高层建筑施工群塔作业防碰撞技术案例分析

赖吉洋，蓝若天，李义恒，林益帆

（1、中建四局华南建设有限公司 广州510663；2、中国建筑第四工程局有限公司 广州510665）

1 工程概况

某住宅项目建筑面积489 400 m2，占地面积127 000 m2，地下1 层、地上32 层，地下室层高6 m、地上首层5.2 m、标准层3 m 层高，建筑高度99.20 m，共有15 栋高层住宅、15 栋别墅、1 栋商业楼、1 栋幼儿园组成。为满足现场施工需要，共布置了14台塔吊。而在本项目西南面紧邻的有一在建学校项目，其建筑物主要为高度20～30 m 的教学楼、实验楼、宿舍楼等，共布置了5台塔吊。

本项目楼层高度相近、布置的塔吊数量多、交叉作业区域多，从图1 来看，项目对学校呈半包围状，且临近红线的10#、11#、12#、13#、17#、18#、19#住宅楼距学校项目的建筑物仅24 m，两个项目同时在建，与之交叉作业情况也较多，塔吊的防碰撞管理存在一定难度，施工单位对塔吊使用各阶段、环节进行分析，确保塔吊安全使用。

2 平面策划阶段

图1 塔吊平面布置Fig.1 Layout of Tower Cranes

在布置塔吊时，除了满足现场施工需求，遵照《塔式起重机安全规程：GB 5144-2006》“两台塔机之间的最小架设距离应保证处于低位的塔机的臂端部与另一台塔机的塔身之间至少有2 m 的距离”、“塔机的尾部与周围建筑物机器外围施工设施之间的安全距离不小于0.6 m”［1］的规定外，还应考虑塔吊安拆时，周围建筑物是否对大臂和平衡臂的升降形成障碍。

另外，塔吊应尽可能覆盖本项目施工范围，避免靠近用地红线［2］，一是考虑充分利用塔吊、提高使用效率、方便现场施工，二也是从安全使用角度出发，若覆盖红线外过多，易受红线外施工限制，施工进度一旦超过本项目，红线外建筑物高度超出塔吊大臂，则塔吊大臂存在与该建筑物发生碰撞的风险。

本项目12#住宅楼先于学校实验楼开工，12#楼塔吊为“中建”牌TC6013 型，最大独立安装高度为41 m，实际初始安装高度为34 m，原计划在8 层安装第一道附墙。受项目资金不到位影响，12#楼停工2 个月，期间学校实验楼正常施工。12#楼复工后，施工至结构6层时，实验楼的施工进度大大超出预期，12#楼塔吊大臂已制约实验楼的结构施工，顶升工作迫在眉睫，否则将影响实验楼进度，对其他项目造成影响。但由于两台塔吊大臂垂直距离仅5 m，若12#楼塔吊顶升一个标准节（即4 m）达到最大独立起升高度41 m，则必然存在大臂碰撞隐患，如图2所示。

图2 塔吊垂直关系示意图Fig.2 Schematic Diagram of Vertical Relationship of Tower Cranes

由于打乱了一般塔吊从高到低、依次升节的次序安排［3］，需调整12#楼塔吊附着方案，在5层提前安装1道临时附着，随后根据说明书顶升6个标准节至60 m，待8 层结构混凝土强度达到设计要求后，安装原计划的第1 道附着。然后将5 层的临时附着拆除，安装在14 层作为第2 道附着，后续的附着按原计划进行。此方案在确保安全、进度的前提下，不增加塔吊附着数量，为比较经济的方案。

3 关注第1道附着位置

本项目2#、3#、12#、13#楼均为地下1 层、地上32 层结构，户型大体相似、总高度一致，4 栋楼平面上呈四边形分布，先后间隔1 个月陆续开工，各布置了1 台60 m 臂长塔吊，四台塔吊交叉重合区域较多，如图3所示。

按塔吊使用说明书，各台塔吊均可在8、14、20、26、32 层安装附着。但结合平面布置情况，若按此方案，当塔吊达到最终安装高度时，4台塔吊大臂几乎在一个水平标高，垂直距离无法满足《塔式起重机安全规程：GB 5144-2006》的要求。因此，在安装第1 道附着时，应对附近塔吊进行综合分析，首先从塔吊最终安装高度入手计算［4］，然后结合说明书以最经济附着方案，依次往下排列附着点位置，规划好第1道附着位置并及时安装，在不增加附着数量，选择较经济的方案的同时，消除后期塔吊大臂碰撞隐患。

图3 局部塔吊平面位置示意图Fig.3 Schematic Diagram of Plane Position of Local Tower Cranes

4 注意外架悬挑层位置及施工进度配合

本项目高层住宅标准层工期约为6 d/层，在4 层以上搭设型钢悬挑脚手架，一次悬挑高度为18 m，立杆长为6 m，接长采用对接方式。

塔吊初始安装高度为40 m，按照《施工现场机械设备检查技术规范：JGJ 160-2016》规定，“对小车变幅的塔机，当吊钩装置顶部升至小车架下端的最小距离为800 mm 处时，应能立即停止起升运动，但应有下降运动”［5］，此起升限位加上吊钩高度、钢丝绳长度及所吊材料设备，大臂下端距吊物下端至少8 m，如图4所示。

图4 塔吊与脚手架垂直关系示意图Fig.4 Schematic Diagram of Vertical Relationship between Tower Cranes and Scaffolding

根据塔吊使用说明书，第1 道附着可以安装在8层墙柱。当主体结构施工至9 层梁板时，由于外架防护高度至少超出作业面1.2 m，因此所吊运的材料设备无法顺利放置在作业面，只能冒险、在外架上开口让材料设备进入，存在一定安全风险，而遇到体积更庞大的布料机时，更是无计可施。

考虑到混凝土强度的增长龄期，一般在8 层墙柱浇筑7 天后才能达到混凝土的强度要求，即最早要在10层梁板浇筑完后才能安装附着杆。此时，也必然会出现第二悬挑段的立杆与塔吊大臂碰撞的问题。而外架悬挑段高度一般与塔吊附着点的距离相同均为18 m左右，所以，每一道附着位置均会出现类似问题。群塔安装最重要、最关键的阶段为群塔附着、加节、顶升阶段［6］。因此，在拟定脚手架方案时，应综合考虑塔吊的构造使用、现场的施工进度配合情况，通过调整悬挑层位置或者悬挑段高度，也可以通过调整附着点位置或者间距，选择经济性较好的方案，减少因各专业、工种配合不到位造成的进度延误，同时也避免塔吊碰撞施工材料、设施的隐患。

5 总结

除了上述情形外，消除群塔碰撞隐患，还可以采用截短塔吊大臂、安装塔吊集群安全作业智能控制系统等技术措施［7］，在现场管理上遵循“五让”原则（后塔让先塔、低塔让高塔、动塔让静塔、轻塔让重塔）［8，9］。本文仅以本项目布置的一种型号的塔吊进行论述，实际施工中，由于各台塔吊型号不一，其标准节长度、独立高度、自由高度、附着高度等可能存在差异，会遇到更多的问题［10］。笔者认为，塔吊布置是一项综合性较强、对土建技术人员的要求较高的工作，要求对塔吊的构造、现场策划有一定的知识及经验储备，其关键点在于保证安拆及使用安全、避免平面位置和垂直高度上的碰撞，同时满足现场使用，达到经济效益较大、施工进度较快。