超高层建筑核心筒狭窄井道内爬式塔吊施工技术

中国建筑第八工程局有限公司天津分公司 天津 300452

1 工程概况

天津和黄地铁广场工程（图1）位于天津市和平区南京路，包含1 栋办公楼、3 栋公寓楼、商业裙楼及4 层地下室，工程总建筑面积326 959 m2。办公楼及公寓楼为超高建筑，结构形式为型钢混凝土组合结构。办公楼共53 层，总高度为257.55 m， A、B、C共3 栋公寓分别为57 层、53 层、49 层，总高度分别为191 m、179 m 、168 m。

图1 天津和黄地铁广场工程现场平面

2 塔吊施工总体部署

本工程结构形式为型钢混凝土组合结构，即劲性型钢混凝土墙柱+钢筋混凝土梁，钢结构施工需与混凝土结构交替同步施工，核心筒与周边结构同操作面施工，且核心筒周圈与型钢柱连接的钢筋混凝土梁密集，因此外挂式塔吊无法用于本工程。本工程4 栋塔楼施工全部选用内爬式塔吊（筒称内爬塔）进行塔楼垂直运输工作：公寓楼A为H20/15型塔吊（臂长30 m）、B为H20/15型塔吊（臂长35 m）、C为H20/15型塔吊（臂长35 m）及办公楼D为K50/50型塔吊（臂长40 m），塔吊安装在各塔楼电梯井道内，其位置见图1。

3 内爬塔工作原理及参数确定

3.1 内爬塔工作原理[1-6]

内爬塔相对普通外附塔区别在于，外附塔基础坐落在地面上，随楼层升高增设标准节以提升塔吊高度、增设扶墙装置以减小塔身高细比。

内爬塔高度一定，即采用2 套爬升框架对其固定，其中1 套爬升框架设置于内爬塔底座（专用加强节）位置，作为内爬塔基础，另1 套爬升框架设置于塔身某一标准加强节中部，作为塔身的水平约束。

塔吊每次爬升时，自下向上的第3套爬升框架及型钢梁必须安装到位，且第3套爬升框架及型钢梁所在楼层结构梁板（指顶板）混凝土强度等级必须达到方案设计强度等级（C30），方可进行爬升作业。

3.2 塔吊爬升流程

将塔吊调至平衡状态→采用第2个爬升框架与第1个爬升框架将塔吊垂直度进行复核→第3个爬升框架与塔身加固（确保垂直度及爬升四周约束）→松开第1个爬升框架（第1次爬升时可视塔吊基础为第1个爬升框架）→第2个爬升框架位置进行油缸顶升，至加强节从第2个爬升框架爬升到第3个加强节位置→固定第2、3 个爬升框架至工作状态，并调试

3.3 塔身加强节确定

考虑塔吊购买成本，根据内爬塔爬升原理、一般工程楼层高度，确定工程所用内爬塔标准节选用1个长1.5 m专用加强节（第1节）、1～2 个长3 m标准塔身加强节（约束爬升框架位置）、多个长3 m普通标准节（根据塔吊独立高度确定）。

综合考虑群塔作业安全，确定本工程公寓楼塔吊需同步爬升，故塔吊加强节位置均按最矮塔吊计算：公寓楼加强节位置第6节；办公楼加强节位置也为第6节，考虑办公楼楼层高度变化较大（避难层），第5节亦采用加强节，以备爬升高度调整。

3.4 爬升框架位置确定

由于塔吊加强节位置已确定，且塔吊第1次爬升前专用加强节固定在基础底板之上，则第1个爬升框架位置即为标准加强节中间位置。

根据内爬塔加强塔身节位置确定相邻两爬升框架间距离，专用加强节高度/2+加强节间标准节总高度+标准加强节高度/2±专用加强节可调节高度，则：

（a）公寓楼相邻两爬升框架间距离=1×1.5/2+4×3+1×3÷2±0.75=14.25±0.75 m；

（b）办公楼相邻两爬升框架间距离=1×1.5+3×3+1×3÷2（+3）±0.5=12（15）±0.5 m。

4 内爬塔施工要点

4.1 基础底板施工

工程基础底板在公寓楼塔吊位置设有集水井，削弱了塔吊基座的锚固，故对此部位进行加筋、集水坑内浇筑混凝土等加强处理，具体处理措施如下：

（a）基础底板施工阶段对此部位集水井上口增配钢筋，集水坑内增加浇筑与底板混凝土同强度的混凝土。为便于后期集水坑内混凝土的拆除剔凿[7]，在基础底板混凝土与增加浇筑混凝土接触面设置快易收口网分隔；

（b）当塔吊向上爬升离开底板后，剔凿拆除集水坑位置增加的钢筋和混凝土，恢复原设计集水坑位置及几何尺寸。

4.2 内爬塔爬升框架及型钢梁位置结构加强

根据内爬塔作用力特点，将砌体填充墙变更为钢筋混凝土墙体，变更后的混凝土墙从基础底板上皮开始至最后一个爬升层的顶板全高范围内通长设置，形成承担塔吊竖向压力的混凝土支撑柱，如图2、图3所示。由于办公楼塔吊较大，其工作状态扭矩较大，为保证塔吊运行安全，在新增混凝土柱一侧对称增设可调顶撑。公寓楼标准层塔吊爬升为5 层爬升1 次，则塔吊的竖向作用力将由连续5 层电梯门洞上口的结构梁共同承担。由于原设计混凝土梁按当前层砌筑墙体荷载考虑，施工中对爬升层顶部的结构梁进行加筋处理。

图2 核心筒新增混凝土支撑柱

图3 办公楼核心筒新增混凝土支撑柱及顶撑

4.3 井道宽度不足预留洞处理

在公寓楼位置，由于电梯井道宽度不能满足塔吊爬升框架的安装，公寓楼核心筒墙体及新增混凝土支撑柱在爬升框架位置需预留3 490 mm×1 500 mm洞，如图4所示。

图4 墙体预留洞

对核心筒墙体预留孔洞位置进行补强处理，具体处理措施为：洞口上部及两侧增加4C25钢筋，钢筋两端按规范长度锚入结构中[8]。核心筒预留洞混凝土浇筑前在洞口顶部埋设注浆管，混凝土浇筑后，对顶部施工缝进行注浆处理。

4.4 爬升框架不在结构梁板位置处理

裙楼范围内个别楼层型钢梁不能正好落于结构梁板之上，而是安装在梁板以上某一高度处的柱、墙上，如此导致新增混凝土柱失去顶部约束，无法抵抗塔吊工作时产生的巨大扭矩，故在此部位爬升框架下型钢梁锚固端的支撑柱位置增加200 mm×1 500 mm支撑梁，支撑梁两端锚入电梯井道两端墙体中，如图5所示。待此爬升层爬升框架取消，并将爬升框架位置的预留洞口浇筑后，将影响电梯门洞口的支撑梁破除。

图5 爬升框架不在结构梁板位置时加梁

4.5 爬升层结构梁板中空处理

办公楼第2个爬升层的型钢梁位于2层梁板向上高1.8 m处核心筒增设的支撑柱上，此部位电梯前室结构楼板中空，支撑柱无法抵抗塔吊工作时产生的巨大扭矩。经研究，此部位增加水平钢支撑，以此将型钢梁的水平作用力传递给梁板承担，如图6、图7所示。

图6 型钢梁加固平面

图7 型钢梁加固剖面

5 内爬塔拆除

根据结构封顶时间先后，本工程公寓楼内爬塔拆除顺序为C栋→B栋→A栋。内爬塔拆除采用常规拆除施工工艺。

由于办公楼内爬塔自重较大，需采用大型（200 kN）屋面吊对其拆除，大型屋面吊需采用中型80 kN屋面吊对其拆除，然后采用扒杆将中型屋面吊拆除。

6 结语

本工程采用内爬塔机，确保了裙楼地下室全面展开施工；塔吊通过塔身加强节的位置确定，降低了塔吊购买成本；通过详细、合理的土建配合，确保了内爬塔的准确爬升、安全稳定的工作；通过塔吊拆除优化等施工技术，确保了内爬塔的安全、快速的拆除，缩短了工期、减小了安全风险。