大型垃圾焚烧发电厂建安工程塔吊布置研究及应用

何志华

[摘    要]社会经济发展人民生活水平提高，资源消耗越来越大，越来越多的城市遭垃圾围困。传统垃圾处理方式为将垃圾运至填埋场填埋，但是垃圾填埋场占地十分庞大，塑料垃圾降解速度极其缓慢，垃圾产生的渗滤液和分解产生的气体对环境二次污染。垃圾焚烧发电是目前主流垃圾处理方式，实现垃圾减量化、无害化、资源化，既避免填埋占地和污染，又利用余热进行发电，一举三得。在环保高要求大环境下，垃圾焚烧发电厂投资将日益增加。

[关键词]垃圾焚烧发电厂;密集;塔吊;吊装

[中图分类号]F426.92 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–03

Research and Application of Tower Crane Layout in Construction and

Installation Project of Large Waste Incineration Power Plant

He Zhi-hua

[Abstract]With the development of social economy， the improvement of people's living standards， the consumption of resources is increasing， and more and more cities are besieged by garbage. The traditional waste treatment method is to transport the waste to the landfill for landfill， but the landfill covers a huge area， the degradation rate of plastic waste is extremely slow， and the leachate and gas produced by waste decomposition cause secondary pollution to the environment. Waste incineration power generation is the mainstream waste treatment method at present， which realizes waste reduction， harmlessness and recycling， not only avoids landfill land occupation and pollution， but also uses waste heat for power generation， killing three birds with one stone. In the environment with high requirements for environmental protection， the investment in waste incineration power plants will increase day by day.

[Keywords]waste incineration power plant; concentrated; tower crane; hoisting

垃圾焚烧发电厂具有布局紧凑、场地狭小及工程量大的特点，因此需要在工程建设阶段考虑布置塔吊进行吊装作业，满足材料设备的垂直运输需求。如何从经济性、实用性上统筹兼顾解决这一需求意义重大。

以宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂三期工程为例。厂区总占地面积：120 766 m2;建筑面积：16万 m2。布置包括焚烧炉：5×850 t/d;余热锅炉：5×109 t/h，4.0 MPa（a）/400 ℃;5条烟气净化处理线;凝汽式汽轮机：3×45 MW，发电机3×50 MW。

有效解决垃圾发电厂建安垂直吊装作业问题并以此增加施工作业面，意义十分重大。

1 主要解决的问题

本工程场地狭小，建筑安装起重量大。解决场地小塔吊布置及选型;解决建筑安装关键路径塔吊的使用;解决塔吊最优化使用问题;解决塔吊碰撞问题;解决塔吊使用安全管理。

1.1 塔吊布置及选型

按三期厂区平面布置图，厂区划分为主厂房区域、综合楼区域、清水池区域三大区域。尤其以主厂房区域最大、结构最复杂、紧凑，85%的工程量集中于此。主厂房长265 m、宽180 m，分垃圾接收卸料跨、垃圾贮存上料跨、焚烧炉余热锅炉汽机跨、烟气处理跨4个部分。根据早期设计及招标合同文件，大件鋼结构、大件设备都布置在除卸料跨外的另外3个区域。梳理主厂房建筑、安装工程量，包括主要大件吊装参数：结构尺寸、起重重量、数量及所在区域（表1、表2），为主厂房作业区域塔吊布置选型提供依据。

根据各专业作业区及重叠部分，建筑钢箱梁布置于汽机房27 m层，上方为锅炉省煤器及炉后烟气区，考虑汽包、大板梁及钢架并兼顾焚烧炉前5台垃圾吊，在锅炉钢架区域布置重型塔吊。

锅炉烟气区域大，钢结构起重吊装作业量大，另GGH单件重量大设备多，此区域考虑重型塔吊。

上料跨区域主要建筑结构，没有大型设备及钢结构，但考虑区域大，优先考虑中型塔吊，臂展当按最大重叠覆盖区域。

考虑具体塔吊的空间位置关系，塔吊设置时要求相互之间的高度差达到规范要求的大于2 m，起重臂与塔身差值要求大于2 m。

1.1.1 塔吊布置

按前面整理的数据，相关塔吊布置如图1所示。①8号、9号炉中间布置一台重塔臂长60 m，10号、11号炉中间布置一台臂长70 m，同时兼顾12号炉钢构吊装作业。②烟气处理区以综合管廊为界左右各布置1台重型塔吊。③上料跨、卸料跨以综合管廊为界左右各布置1台臂长65 m中型塔吊，对垃圾池施工作业区域全覆盖。④其他如综合楼布置2台小型塔吊，清水池、烟囱各布置1台。

1.1.2 塔吊选型

对各区域起重量及大件单重量，作业范围，并采用软件模拟分析吊装分布范围，同时比对经济参数对各塔吊最大起重能力进行确定。烟气处理区域和焚烧炉余热锅炉区域采用64 t重塔，均能满足吊装需求。卸料跨、上料跨建筑用塔吊采用16 t中型塔吊。其他清水池、综合楼、烟囱按建筑需求选型。例如，清水池区域作业面大，采用16 t塔吊，其他均采用6 t小塔吊，最终确定全厂塔吊性能参数。

1.2 塔吊防碰撞问题

1.2.1 防碰撞系统硬件管理

根据高密集布置的塔吊重叠区域，将存在硬碰撞的塔吊起重臂进行空间优化。即将存在起重臂硬碰撞的塔吊处于顶层，同时满足规范要求大于2 m的空间距离要求。解决塔吊实际存在的硬碰撞。为保障塔吊运转的安全，安装防碰撞监控装置，有效解决运行过程中碰撞的可能性。所有塔吊起重臂安装灯带，作为塔吊夜间作业防碰撞监控系统的补充，也增强指挥包括其他人员夜间对塔吊运行状态的可视性。

1.2.2 防碰撞的制度管理

通过编制专项方案管理塔吊防人因及其他因素碰撞，形成具体的塔吊使用作业原则。

（1）同向作业原则。合理安排施工流水段，在两塔及多起重臂交叉区域内尽量避免两塔起重臂相交作业。通过对塔吊起重臂长调节控制，相对减少塔吊起吊幅度，对各塔吊高度加以控制，塔吊起重臂交叉时落差控制在3 m，顶升时按序保持间距顶升，避免起重臂直接碰撞。

（2）低塔让高塔原则。在交叉区域低塔回转前，应观察高塔运行情况，确保不会发生起重臂与该塔钢丝绳碰撞后再运行操作。

（3）后塔让先塔原则。在两塔吊起重臂交叉区域运行时，后进入该区域的塔要避让先进入该区域的塔吊。

（4）动塔让静塔原则。在两塔吊起重臂交叉区域内作业时，在静塔吊起重臂无回转、小车无运行、吊钩无起升，而另一动塔吊起重臂有回转或小车运行时，动塔应避让静塔。

（5）轻塔让重塔原则。在两塔同时运行时，无载荷塔应避让有载荷重塔。

（6）客塔让主塔原则。以各单体以及施工作业的实际工作划分主塔的工作区域，若客塔吊起重臂进入非单体工作区域时，客区域塔吊要避让主区域塔吊。

（7）非运行让运行原则。多塔区域暂未运行和暂停运行塔，将该塔吊起重臂转至相交操作区域外进行适当避让。

（8）吊运控距原则。在两塔吊起重臂临近交叉区域内作业时吊物和另外塔吊任何部位安全距离大于10 m。

（9）暂停和停运原则。暂停和停运时应将塔吊起重臂转出相交操作区域外，将小车运行至起重臂里端，避免无人操作时主钩钢丝绳或起重臂与相邻塔吊起重臂结构互相发生碰撞。

（10）大风停运原则。每台塔吊安装风速仪。大风暂停运行时不得将塔吊回转设置为制动状态并将小车运行至起重臂里端，避免大风造成主钩钢丝绳与相邻塔吊起重臂结构互相碰撞和主钩钢丝绳搀绕。

（11）严格服从指挥的操作指令。严格执行“十不吊”原则。

（12）塔吊司机、指挥固定配置，无特殊原因不得随意更换;指挥未经负责人同意，不得私自换岗，换班必须当面交接。

（13）加强联络、通信管理。对每台单机进行统一编号，塔吊与指挥必须配备对讲机，每台塔吊有其专用的频道，未经许可不得随意更换，确保指挥信号的可靠和准确。

（14）加强指挥管理。指挥发出指令时，应先呼叫被指挥塔吊编号，待该塔吊操作人员应答后方可发出塔吊动作指令。同时，指挥必须时刻注视塔吊吊钩和吊物，塔吊运行过程中指挥应环顾相近塔吊及其他设施，及时指令。

（15）安全专责加强现场动态巡查，发现违章、违规行为及时予以制止和纠正。

（16）劃定各塔吊的施工区域，在塔吊交叉范围内只准一台塔吊工作，在该塔吊未脱离交叉区域前其他塔吊严禁进入;6级以上大风禁止运作塔吊。

（17）所有在施工现场工作的操作司机和指挥，必须熟知施工现场环境，包括塔吊起重臂回转半径内可能出现的安全隐患，如建筑物等。

（18）指挥在发送指令时必须在起吊物体半径5 m内发送，或选择正确的位置并全程跟踪。

（19）司机与指挥配合作业期间，司机必须服从指令，指挥不到位或命令不明确停止作业。

（20）司机有充足的睡眠时间，身体的疲劳能够得到恢复。

（21）高空指挥和地面指挥切换，当吊装物体上升至超出地面指挥视野后，换至高空指挥对讲机与其沟通。

1.3 关键路径建筑、安装塔吊使用冲突协调

以锅炉水压、垃圾池进垃圾、焚烧炉开始烧垃圾、管道吹扫、汽机冲转关键里程碑节点倒推施工计划，并与塔吊使用相关的建筑安装主线影响工期的冲突问题。

建筑与安装塔吊使用冲突主要在卸料跨、焚烧炉余热锅炉、汽机房和烟气处理区。其中又以焚烧炉、汽机房区域最主要，其次烟气处理区，再者卸料跨。

汽机房7～23轴建筑钢箱梁安装工期长，需要1号、9号、3号、4号塔吊配合吊装。主要影响锅炉安装主线。1号、9号作为主力吊机，将能直接吊装就位钢箱梁就位作为后续其他区域钢箱梁临时存放点，定时定点统一作业减少变换工作量，3号、4号塔吊再配合1号、9号抬吊钢箱梁至其他区域安装。行车吊装穿插使用塔吊。汽机房建筑材料进出倒运同样使用1号、9号塔吊，能很好地解决使用冲突问题。

卸料跨建筑材料倒运以5号、6号塔吊为主，减少对3号、4号塔吊使用依赖，垃圾吊、垃圾池桁架吊装用到3号、4号塔吊需做好应对。提前倒运锅炉附件。

烟气处理区1号、9号塔吊早期受热面、钢架作业不饱和，则可以兼顾汽机房建筑材料转运。

1.4 塔吊优化使用

专业交叉施工集中在卸料跨、焚烧炉余热锅炉区，烟气处理区主要施工逻辑问题，交叉少。但塔吊已经超负荷使用，塔吊的合理使用分配很重要。因此，首先确定专塔专用原则，以主线重件吊装为主，再布置汽车吊进行小件吊装进行补充，提高使用率。最大限度地增加作业面，并以此为原则执行。

（1）卸料跨。除卸料跨建筑正常施工，卸料跨垃圾池封顶前应完成垃圾吊就位安装，采用3号、4号塔吊预先存放5台垃圾吊大梁至1号、2号垃圾池，利用垃圾池解决垃圾吊大件到货存放场地问题，在垃圾池封顶前完成吊装就位及安装工作。

（2）焚烧炉余热锅炉区。3号、4号塔吊以焚烧炉、余热锅炉作业吊装为主，完成钢架、汽包吊装。锅炉小件采用汽车吊辅助。

（3）烟气处理区。1号、9号塔上在烟气区出零前作为建筑基础施工转运材料、汽管循环水埋管吊装使用;出零后按施工总平面布置优先作为锅炉受热面组合区吊装转运主力吊机。9号、10号炉烟气处理线在受热吊装完成后进行安装，保证重件吊装到位，批量转运小件、汽车吊辅助吊装。在8号炉、11号炉、12号炉按同样方式，确保塔吊效率。

1.5 现场应用

从塔吊陆续投用开始，项目部按研究规划陆续投入塔吊到施工中。解决了建筑钢筋、架子材料、模板、钢结构转运吊装，解决锅炉钢架、大板梁、汽包、烟气钢架设备及受热面转运吊装，解决汽机行车、除氧器、循环水管道、凝汽器、垃圾吊安装的吊装作业。

2 实现的效益

2.1 提高工效

塔吊布置可以有效增加施工作业面，为施工人员投入提供机械保障。重点大件吊装，量大件小材料转运起到满足需求。

锅炉安装区域再布置25 t汽车吊辅于小构件吊装，真正意义上主辅配合。锅炉大板梁直接吊装到位，8号、9号、10号、11号锅炉汽包到货预先存放至炉后厂房14.5 m层大板梁直接吊装到位。

建筑專业在上料、卸料跨建筑施工塔吊需求更不用说，满足日常钢筋、模板、架子倒运，拆模材料清场，减少人员搬运作业，使建筑施工真正形成施工作业流水。烟气处理区1号、9号塔吊可作为建筑出零施工，解决大区域内吊装提高效率。

将满足汽机专业汽机行车吊装就位，除氧器在厂房封顶前采用预先引入方式，一改以往在厂房端头进行拖运的方式，直接吊装就位高效安全。凝汽器采用烟气处理区域塔吊将模块吊运至D列拖运位置，人员工效得到最大限度地发挥。

2.2 缩短工期

主厂房区域内实现了吊装作业的可达性，吊装死角少。主厂房12号炉汽包重件的吊装作业辅于履带吊可以较好地解决。合理的塔吊配置使综合廊道左边的8号、9号炉与右边的10号、11号、12号炉可以同时施工，材料运输由两侧进出互不干涉，大大缩短工期。

另外炉后烟气修理区出零后作为锅炉受热面组合场，有效利用场地。最后通过已覆盖到汽机房顶的烟气区塔吊转运受热面模块至锅炉区域再由3号、4号塔吊吊装就位。

安装工期累计缩短1.5个月左右，折合建安整体工期缩短0.5个月。

2.3 降低成本

全厂10台塔吊，根据租赁合同价进行汇总，总价1 047万。费用见表3。

按布置较少塔吊（锅炉区域按2台，上料、卸料跨2台，烟气处理区不布置塔吊）用汽车吊、履带吊进行补充。考虑流动式起重机工效，将需再增加2台50 t租期1年、2台100 t租期1年、烟气处理重件考虑临租200 t的重型吊车。按常规经测算汽车吊租赁费比塔吊高20万。

按合同规定投产节点滞后的考核金额，不能按期投产，损失费用将超出塔吊租赁费用。因此，塔吊成本优于常规方案，再加上工期调整产生经济效益，节省及创造的整体价值在200万左右。

2.4 社会效益

本工程塔吊布置的研究应用形成的成果及前景：①作为兼顾经济性和工效的最优布置方案有效解决垂直起重运输需求，保证本项目按期烧垃圾投产，实现工期要求。②提升公司垃圾焚烧发电建安领域的市场竞争力，同时提升公司影响力。③研究的成果进行工程应用实施，促进行业有序良好改进创新。

3 结束语

在保证安全、质量的前提下，本工程合理的起重机械配备、关键路径及施工逻辑的优化、专项施工计划细化、提高施工效率。所有施工起重作业的连续性，有效得到保障。建安施工紧凑有序，减少了整体工程机械费用的支出，为整体达标投产提供有力的支撑，顺利地完成合同规定里程碑节点。在垃圾焚烧发电工程有着相当的指导意义，特别在经过本工程将更突显在大型垃圾焚烧发电厂建安工程领域的优势，作为有实力的施工企业更应将创新转化为生产力在后续的工程施工中。

参考文献

[1] 向晖，吴延凯，马庆吉，等.基于BIM技术的塔式起重机空间定位及选型[J].施工技术，2017（S2）：1236-1239.

[2] 赵宇.塔吊群作业无线组网技术与防碰撞算法研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2016.

[3] 辛明珠.基于BIM技术的塔吊布置规划研究[D].重庆：重庆大学，2018.