天津超高层办公楼内爬塔吊施工方案ZSL500动臂式塔吊secret.docx
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天津超高层办公楼内爬塔吊施工方案ZSL500动臂式塔吊secret
一、工程概况
本工程由A座、B座及三层地下室组成，A座标准层由核心筒、内部结构、外框筒三部分组成，A座为43层，建筑高度189m，裙房为7层，建筑高度37.9m。
钢结构由钢柱、钢梁、支撑等钢构件组成。
为了基坑支护结构的施工，现场已立一台塔吊及在预留塔基上新做一台塔，其相对位置关系见下图所示。
03-15地块原有塔吊相对位置关系图
二、结构施工阶段垂直运输选择
1.塔式起重机选择和定位原则
1）考虑原有支护结构对塔吊施工的影响。
2）塔吊的布置要优先考虑主楼施工的需要，加快主楼的施工进度。
2）满足施工要求，不出现施工盲区。
3）根据构件分段要求，确定所选塔式起重机的起重性能。
4）因现场使用塔式起重机较多，考虑施工时塔式起重机的协同作业。
2.塔式起重机选择和确定
本工程塔吊的布置分为四个阶段：
1.第一阶段
第一阶段利用原有一台STT293塔吊和一台C7050塔吊进行地下结构施工。
2.第二阶段
第二阶段为了加快核心筒区域的施工进度，需要尽早立核心筒内的内爬塔，根据构件分段要求，内爬塔均选择动臂塔ZSL500，因本工程电梯井及竖井尺寸较小，均不能满足ZSL500塔吊顶升节的尺寸要求，故塔吊立于核心筒内的设备间内，如下图所示：
核心筒立于设备间的必要性示意图
因为ZSL500的支撑最小间距需要12m，需要大概3层高的距离，故先利用原有的两台塔吊进行地上1-3层结构施工，3层结构完成后再进行A座核心筒内爬塔的立塔施工；又因为1#塔在施工过程中会碰到2#号塔塔身，为了保证主楼在整个工程进度中的关键作用，需要拆掉1#塔吊，拆除1#塔吊后整个结构仍然在2#、3#、4#塔吊的覆盖范围内，如下图所示：
不拆除1#塔时各塔的相对位置关系图
拆除1#塔各塔的相对位置关系图
3.第三阶段
第三阶段两台内爬塔进行核心筒结构的施工，3#塔进行B座4-8层结构的施工，B座结构完成后拆除3#塔。
本阶段需要重点注意的是核心筒的施工进度要快于B座结构的施工进度，随着A座核心筒的进度两台内爬塔会不断的提升，因此3#塔的施工半径范围内会碰到4#塔的塔身，如下图所示：
3#塔与4#塔相对位置关系立体图
3#塔与4#塔相对位置关系剖面图
针对此种情况，制定了如下解决措施：
在该阶段严格限制3#塔的回转范围，严禁3#塔碰到4#塔身，并设专职的人员进行塔吊的协调组织和管理。
4.第四阶段
两台内爬塔进行A座标准层的施工，如下图所示。
标准层施工阶段塔吊位置图
5.塔吊的相关技术参数
1）STT293相关技术参数
2）ZSL500相关技术参数
Rmax
Lmax
H1
H2
35.0m
37.5m
37.3m
12.8m
40.0m
42.5
42.8
15.0
45.0
48.0
48.3
17.2m
J
支撑最小间距
12m
K
塔身长度
40m
R
最大支撑反力
55t
P
最大垂直力
160t
工作半径40m塔吊ZSL500荷重性能曲线
工作半径45m塔吊ZSL500荷重性能曲线
6.塔吊吊次验算
1）地下结构施工塔吊吊次验算
塔吊吊次验算：
以地下室二层结构阶段吊次验算如下表：
序号
需要塔吊吊运材料
数量
塔吊吊运能力
所占用吊次
备注
1
钢筋
1918t
3t/吊
640吊次
2
模板
5392m2
12m2/吊
450吊次
多层板
3
支撑顶板模板用木方
82m3
2m3/吊
41吊次
4
支模用钢管支撑系统
98t
3t/吊
33吊次
5
柱模板
50套
2吊/套
25吊次
6
水电预埋管件
——
——
30吊次
7
钢骨柱
60根
1根/吊
60吊次
钢模
8
脚手架
120t
1.5t/吊
80吊次
9
本层合计所需塔吊吊次
1359吊次
10
考虑各种不确定施工因素系数1.5
2039吊次
根据进度计划可知，地下二层结构施工工期为21d。
塔吊按平均8分钟1个吊次计算，每班工作8h，每天工作3班，则1台塔吊每天可提供吊次为：
8×3×60÷8=180吊次。
两台塔吊在21d内总共可提供吊次为：
21×180×2=7560＞2309吊次，可以满足工期要求。
2）地上结构施工阶段吊次验算
以A座标准层结构作为对象，对塔吊吊次进行验算如下：
标准层结构阶段所需塔吊吊次如下表：
序号
需要塔吊吊运材料
数量
塔吊吊运能力
所占用吊次
备注
1
钢筋
385t
4t/吊
97吊次
2
模板
1078m2
14m2/吊
77吊次
多层板
3
支撑顶板模板用木方
20m3
2m3/吊
10吊次
4
支模用钢管支撑系统
26t
4t/吊
7吊次
5
柱模板
40套
2吊/套
20吊次
6
水电预埋管件
——
——
20吊次
7
钢管柱
24根
1根/吊
24吊次
钢模
8
脚手架
30t
2t/吊
15吊次
9
本层合计所需塔吊吊次
270吊次
10
考虑超高吊装及各种不确定施工因素系数2
540吊次
根据进度计划可知，标准层结构施工工期为6d。
塔吊在6d内总共可提供吊次为：
6×180×2=2160＞540吊次，可以满足工期要求。
综上对比及论述，我公司A座标准层施工拟定采用2台SZL500型塔吊的垂直运输方案是合理可行的。
在充分满足现场施工需求的前提下，安装速度快，作业条件好有利于避免减少互相碰撞的危险和碰到原有建筑的风险，同时塔吊使用的相关总费用较低，是适合本工程场地及施工特点的最佳方案。
7.塔式起重机安装设备
受场地限制，塔式起重机部件运至施工现场后，无法将部件完全放置所需要位置，因此设备到场后需要二次倒运，现场配备一台50t汽车式起重机配合部位卸车现场倒运。
采用50t汽车式起重机和现场已经安装的起重机完成ZSL500塔式起重机的部件组装及安装工作。
8.塔式起重机安装步骤
1）顶升专用节安装：
将已安装好液压系统的顶升专用节安装到预埋支腿上，每个支柱用6根螺栓连接并初步紧固。
保持塔式起重机的顶升方向（顶升节爬爪方向）同爬带方向一致，标准节立柱工字钢的腹板同次梁平行，翼缘同主梁平行。
2）安装标准节：
用已有塔吊和汽车吊将各个标准节安装到顶升专用节上。
3）依次安装塔式起重机下回转支撑、上回转（含驾驶室）、平衡臂、发动机、卷扬机组、配重。
4）连接塔式起重机油路及动力，并缓慢回转，使回转支撑上的起重臂连接耳板朝向汽车起重机方向。
5）安装起重臂总成：
起重臂由50t汽车吊、现场已有塔吊完成起重臂的拼装及安装工作。
6）穿绕各部钢丝绳、试机及调试：
塔式起重机安装完毕后进行试机，由安装专业技术人员在厂家人员的指导下进行。
（1）打开所有限制开关，连接发动机节气管到操作室，连接控制线路到操作室，连接电线到操作室，连接油管道回转传动机构。
（2）检查动力部分。
（3）安全限位设定。
（4）试车。
（5）进行荷载试验。
9.塔式起重机爬升支撑设计
每台塔式起重机支撑架由主梁、次梁、支撑等组成，主梁采用变截面焊接组合钢梁，主要用于承受竖向力，主梁通过预埋件与核心筒连接；次梁采用变截面钢梁，直接连接塔式起重机C形钢梁（塔式起重机抱箍钢梁），承受竖向力和传递水平力，次梁与主梁通过搭接连接；塔式起重机工作状态或非工作状态产生的水平力主要通过支撑传递，支撑采用无缝钢管，通过销轴与钢柱和次梁连接。
为减少水平力传递时的竖向偏心，支撑直接与次梁上翼缘连接。
下图为塔式起重机支撑结构三维模型图。
塔式起重机支撑结构三维模型图
塔式起重机支撑架随着塔式起重机爬升反复向上倒运重复使用，并且塔式起重机移位前后支撑架大梁和部分次梁及支撑能再次使用。
10.塔式起重机的爬升
1）爬升原理
塔式起重机的重量通过爬升节的顶升油缸传到爬升梯，爬升梯再传到C形梁，C形梁再传到支撑梁，支撑梁最后传到构筑物。
爬升是由爬升节和顶升横梁上的两组爬爪，通过布置在爬升节内的液压油缸的上下运动，使两组爬爪交替支承在爬梯上，从而来实现塔式起重机的爬升工作。
2）塔式起重机爬升程序
（1）进行塔式起重机配平，塔式起重机吊起一定重量的重物，调整起重臂角度，以改变幅度，直到塔式起重机起重臂及平衡臂达到平衡为止，将塔式起重机停稳10min以上，确保平衡无误。
（2）松开塔式起重机附着框与标准节之间的夹紧挡块，其间隙在3-5mm，使塔身节可以相对附着框产生垂直方向的位移。
（3）连接液压装置油管，在爬升节内的控制阀处安装油压表，调试压力，并使顶升横梁下端牢固地支撑在底板表面或C形框架上。
（4）操作液压顶升机构控制阀，千斤顶开始顶升，使塔身脱离基础，向上爬升，使塔式起重机爬升节上的两个固定爬爪稳定地搭在爬梯踏步上。
（5）操作塔式起重机液压顶升机构控制阀，让两个液压油缸开始回收，直到其上的两个爬爪稳固地踏上爬梯相应的踏步上。
至此完成了塔式起重机爬升过程的一个小循环。
（6）重复爬升步骤1-3，使塔式起重机继续向上爬升，直到爬升节上的4个固定支撑爪稳固地支撑在上一道附着框上后，将液压油缸收回，并让顶升横梁上的两个爬爪支撑在C形梁上，即完成塔式起重机的一次爬升过程。
三、群塔运行控制
本方案考虑了塔吊的相对平面空间位置，即保证工作要求，又不产生干扰。
1．运行主要原则：
1）后塔让先塔。
在各塔机塔臂交叉区域运行时，后进入该区域的塔机要避让先进入该区域的塔机。
2）动塔让静塔。
在各塔机塔臂交叉区域作业时，在一塔机塔臂无回转、小车无行走、吊钩无运动，而另一塔机塔臂有回转或小车行走时，动塔机应避让静塔机。
3）轻车让重车。
在各塔机同时运行时，无荷载塔机应避让有荷载塔机。
4）客塔让主塔。
以各实际工作区域划分塔机工作区域，若塔机塔臂进入非本塔工作区域时，客区域的塔机要让主区域的塔机。
5）塔机在运行中，各条件同时存在时，必须按以上排序原则执行。
2．运行防碰撞措施
工程需群塔作业，个别塔吊间相互交叉作业区域较大，为防止塔吊与塔吊间，塔吊与建筑物间发生碰撞，特制定本防碰撞措施。
1）水平方向低位塔吊起重臂与高位塔吊塔身之间防碰撞塔吊在现场的定位布置是关键，通过严格控制各台塔吊之间的位置关系，来预防低位塔吊的起重臂端部碰撞高位塔吊塔身，在安装方案中已保证任意两塔间距离均大于较低的塔吊臂长2m以上，符合塔式起重机安全规程（GB5144－2006）中的10.5之规定“两台起重机之间的最小架设距离应保证处于低位的起重机的臂架端部与另一台起重机的塔身之间至少有2m的距离”的规定。
塔吊在现场的定位保证了塔吊之间不存在低位塔吊的起重臂与高位塔吊的塔身发生碰撞的问题。
2）塔吊在垂直方向的防碰撞措施
（1）低位塔吊的起重臂与高位塔吊起重钢丝绳之间防碰撞措施。
由于受施工需要的影响，塔吊间高与低是相对的，但都有可能发生低位塔吊的起重臂与高位塔吊的起重钢丝绳的碰撞事故。
为杜绝此类事故发生，项目必须对每一台塔吊的工作区进行合理划分，避免出现塔吊交叉工作区。
同时，项目必须配备有合格操作证的、经验丰富的信号指挥工，确保指挥塔吊回转作业时，低塔的起重臂不碰撞高塔的起升钢丝绳。
当现场风速达到6级风，相当风速达到10.8～13.8m/s时，塔吊必须停止作业。
另外，塔吊租赁公司要配备操作熟练、有责任心的塔司为现场服务，塔吊在每次使用后或在非工作状态下，将塔吊的吊钩升至顶端，同时将起重小车行走到起重臂根部。
（2）高位塔吊的起重臂下端与低位塔吊的起重臂上
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