内爬塔吊在超高层建筑中的应用

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随着建筑技术的飞速发展，越来越多的超高层建筑在城市中崛起，塔式起重机是超高层建筑施工中重要设备，它是材料垂直运输的命脉，其选型、定位、设置形式等涉及施工整个过程，且安装、拆卸具有极大的危险性。如何在超高层建筑施工的特定环境中应用塔式起重机，既能满足施工需要，又能确保安全、经济性，是超高层建筑施工的关键问题。

1、工程概况

常州凯纳商务广场工程位于常州市万福路5#，地下2层，地上54层，建筑高度为228米，总建筑面积137242。结构形式为框架剪力墙结构，是集酒店、酒店式公寓、商业、办公为一体的智能化综合建筑。

2、方案选择

本工程为超高层建筑，如选择外附式方案，需要大量标准节及附墙件，同时需要较长的臂长来满足使用覆盖范围，且外附塔吊对后续装饰施工影响较大，经技术、经济等综合比较，采用塔吊内爬方案，设备选择波坦MC110A内爬塔吊。

波坦MCll0A塔吊厂标型号为30.33PCI 5／2C．4D3V3-2，内爬固定机型为BA45A。塔机起重臂长50m，塔身高度为43.9m，由型号为L46 F长1.50m的一节基础节、型号为L46C长3.0m的二节加强节与型号为L46A1长3.0m的十二节标准节组成，如图一。

内爬塔吊设置理想位置一般位于建筑物的中心位置的电梯井筒内，本工程设计电梯井筒尺寸仅为2250，无法满足内爬需要。根据结构特点将塔吊设置于建筑核心筒中间的电梯厅通道内，在主楼核心筒中间过道的底板下设置塔吊基础，由固定式转为内爬式，在建筑物顶部进行高空解体拆除。

3、主要技术

3.1固定式基础技术处理

本工程塔吊基础方案采用下沉式基础，将塔吊基础埋置于建筑基础以下，塔身穿过建筑物基础底板采用定制的7.5m长加强节，加强节埋置于建筑物基础内。

根据塔吊基础图纸及承载力要求，为不影响主楼大底板结构尺寸，将其基础定位在R10～R11之间，底面埋设深度为-16.25m，基础平面尺寸为5.6×5.6m，厚度为1.35m，基础所处位置与7根工程桩相交，其中3根贯穿塔吊基础。

对桩身完全贯穿塔吊基础的工程桩，将其在塔机基础厚度尺寸范围内桩身进行破除至锚入塔吊基础100mm，桩身内的钢筋保持完整；在塔吊基础砼浇注完成后进行接长处理，保证满足桩顶锚入基础10cm。

对周边相交工程桩，保持其桩身的完整性，将表面清理冲洗干净，塔机基础筋遇桩身弯折避让。

塔吊基础顶面至主楼底板下40cm部分的处理：为避免塔吊基础对基础底板产生较大反力，该部分应用级配砂石进行夯填。

3.2内爬承重结构

塔吊承重结构必须能承受其在工作状态、非工作状态、整机垂直顶升状态的各种荷载。

本工程内爬塔机所在电梯厅通道两侧的钢筋砼暗柱墙板存在变截面，通道宽度下小上大，且砼等级逐步降低。据此情况，选择并确定采用内爬顶升框架+承重钢梁+钢筋砼大梁的承重系统，承重钢梁与钢筋砼大梁采用埋件连接。详见图二。

对钢筋砼梁及埋件进行设计计算（过程略），并报送结构设计单位进行审核，满足安全要求。

3.3内爬技术

塔机内爬过程排布是内爬塔吊应用的核心内容，塔机的整个爬升过程必须与工程施工进展相匹配，顶升作业时间不得处于工程进度的关键线路上，同时又要满足安全要求及施工需要，因此在施工前的方案编制中必须进行缜密考虑。

本工程塔机顶升次数为10次，顶升框架位于3、8、13、18、23、28、33、38、43、48、53层，排布每一次固定位置都确保上附着点（楼层）处于第6、7加强标准节高度范围内。

塔机的内爬顶升作业在附着层楼面上1～2层结构混凝土完成后上层竖向钢筋施工时进行。顶升提前一天开始进行准备工作（包括上附着点楼层的承重钢梁安装就位焊接、中间附着点楼层顶升机构安装就位等），第二天在施工作业层的材料吊运完成后进行顶升作业，整个过程不超过3小时。

3.4高空拆除

内爬塔机在完成工程施工后处于建筑物顶部，整机在高空解体拆卸除必须按照生产厂商和相关规范的要求外，同时还需充分考虑塔机各部件尺寸重量、拆卸工作面的工况等因素，然后综合选择拆除机械（可选择固定式或行走式屋面吊、独立拔杆），确定拆除方案，整个过程复杂，技术性极强。

本工程内爬塔吊拆除前，其下部两附着点分别位于53层（177.400）和48层（159.930）楼面处，拆除屋面标高为184米，大臂下高度约205米。

3.4.1拆卸方法

经多方案比较确定采用WQ5行走式屋面吊作为辅助工具，将塔吊分段解体拆除，拆除的部件直接由屋面吊放到地面。塔机拆除以后,屋面吊由人工解体，所有部件通过施工升降电梯运至地面。

3.4.2拆卸关键技术

主要包括拆塔屋顶平面布置(路基箱布置、吊点的确定、各阶段塔吊与屋面行走式起重机相对位置确定等)、屋面行走式起重机稳定性试验（吊载试验）、屋面结构承载力的复核等。

1)拆塔屋顶平面布置

根据屋面吊特点及技术参数，结合塔吊及屋面建筑情况进行拆卸辅助机械的布置，屋面吊行走中心线距离塔吊中心距离为6453mm,确定以下吊点：①、屋面吊卸货位置1距离塔吊中心14.65m；②、起重臂拆卸时屋面起重机中心位置2距离塔吊中心16.56m，吊载点距离塔吊中心22.00；③、屋面吊拆卸配重、平衡臂、塔帽、回转、标准节等垂直载荷位置3距离塔吊中心6.5m。

平面布置详见图三。

2)屋面行走式起重机稳定性试验

屋面起重机安装调试完毕后进行重载试验，分别对6.5米、6米作业半径时，静载超载1.25倍，动载超载1.1倍进行吊载试验，离地0.5 m后检查变幅、起升卷扬机构及各部件的结构是否正常，然后带载上下全程运转二次，然后检查变幅、起升卷扬机构的运转及各部件的结构是否正常，在确认一切正常后进行拆卸作业。

3)屋面结构承载力的复核

根据厂商WQ5屋面起重机说明书要求，路基箱基础面的承载力不得小于2T/，屋面设计荷载可达10KN/，无法满足路基箱的承载力要求。现场在路基箱位置设置钢管扣件脚手架进行加固，下方两层楼板承担其余荷载。

结构承载力复核按最不利工况，对屋面吊空载任意位置及拆卸过程中3个吊点位置的结构进行计算，计算简图如图四，过程略。

3.4.3解体拆除

塔吊拆除按照规定的流程进行，过程中塔吊高度经过了三次升降（详见图五），其主要部件拆除如下：

1)塔身标准节拆除

塔吊未拆除时起重臂下端标高约为205m，拆除时必须将其降低至195m左右，即必须拆除四节标准节。标准节的拆除在46、47层之间进行。按照塔吊正常顶升要求完成准备工作，然后进行回顶，在底部逐节将标准节拆除。再将塔吊顶升至48层楼面标高后进行固定，并检查确认所有部件连接轴销全部符合要求。

2)起重臂拆除

拆除前将起重臂根部的主起升卷扬机构、滑轮组及钢丝绳等拆除，减少起重臂整体重量。在塔吊起重臂拆除方向的正下方屋面上设置与屋顶机房层高度相同的钢管脚手架平台，屋面吊运行至吊点2，以6m工作半径在塔吊起重臂重心外设吊点，利用塔身承担部分荷载，将塔吊大臂吊起11.6度后拆除上部拉杆，缓慢将塔吊起重臂一端放置于搭设的平台上。在塔吊起重臂放稳后，将屋面起重机运行至吊点3。起重臂拆卸时根部加1个10t葫芦作为保险，其前部落下后，在大臂根部再加1个10t葫芦，两个葫芦交叉收放，把起重臂全部放置屋面上。然后拆除上部的1个10t葫芦，在右侧远处固定1个10t葫芦，在此10t葫芦和WQ5屋面吊共同作用下，把起重臂全部拖至屋面上，然后分段解体至最小单元，在屋面卸货1点吊下放到地面。

3)回转机构及塔吊标准节拆卸

由于屋面吊臂长限制，在前述塔机部件拆除后，须将塔吊降低方可进行拆除。

在48层利用塔吊顶升系统将其回顶2～3个行程，然后进行回转机构及塔吊标准节拆卸。

施，并且在实施中严格执行。

初始固定式塔机安装：严格按照施工方案及厂商说明书进行，安装流程不得颠倒。塔机方向正确；部件吊装按照设计的吊点；起重臂安装前必须先安装规定数量的配重；自升前先进行配平，配平后禁止回转起重臂、移动小车、进行起升(上升或下降)等，过程中由专业技术人员现场指导监督实施。

内爬顶升：准备工作中的各附着楼层的平面定位经过技术复核；附着承重结构的水平度符合要求，连接螺栓紧固到位，焊接经过检查确认；顶升前配平检查，天气确认（风速不得超过60km／h）；顶升时上中下作业人员对讲机设专用频道保证畅通，遇顶升阻力过大立即停止检查，排除后方可继续作业；顶升完成后立即进行固定，全面进行检查（特别是附着固定装置、垂直度、接地装置），填写顶升记录，验收符合要求后交付使用。

拆卸：严格执行拆卸方案，进行建筑结构加固，屋面吊组装后进行试吊、重载试验、验收合格，起重臂拆除设置保险，部件吊运至地面设置缆风绳等。

使用：设置专线进行供电，系统配置符合临时用电规范；配备专业指挥人员，设置专用频道，保证通讯畅通；严禁超载，大风、大雾、雨雪天气停止使用；由专业人员定期进行检查、维护保养，填写记录等。

5、结束语

本工程通过内爬塔吊技术的应用有效克服了外敷式塔机对施工影响大、投入大、有效覆盖面小等问题，解决了施工中的大量材料的吊运，缩短了材料运输时间，施工作业效率大幅提高；同时在使用中经过严谨的设计计算确定技术方案后实施，过程中关键部位或过程严格控制，使用安全风险得到有效控制，整个应用过程未出现安全问题，也未对建筑结构造成任何不利影响。

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