最重約 6. 24t（50m 大臂），滿足 QTP315 塔式起重機 N1 部件拆除的吊重要求。

（1）拆除配重

將纜繩固定在塔頂，將吊臂降至零位，吊臂懸掛在纜繩上，然后將配重塊從配重框內拆卸。

（2）拆卸起重臂安裝配重系統(tǒng)拖繩，降下拉臂滑輪組，拆除其與拉桿連的銷，用拆卸塔式起重機起吊拉臂滑輪并卷起拉臂鋼絲繩。用拆卸塔式起重機吊起吊臂，拆下塔頭和壓重桿上的銷。吊起吊臂并將纜繩固定在吊臂上。降下吊臂并放在支架上，卸下鋼絲繩并將鋼絲繩纏繞在卷筒上，拆卸吊臂，固定平衡臂與回轉塔身之間的纜繩。拆下的大臂直接由拆卸塔式起重機吊至地面酒店西北側場地。起重臂拆除平面如圖9所示。

圖9 大臂拆除平面示意

（3）拆卸塔帽、拉桿和拉臂滑輪組分別拆除平衡臂拉桿、滑輪組和塔帽，拆除后放至地面。

（4）拆除平衡臂總成拆除平衡臂上起升機構，放至地面。用鋼絲繩將壓重移動系統(tǒng)和平衡臂連接起來，吊起平衡臂，拆除平衡臂將其放至地面。

（5）拆除回轉塔身拆除回轉塔身和回轉上支座的連接螺栓，拆除回轉塔身，放至地面。

（6）拆卸駕駛室拆除駕駛室，放至地面。

（7）拆卸回轉總成拆除上、下回轉連接螺栓，將回轉上、下支座打開分次拆除，然后轉運至地面堆場。

（8）拆卸剩余標準節(jié)及內爬基礎節(jié)拆除塔式起重機塔身節(jié)，遇塔式起重機內爬框，先拆內爬框，然后繼續(xù)拆除塔身節(jié)，直至塔身節(jié)拆除結束。拆除的塔式起重機部件轉運至地面堆場。

（三）塔式起重機安裝

N1塔式起重機QTP315和JCD260塔式起重機距離約16m，QTP315塔式起重機2倍率吊重8t，JCD260塔式起重機部件最重約平衡臂總成（8. 4t，起升機構后裝）和回轉總成（8. 1t，上、下回轉打開分次裝），滿足JCD260塔式起重機部件安裝的吊重要求。STL420距離JCD260約19m，JCD260塔式起重機4倍率吊重14t，STL420塔式起重機部件最重為回轉總成（14.5t，需上、下回轉分開），滿足STL420塔式起重機部件安裝的吊重要求。

（1）安裝內爬鋼梁和內爬框

在上、下層基礎樓層將鋼梁按照圖紙平放在埋件或牛腿上，調整鋼梁的水平高誤差在1 /1000之內。將鋼梁與埋件和牛腿或馬凳焊接連接。安裝內爬框，并與支撐鋼梁螺栓連接，全部螺栓使用雙螺母?？刂苾扰揽虻乃蕉仍? /1000之內。

（2）吊裝內爬節(jié)和標準節(jié)

一次安裝內爬節(jié)和標準節(jié)，并保證內爬節(jié)和內爬鋼梁連接牢固可靠。

（3）吊裝回轉總成和駕駛室

先吊裝下回轉支座，用8根Φ70 x 125銷軸將其與塔身節(jié)銷連，并用安全銷Φ70 x 55緊固。吊裝上回轉支座時，用M27高強度螺栓將上、下回轉連接起來。

（4）安裝回轉塔身

將回轉塔身吊起，用M30 x160螺栓固定在回轉上。注意傾斜方向是平衡臂方向。

（5）安裝平衡臂在地面將平衡臂組裝好，在平衡臂兩端各系1根長繩，以便在地面上控制吊裝平衡臂的方向，同時防止與周圍建筑物相碰。將回轉調整好位置。用Φ28.0mm吊索將平衡臂吊離地面，組裝配重移動系統(tǒng)。配重移動系統(tǒng)安裝完畢后將平衡臂吊到安裝高度，吊起后使平衡臂略向前傾，到位后穿上上面的2個Φ20mm x 210mm銷軸，并用開口銷鎖住，下放平衡臂，以便銷上、下2只銷軸Φ20mm x 90mm，并插上開口銷，平衡臂安裝就位后拆除吊具。將起升機構吊起，然后安裝至平衡臂上。

（6）安裝塔帽 將拉臂滑輪組和平衡臂拉桿與塔帽組裝好，整體吊裝，與回轉塔身用Φ80mm x350mm銷軸連接固定。

（7）穿繞鋼絲繩。

（8）安裝起重臂在地面組裝50m起重臂和相應長度拉桿。拉桿組裝好后固定在大臂上弦桿上的拉桿架上，并將安全繩連接固定好。調整好回轉位置，50m起重臂重約6.24t。50m起重臂參考重心約在22.5 m處，現場吊裝時可適當視情況調整。在起重臂兩端各系1根繩，以便在地面上控制吊裝起重臂的方向，同時防止與周圍建筑物相碰。吊起起重臂至銷節(jié)處，穿上Φ45mm x240mm銷軸并插上開口銷。此時起重機不要松鉤，開動變幅機構，利用變幅鋼絲繩安裝好安全繩和拉桿。

（9）安裝配重 50m臂長時需用6塊配重共28. 6t，每塊4. 8t。

（10）塔式起重機空載試車 起升、變幅，并檢查運行情況，要求塔式起重機運行平穩(wěn)，無異常抖動，無異聲，鋼絲繩無繞頭。

（四）塔式起重機頂升

（1）JCD260塔式起重機內爬流程

安裝第2道爬升框，并在第1道爬升框處安裝頂升機構和止動裝置，將8塊楔塊插入第2道爬升框并穿上銷軸。配平塔式起重機，啟動頂升機構，并密切觀察壓力表，當壓力表壓力達到初頂升壓力時，暫停頂升。此時即可松掉特殊節(jié)與固定支腿的連接。然后繼續(xù)頂升到位，并將1. 5m節(jié)與第2道爬升框連接固定。待建筑物施工到一定高度，安裝第3道爬升框。

將頂升機構從下爬升框處拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機構，使油缸微微向上頂起，然后拆除特殊節(jié)與下爬升框的連結，并拆除下爬升框。再啟動頂升機構，將塔式起重機頂升到位，并將頂升機構處的爬升框與特殊節(jié)連結。待建筑物施工到一定高度，將己拆除的爬升框安裝在最上部。

將頂升機構由原來位置拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機構，使油缸微微向上頂起，拆除下爬升框與特殊節(jié)的連結，并拆除下爬升框，再次啟動頂升機構，將塔式起重機頂升到位，并將頂升機構處的爬升框與特殊節(jié)連接。

重復以上操作，直到塔式起重機到達施工的要求高度。

（2）STL420塔式起重機內爬流程

爬升前，首先安裝第3道內爬框，并在第2道爬升框處安裝頂升機構。啟動頂升機構，并密切觀察壓力表，當壓力表壓力達到初頂升壓力時，暫停頂升。此時即可松掉內爬節(jié)與內爬框之間的頂緊裝置。然后繼續(xù)頂升到位，并將內爬節(jié)與第2道爬升框連接固定。待建筑物施工到一定高度，安裝第4道爬升框。

將頂升機構從下爬升框處拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機構，使油缸微微向上頂起，然后拆除內爬節(jié)與下爬升框的連結，并拆除下爬升框。再啟動頂升機構，將塔式起重機頂升到位，并將頂升機構處的爬升框與特殊節(jié)連結。待建筑物施工到一定高度，將己拆除的爬升框安裝在最上部。

將頂升機構由原來位置拆除，安裝在上一道爬升框處，啟動頂升機構，使油缸微微向上頂起，拆除下爬升框與內爬節(jié)的連結，并拆除下爬升框，再次啟動頂升機構，將塔式起重機頂升到位，并將頂升機構處的爬升框與內爬節(jié)連結。

重復以上操作，直到塔式起重機到達施工的要求高度。

四、換塔效果

塔式起重機更換完成后，施工速度大大加快，為后期超高層趕工期創(chuàng)造了重要條件，且消除了原有塔式起重機的諸多安全隱患，也取得了一定的經濟效益。

五、結語

整個換塔過程中，重難點在塔式起重機的基礎和附著設計上，由于下層基礎己施工完畢，基礎采用穿墻螺栓和化學錨栓的形式進行錨固，外部進行馬凳或牛腿的連接，對結構開孔的精確度要求較高。高空施工中，人員的安全問題尤為重要，安全措施也在其中發(fā)揮了重要作用。拆卸和安裝過程中塔式起重機廠家和現場總包安全人員全程監(jiān)督，確保了每一施工步驟的安全性。塔式起重機頂升后，底層基礎鋼梁通過外圍卸料平臺進行周轉倒運，以滿足塔式起重機的頂升。