超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法.docx
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超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法
超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法
完成单位：
山河建设集团有限公司
完成人：
胡东风、廖克伟、童学军、张明星、汤永兴
1.前言
随着现在建筑物高度越来越高，屋面整体式大型设备的安装、运输提出了更高的要求，一般的塔吊、汽车吊已不能满足大型设备的吊装要求。
常规的超高层建筑的大型设备的吊装中，在地面拆卸成若干小部件，再用塔吊、施工电梯等分段运至屋面，最后进行组合拼装。
随着设备体型大、技术新、体量重的不断涌现，受设备安装条件、施工场地及甲供设备进度的影响，设备吊装过程中也面临诸多问题。
起重机械吊装高度难已满足超高层建筑屋面高度要求，起重设备吊装重量不满足，屋面结构施工完成作业条件面积小，甲供设备进场时间及塔吊提前拆除等原因影响，在此类情况下超高层建筑屋面设备整体吊装成为一难题。
山河建设集团有限公司结合现场实际情况，开展技术创新，形成了超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法，由于在超高层建筑屋面设备整体吊装中效果明显，技术先进，有明显的社会效益和经济效益。
2.工法特点
2.1本吊装施工工法，有效的解决了高层及超高层建筑屋面，施工作业面积受限，一次性起重量塔吊无法支持，受甲供设备进场进度影响，塔吊已拆除或建筑屋面设备更换等情况下的屋面设备的垂直运输，使大型设备无需拆卸，整体一次性吊装就位。
2.2采用本工法，扒杆部件用塔吊或电梯运至屋面，在屋面进行安装、调试，无须与建筑屋面进行预埋固定，拆装方便，不影响其他专业正常施工作业，有效的保证施工工期。
2.3采用本工法，可减少起重机械使用，降低作业成本。
2.4采用本工法，待安装设备整体运至施工场地，用扒杆直接吊装至屋面就位，可大幅减少设备占用施工场地时间，适用于狭小的施工场地，便于施工现场的平面布置，创造良好的施工组织条件。
3.适用范围
主体结构施工完成，塔吊最大起重量无法满足要求，甲供设备进场进度影响，塔吊已拆除，建筑高度较高，场地狭小，现场条件制约起重机械起吊，需整体运输至屋面的机具、设备的吊装施工及建筑屋面整体式大型设备更换。
运用本工法，六级以上大风应停止吊装作业。
4.工艺原理
采用超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法，是对传统的扒杆吊装施工方法的改进。
超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法，是在屋面施工完成，进行人工扒杆在屋面安装，用缆风绳固定，调试合格后，用钢丝绳将设备从地面整体一次性吊装至屋面指定位置。
该工法采用的吊装扒杆由变幅起吊扒杆和后部支杆组成，变幅式起吊扒杆泊位在屋面的前部适当位置，支杆泊位在变幅扒杆的后部，间距约16米，两付扒杆的中心线在一条线上，变幅起吊扒杆的顶端设置一组50吨六门起吊滑轮组，扒杆的顶部用若干根缆风绳连接，固定在屋面上相适宜的砼结构上，若没有适宜的结构，可在屋面的相应位置铣通孔，缆风绳穿孔而下，固定在下一层内的砼结构柱上。
支杆的缆风绳也采用以上的方式进行固定。
另在两付扒杆之间的顶部分别用钢丝绳固定一只20吨四门滑轮组，用以调节变幅扒杆的水平倾斜角，通过调节倾斜角而达到起吊及将吊起后的物件调节到屋面内。
变幅扒杆穿绕50吨滑轮组的钢丝绳活头，通过导向滑轮上到2台单头拉力为5吨的一台卷扬机上，用该台卷扬机进行起吊与落位作业。
支杆上穿绕20吨滑轮组的钢丝绳活头，通过导向滑轮上到2台单头拉力为5吨的一台卷扬机上，用该台卷扬机来调节滑轮组之间的距离，而达到调节变幅扒杆的水平倾斜角，从而达到将变幅扒杆的顶端同所吊设备调节到屋面内。
在起吊前，通过调节变幅扒杆的倾斜角，也就是调节变幅杆顶端空中的水平距离，达到变幅扒杆顶部空中外移的距离，利用50吨滑轮组与设备的合理连接固定位置的调整
在扒杆的顶端两边用两根13.5mm钢丝绳和地面联结，作为轨道，设备顺着钢丝绳向上移动，以防设备在空中摆动，碰击建筑物。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
扒杆的选用→竖立支杆→竖立变幅式扒杆→扒杆的稳定→吊装→设备就位→扒杆拆除。
5.2操作要点
5.2.1扒杆的选用
根据所吊运设备的最大重量，在用扒杆进行起吊时，应采用一组变幅式起吊扒杆组成。
该组扒杆选用¢377×12×14000mm的无缝钢管做变幅式扒杆，选用¢273×10×14000mm的无缝钢管做支杆，两付扒杆的顶端用钢丝绳固定一组20吨四门滑轮组，用¢15.5mm（6×37+1）mm的钢丝绳穿绕，使两付扒杆软性连接成一整体，穿绕后的滑轮组钢丝绳共八道，而每道钢丝绳在五倍的安全系数条件下可承载2500kg，8道变幅拉力可达20吨，满足变幅扒杆的调节拉力。
（详见图5.2.1-1）
图5.2.1-1变幅式无固定约束端起吊扒杆设置
变幅扒杆的前端（顶部）用钢丝绳固定起吊滑轮组（50吨六门），用¢17.5mm（6×37+1）mm的钢丝绳穿绕共8道，每道钢丝绳在五倍的安全系数条件下可吊重3600kg，8道可吊重288000kg。
（详见图5.2.1-2）
图5.2.1-2变幅式无固定约束端起吊扒杆示意图
5.2.2竖立支杆
先将扒杆杆件、卷扬机、滑轮及钢丝绳等部件用塔吊或电梯运至屋面，再将1只滑轮挂在顶部大梁，用塔吊吊起扒杆，缓慢吊至到指定位置，调整好边幅绳，进行临时稳固处理。
（详见图5.2.2）
图5.2.2支杆安装
5.2.3竖立变幅杆
将1组3台滑轮挂在顶部大梁，用塔吊吊起扒杆或在屋面安装好后，利用缆风绳进行竖立角度的调解，用挂在扒杆主梁上的缆风绳进行拉紧。
（详见图5.2.3）
图5.2.3变幅杆安装
5.2.4扒杆的稳定
两付扒杆竖立后，在变幅杆的顶端设置前后共四根钢丝绳作稳固缆风绳用以稳固变幅杆在作业过程中的稳定性。
（详见图5.2.4-1）
在支杆的后顶部设置两只10t的手拉葫芦做总根，与楼体相适宜的砼结构连接，并调节所适当的预应力状态。
支杆顶部的前端分别用相宜的钢丝绳（¢17.5mm）做前缆风绳。
以上各部的缆风绳分别固定在楼顶的相适宜的砼结构上，之间分别串接一只五吨手拉葫芦，用葫芦调节各缆风绳的预应力。
（详见图5.2.4-2）
图5.2.4-1扒杆顶端钢丝绳设置图5.2.4-2缆风绳固定在砼结构上
缆风绳固定并调节好后，需对扒杆脚进行固定：
变幅式扒杆的扒杆脚采用无固定约束端形式安装。
扒杆竖立好后，每个扒杆脚下进行找平，然后放置1500mm×1000mm×40mm的钢板，钢板上焊制有特定的挡板，将扒杆脚直接放置在钢板上，扒杆脚底座用钢丝绳捆绑，与下一层结构柱相连接，同时多2道钢丝加固。
（详见图5.2.4-4）
图5.2.4-4变幅杆底座稳固设置示意
走道板的铺设及扒杆脚的放置应尽量放在屋面下方的结构梁上，扒杆脚之间距离为8m，如屋面下方梁的尺寸不能满足该尺寸导致扒杆脚不能站在梁上方，就要考虑屋面下方用支撑加固方法进行操作。
（详见图5.2.4-4）
图5.2.4-4扒杆脚加固位置设置
5.2.5吊装
当所有准备工作做好后，调节变幅扒杆的水平倾斜角，使该扒杆的顶端伸出楼面到达机组的中心。
（详见图5.2.5-1）
图5.2.5-1变幅杆顶端伸出屋面设置
用适宜的起吊绳与机具将50吨滑轮组与机组连接固定后，在指挥下，50吨滑轮组将机组起吊悬空，离开地面约200mm时，停止起吊，观察楼上各起吊机具、起吊扒杆支杆的状况，用人力对所吊设备进行晃动，再检查各部无异常情况下，在机组的两端分别固定一根尼龙绳用人力稳好机组，确保在起吊过程中不发生空中的任意转动。
在指挥下，50吨滑轮组继续将机组吊高，超过6.0m高度后，50吨滑轮组停止工作，支杆与变幅杆之间的20吨滑轮组开始工作，向内收紧，调节变幅杆的水平倾斜角（增大），将变幅杆顶端向楼面内调整，从而达到机组向墙体靠近。
达到安全距离（800mm）后，20吨滑轮组停止工作，50吨滑轮组再继续向上起吊直到将机组吊到超过女儿墙的一定高度，停止工作，此时，20吨滑轮再开始工作，向内调整变幅杆的顶端与支杆的距离，直到连同所吊设备调整到楼面内后，在指挥下，50吨滑轮组向下落，直到将机组落到楼面上，完成一次扒杆起吊过程。
（详见图5.2.5-2）
图5.2.5-2设备起吊过程
5.2.6设备就位
设备吊装至屋面后，在设备的下方放置平移设置，如：
枕木上放置滚杠，滚杠上放置专用的钢制托板，将设备落在铁托上。
另在设备的前方相适宜位置，设置一台牵引用的卷扬机，用卷扬机对设备进行牵引并通过滚杠的滚动与及时的调向将设备平移到各自的摆放位置。
（详见图5.2.6）
图5.2.6设备平移示意图
5.2.7扒杆拆除
无固定约束端扒杆拆除，用手拉葫芦控制缆风绳，配合塔吊将扒杆放倒在屋面，在分段拆卸，后用塔吊运至地面。
5.3劳动力组织（见表5.3）
表5.3劳动力组织情况表
序号
岗位名称
所需人数
备注
1
专业工长
1
负责现场协调、组织生产
2
安全员
2
负责安全检查
3
电工
1
负责机具的安装、用电保障
4
起重司索工
8
负责扒杆安装、起吊扒杆的操作
6.材料与设备
本工法采用的机具设备见表6。
表6机具设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
用途
1
变幅式起吊扒杆
组
1
设备吊装
2
塔吊
QTZ80
台
1
扒杆安、拆
3
卷扬机
10t
台
2
设备吊装
4
卷扬机
5t
台
2
设备吊装
5
卷扬机
3t
台
1
设备吊装
6
手拉葫芦
10t
台
2
支杆总根
7
手拉葫芦
5t
台
10
调节缆风绳
7.质量控制
7.1依据标准
《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160-2008、《钢丝绳的使用标准》GB8918-2006
7.2工程质量控制要点
7.2.1对不同的作业人员分别进行技术交底，明确操作步骤，明确质量标准。
7.2.2明确工艺要求，严格按照方案要求进行作业，确保每道工艺的质量。
7.2.3在起吊过程中，固定起吊绳时，每对起吊绳之间的上部即设备的顶端处，用专用撑杆将起吊绳撑好，防止起吊绳在受力状态下挤压设备。
7.2.4在扒杆的顶端两边用两根13.5mm钢丝绳和地面联结，作为轨道，设备顺着钢丝绳向上移动，以防设备在空中摆动，碰击建筑物。
7.2.5严格执行起重、装卸的规范标准，做到按章办事。
7.2.6所有进场的机具在进场前均应做好检修，以确保使用的可靠性。
7.2.7卷扬机的固定必须确保每根钢丝绳的受力一致、可靠。
7.2.8导向滑轮处，要有明确的标识，全面检查吊装准备情况，确认无误后方可吊装。
7.2.9各吊装机具配合作业时，操作要缓慢。
7.2.10吊装时发布保证供电，并配有电工，以保证卷扬机的正常运行。
7.2.11选派专业技术人员对现场进行勘察，调查、了解、熟悉设备的特性，了解施工现场的实际状况，编制吊装专项方案，经甲方、监理签字同意后实施。
8.安全措施
8.1依据标准
《建筑机械使用安全技术规范》JGJ33-2012、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011、《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012。
8.2安全措施要点
8.2.1加强安全教育，组织职工学习安全生产知识和各种规章制度，安全操作规程，明确各自的岗位职责。
8.2.2凡进入现场人员必须必须持证上岗，配戴齐全安全防护用品，不得穿拖鞋或赤脚进入施工现场。
8.2.3严格按照起重作业的规范进行施工，要做到文明施工，要知道施工区域的特殊性和复杂性，即是施工员，又是安全员。
8.2.4卷扬机的接电要由专业电工完成，并配有漏电保护装置。
8.2.5作业人员必须熟悉机、工具的性能，操作规程和施工方案，方可进行施工操作。
8.2.6在进行起吊作业时，作业场地一周要用警示绳设定安全作业区域，专人巡视，以防行人进入，发生事故。
8.2.7起吊绳与设备的连接，与机具的连接点须用专用卸扣进行连接固定，要安全、可靠。
8.2.8起吊时，专人指挥，信号清晰、明确。
各节点的操作者精神集中，配合默契，注意对各种机具的观察，任何人发现异常情况下，有权发出信号，停止作业。
8.2.9起吊朳杆竖立好后，扒杆脚的底座应绑扎牢固，应进行拉力测试，防止扒杆受力后位移。
8.2.10所有参与施工的人员，在施工的过程中，要爱护现场的设备并进行保护性作业，不得高空抛物。
8.2.11在柱子上固定钢丝绳时，柱子的一周需用木料隔垫，起到保护作用。
8.2.12四个支撑腿的下方要用专用垫脚箱铺垫，扩大受力面积，防止局部塌陷。
8.2.13各起吊滑轮及导向滑轮，在起吊的过程要适时地用润滑油润滑、散热。
若有个别的导向滑轮发生损坏时，可用夹箍将滑轮上的钢丝绳夹死，抽出轴心更换滑轮。
8.2.14当手拉葫芦在使用的过程中，忽然发生不能工作的现象，可在原挂手拉葫芦处再挂上一只手拉葫芦，进行更换。
8.2.15当忽然停电时，设备吊在半空中，由于卷扬机本身有包刹装置，另外可考虑用夹箍将卷扬机上的起吊活头绳夹死，防止下滑。
8.2.16在起吊过程中，若发生电器件损坏的现象，要及时将设备备用件换上。
9.环保措施
9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，遵守有关防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。
9.2开工前进行环保意识教育和环保技术交底，设一名环保专职员。
防止施工中的燃料、油、化学物质、废料和垃圾等有害物质的污染。
9.3将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
9.4对施工中可能影响到的各种公共设施的部位，制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。
9.5做好文明施工宣传教育，使职工按安全操作规程上岗，不违章作业，做遵章守法的文明施工的员工。
9.6施工现场经常洒水，使施工现场无灰尘，组织专人清运废渣土，施工场地要保持整洁，创造文明的工作环境，以提高工作效率。
10.效益分析
10.1社会效益
本工法吊装设备无需拆卸，有效的解决了超高层建筑屋面设备的整体就位安装问题，有效的保证了屋面安装设备的使用质量，同时保证了扒杆吊装的安全性，得到了业主和监理的一直认可，取得了良好的社会效益。
本工法可大幅度减少材料、设备的堆放场地，尤为适用于狭小的施工工地，为现场施工的平面布置及施工组织的安排创造了良好的条件。
本工法安装施工快捷，吊装作业时间短，不影响其他专业施工，保证了其他施工生产的顺利推进。
10.2经济效益
本工法无需使用大型吊车设备，减少机械投入约10万元。
11.应用实例
11.1南洋国际公馆
南洋国际公馆项目位于海口国贸三横路和明玉路交界处，地势平坦，靠近滨海大道。
周围建筑为高层商业建筑。
项目用地面积为4440平方米，地下2层（6个夹层），地上25层，建筑高度107.77m，项目总建筑面积为：
51889.06平方米。
该项目屋面施工已完成，有3台蒸发式冷凝螺杆冷水机组，需分别安装在楼顶的专用基础上，单台设备重量为13600kg，最大外形尺寸6440×2300×3150mm，需经运输到现场，再平移到各自的基础上进行就位，现场汽车吊无法满足吊装要求。
采用超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法，减少了起重机械使用，满足了设备整体一次性吊装到位，降低了施工成本，且各专业施工互不影响，加快工程施工进度。
11.2武汉人信汇北区（1-6栋及地下室）
武汉人信汇北区（1-6栋及地下室）项目位于桥口区，由武汉人信置业有限公司开发，山河建设集团有限公司施工。
总建筑面积123612.5m2，地下3层，地上33层，建筑高度99.99m，开工日期为2013年12月1日，竣工日期为2015年10月30日，屋面设计有两台空调主机，每台重8710kg，其长宽高尺寸为4480mm×1670mm×2055mm，主机吊装时间为2015年8月26日。
工程位于闹市区，施工场地狭窄，给吊装增加了困难。
采用超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法，使设备整体吊装至屋面安装位置，保证设备安装使用质量，施工成本低，安拆方便，保证安装作业进度，作业安全稳定。
11.3湖北银行黄石分行办公楼
湖北银行黄石分行办公楼工程，位于黄石市桂林南路，总用地面积8648.83㎡，总建筑面积27653.90㎡，其中，地下室面积4411.03㎡，地上面积23242.87㎡。
分塔楼和裙房（裙房4层、塔楼21层），结构形式为框架核心筒结构，建筑物总高度为109.6m。
本建筑屋面需安装三台水冷螺杆式冷水机组，设备尺寸为5460mm×1990mm×2650mm，每台重9150kg，于2014年11月13日吊装完成。
因塔吊已拆除，场地无法支持其他其他吊装方式。
采用超高层建筑屋面无固定约束端扒杆吊装施工工法，使设备整体吊装至屋面安装位置，保证设备整体安装使用质量，施工场地占用少，施工成本低，安拆方便，安全可靠。
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