新型“爬式”架桥机在大型仓储建筑施工中的创新应用

2020-02-03陈万里吴坚荣

建筑施工 2020年10期

陈万里余震吴坚荣

中天建设集团有限公司浙江杭州 310008

随着大型仓储项目的不断增加，大跨度超重梁吊装逐渐成为施工中常会遇到的情况。传统塔吊及汽车吊的吊装工艺施工成本高、安全隐患大、施工进度慢，因此急需探索一种新的吊装施工机械及方法来解决这一难题。新型“爬式”架桥机的应用成为这一领域的技术突破，极大提高了吊装效率及安全性，是一项重大的技术革新[1-8]。

1 项目背景

嘉浩冷链物流基地项目总承包工程为大型仓储物流项目（图1）。项目由3个仓库组成，主体共2层，局部4层。一层为钢筋混凝土框架结构，层高为10.64 m；二层为钢结构排架，二层梁板全部采用PC构件进行装配施工，所用的PC构件全部在施工现场进行现浇预制（其中梁采用原位预制方式，叠合板采用集中预制方式）。

图1 嘉浩冷链物流基地项目效果图

据统计，项目1#库预制梁总量372根，2#库预制梁总量426根，3#库预制梁总量281根；1#库叠合板总量1 386块，2#库叠合板总量1 557块，3#库叠合板总量1 034块。其中以梁质量最重，单根质量最重达15.032 t，吊装难度极大。

若PC梁采用塔吊吊装，塔吊位置选择困难且吊装效率低；同时因构件单个质量大，现场塔吊需大面积布置，数量需求大；市场上大型塔吊供不应求，租赁困难。本项目框架柱密集，同时PC梁采用原位预制，若采用汽车吊进行吊装，则受吊装半径和高度的限制，只能在库区周边运转，吊装效率极低。

针对以上吊装难度大及工期要求紧的突出问题，项目部仔细研究结构设计图纸及仓储项目特点，策划PC结构吊装方案，决定采用定制的新型“爬式”架桥机（架梁机，以下统称架桥机）进行吊装。同时进行了效益初步分析（表1）。

表1 架桥机与汽车吊吊装效益分析（梁吊装）

根据表中数据分析，架桥机虽一次性投入大，但可以重复利用，残值大，以60%残值进行计算，在本工程中架桥机损耗为160万元×0.4=64万元，架桥机综合效益优于汽车吊，在PC梁吊装施工应用中具有良好的经济性。

2 架桥机设计

TPJ20“爬式”架桥机是根据本项目独立柱间距、PC梁尺寸、质量等具体施工要求设计的专用架桥机。

架桥机设备主要由底盘、回转机构、主梁、提升机构、牵引机构、前后支腿、配重以及电气系统组成。底盘由4根支腿（其中2根固定，2根可活动）和底座组成，底盘支撑在墩柱顶上。前、后支腿支撑在已吊装混凝土梁上，用于过孔移位。前支腿是专为倒运底盘支腿和简支吊梁而设计的，是倒退工况时主臂前端的支点。前支腿与主臂前端采用栓接，仅起支撑作用，变跨施工时拆除螺栓更换支点位置即可。

本设备可实现悬臂吊梁360°全回转，架桥机支腿间距11.0～12.5 m，吊臂总长30 m，可以覆盖支撑框架周边一个跨距。设备可以纵向移动过孔（架桥机纵向移位），也可以横向移动变幅（横移变幅过程相当于3次纵移过孔过程，操作基本相同）。架桥机设备图样及模型如图2～图5所示。

图2 架桥机俯视图

图3 架桥机剖面

图4 架桥机底板

图5 架桥机前后支腿

3 整体吊装工艺流程

仓库架桥机施工关键工艺主要为吊梁（简支吊梁与悬臂吊梁）、纵移过孔、横移变幅等动作。

3.1 整体吊装工艺流程

调整架桥机姿态，准备简支吊梁（最远吊梁工况）→前支腿及垫梁锚固支撑墩柱顶上→简支吊装最远处3根PC梁→主臂尾部挂上外部大配重→主臂后退4 m→调整架桥机姿态,准备悬臂吊梁→悬臂工况吊装相邻3个节间框内剩余混凝土梁→卸下外部大配重→底盘及回转机构纵移过孔→主臂向前纵移12 m→纵移过孔结束，调整好架桥机姿态，进入下一个工作循环流程。

3.2 整体吊装顺序设计

第1步：架桥机安装，吊装相邻3个节间框内框架梁。

第2步：完成纵移过孔。

第3步：按照架桥机提梁步骤，依次吊装相邻3个节间框内框架梁。

第4步：纵移过孔并吊装框架梁，完成第1次横移过孔，吊装横移范围梁。

第5步：完成第2次横移过孔，吊装横移前方间框内混凝土梁。

第6步：完成第3次横移过孔，吊装横移前方节间框内混凝土梁。

第7步：横移变幅完成，架桥机调整，准备下一循环。

4 构件吊装工艺流程

4.1 简支吊梁施工流程

施工现场架桥机安装完成或过孔完成即可开始简支吊梁，简支吊梁前需保证柱顶上已完成画线，施工流程为：

1）调整架桥机姿态，架桥机回转结构水平；后支腿底部法兰拆开，下部结构临时固定在混凝土梁上；前支腿支撑在前垫梁上，前垫梁与柱顶钢筋锚固；利用前支腿顶升使主臂基本水平。

2）预制梁起吊，链条走行机构驱动起重小车到前支腿处预制梁上方，卷扬机驱动起重吊钩下放到预制梁上，并与预制梁吊装扁担连接，预制梁两端系上缆风绳，由两人通过缆风绳控制混凝土梁起吊过程中的姿态。

3）卷扬机驱动起重吊钩上升，如上升过程中与柱顶牛腿干涉，则需将混凝土梁旋转一定角度，或者通过链条走行机构驱动起重小车向后走行一定距离，混凝土梁起升到安装高度后，通过起重小车走行以及缆风绳的牵引将混凝土梁调整到安装位置。

4）进行混凝土梁定位、涂胶、安装固定。

5）解除起重小车吊钩，收缩前支腿，使前支腿悬空，解除前垫梁约束。

6）起重小车走行到前垫梁处，将其吊起，向前走行约0.5 m以避开前支腿，再起升到最高处，前垫梁底部支撑拆开放在垫梁内，保证前垫梁不影响旋转过程。

7）解除回转锁定，驱动回转电机使主臂旋转90°，到达另外一个简支吊梁位置；安装好前垫梁支撑，起重小车下放前垫梁并安装好。

8）前支腿支撑在前垫梁上，顶升前支腿使主臂基本水平；重复吊装，吊装第2根混凝土梁；关键操作步骤模型及现场实景如图6～图8所示。

图6 架桥机姿态调整模型

图7 框架梁起吊过程姿态调整模型

图8 吊装过程梁姿态调整实景

4.2 悬臂吊梁工艺流程

1）简支吊梁完成后，收缩前支腿，利用起重小车将前垫梁吊回到起升位置并安装好。

2）起重吊钩钩住前支腿，驱动回转机构，使主臂尾端回转到大配重的位置，拆除小配重与主臂连接，将小配重下放到大配重上并连接好，然后起升配重，使之与主臂连接；此步骤亦可在架桥机过完孔后进行。

3）驱动回转机构，使前支腿回到前垫梁安装位置，将前支腿与混凝土预制梁临时锚固，拆除前支腿上部扁担梁的法兰，收缩前支腿，使之与主臂脱离。

4）连接后支腿底部法兰，并将后支腿垫梁提升100～200 mm。

5）驱动液压走行机构使主臂向后纵移4 m，回转机构位于主臂悬臂吊梁站位处（回转机构中心距主臂后端部13 m），准备悬臂吊梁。

6）梁起吊及安装过程与简支吊梁提升安装过程一致，此处不再赘述。

5 架桥机移位流程

1）悬臂吊梁完成后，旋转架桥机主臂，使大配重到达下放位置，之后吊钩也可钩住支撑架端部后侧，解除配重与主臂的连接，驱动卷扬机将配重下放到地面，解除大配重与小配重的连接，再将小配重升起后与主臂进行连接。

2）驱动回转机构使主臂回正，驱动液压走行机构使主臂向前纵移4 m，回转机构位于主臂简支吊梁站位处（回转机构中心距主臂后端部9 m）。

3）连接前支腿上部横梁，顶升前支腿，使主臂基本水平；支撑后支腿垫梁，并将其与混凝土梁上钢筋锚固。

4）解除底盘中支腿与墩柱顶之间的约束，用千斤顶顶升前、后支腿高约50 mm并承载；连接好柱脚提升装置，拔出锁定销轴，再通过起重小车走行提升柱脚，柱脚提升时可能出现卡阻情况，需用大锤震动以使其顺利提起；柱脚提起后需在柱脚上插入锁定钢筋。解除起重小车上柱脚提升装置的连接，将起重小车开到主臂前端。

5）驱动液压走行机构使底盘纵移到位。

6）连接柱脚提升装置与起重小车，下放底盘中支腿的柱脚并安装锁定，再将底盘中支腿与墩柱顶锚固。每一幅最后一次过孔时，底盘纵移完成后，需将柱脚螺纹拧至无间隙后提升1.35 m或者提升后卸去柱脚下部节段，然后底盘向横移变幅方向旋转90°，此时柱脚提升装置不能使用，需2～3个人利用牵引绳缓慢下放柱脚（或用塔机下放柱脚）。设备在塔机工作区域内时也可不旋转底盘，用塔机提升柱脚即可。

7）用千斤顶将前、后支腿依次卸载，底盘中支腿承载并与墩柱顶锚固。

8）解除前垫梁与墩柱顶约束，收缩前支腿，解除前支腿与前垫梁连接，利用起重吊钩挂起前垫梁，起重小车向前走行约0.5 m后提起前垫梁。

9）解除后垫梁与混凝土梁的约束，收缩后支腿螺杆，使之将后垫梁挂起（利用手拉葫芦协助）。

10）驱动液压走行机构使主臂向前纵移12 m，回转机构位于主臂简支吊梁站位处（回转机构中心距主臂后端部9 m）。

11）用起重小车将前支腿垫梁安装到前方柱顶上；调整主臂位置，使前支腿支撑在前垫梁上，顶升前支腿使主臂基本水平；后支腿垫梁落在混凝土梁上临时固定。

12）纵移过孔结束，进入下一工作循环流程。移位关键流程如图9～图13所示。