基于钢平台的塔吊爬升绿色施工技术

蒲 洋

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

城市中心越来越多的超高层建筑拔地而起，超高层建筑建造技术也日趋成熟。在超高层建筑建造的同时，如何实现绿色施工是业界广泛关注的问题。绿色施工通常指的是在工程建设中实现节能、节地、节水、节材以及环境保护[1-2]。目前超300 m的超高层建筑大多采用钢平台建造技术进行施工。

北外滩白玉兰广场是1栋地处上海北外滩的超高层建筑，地上66层，建筑高度320 m，结构形式为钢筋混凝土剪力墙核心筒＋劲性外框架＋劲性桁架结构。为了加快超高层土建结构施工效率，核心筒施工采用整体提升式钢平台，该钢平台系统具有较高自动化程度，可以保证结构施工的质量和安全；同时可以提供全封闭立体的作业环境，减小作业施工对周边环境的影响。钢平台研发时采用模块化设计方法，以节约材料，实现绿色施工。但在施工过程中，如何处理好钢平台体系与塔吊支撑系统之间的关系是非常重要的。本文基于钢平台施工，介绍了塔吊爬升与钢平台配合施工工艺。

1 整体提升式钢平台系统

整体提升式钢平台系统由5部分组成：超长钢柱爬升系统、钢平台系统、脚手架系统、筒架支撑系统以及模板系统。整体提升式钢平台系统如图1所示。整体提升式钢平台系统通过钢梁组成的钢平台与外挂脚手架相连接，形成全封闭的操作环境，保证工人的施工安全，同时钢平台顶部提供临时的材料堆场[3]。

图1 整体提升式钢平台系统示意

2 塔吊爬升支撑系统

塔吊的内爬支撑系统由上、下2道支撑架组成，其中上道支撑架主要承受水平力，下道支撑架主要承受垂直力和水平力（图2）。每个支撑架包括爬升梁和爬升框。钢平台安装前，利用其他塔吊将本台塔吊所用的钢梁全部吊装至核心筒内，钢梁下铺设钢管，方便钢梁搁置及位置调整。

图2 塔吊支撑示意

塔吊内爬顶升需严格按照以下工序进行：爬升钢梁安装→爬升框安装→内爬顶升前检查→内爬顶升工序→爬升后固定→使用前的检查→再次爬升前最下面一道钢梁的拆卸再安装。

3 工程重难点

为了节约施工空间，提高施工效率，在核心筒区域内设置操作钢平台，同时搭配内爬塔吊进行材料吊装。然而施工现场的塔吊标准节距离钢平台最近处仅为300 mm，钢平台与核心筒内剪力墙距离仅为400 mm，如图3所示，这势必会造成塔吊爬升梁在翻转时因为空间不足遇到阻碍，以及在塔吊爬升牛腿设置上与钢平台发生碰撞冲突等问题。

图3 钢平台平面与塔吊布置

4 塔吊爬升与钢平台配合施工工艺

为了更好地发挥钢平台在施工中的优势，推进工程顺利进行。针对以上问题，考虑从调整爬升梁位置、塔吊爬升梁翻转、牛腿构造3个方面对整个钢平台系统与塔吊爬升之间的交叉工艺进行优化，达到绿色施工的要求以及推行应用示范工程的目的。

4.1 爬升梁位置调整

牛腿和爬升梁定位、安装及验收首先应严格执行塔吊厂家提供的“安装技术要求”。由于本工程每个塔吊均有1根爬升梁与剪力墙的间距较小，影响到了爬升梁的正常爬升，在塔吊由固定式转化为内爬式的最初2道爬升梁的混凝土牛腿和剪力墙之间的距离（如图4中云线所示的尺寸标注）应尽可能准确或有正误差，以保证塔吊爬升梁能顺利向上翻转。

图4 塔吊爬升钢梁与墙体间距示意

为保证爬升梁的顺利提升，在满足塔吊垂直度要求的前提下，让塔身稍作倾斜，逐步加大图4中“645 mm”的尺寸。本工程塔吊2道支撑框高度约13.5 m，根据2/1 000的垂直度要求，分别在塔吊第2次爬升和第3次爬升时，将第5层和第8层的混凝土牛腿向南偏移20和40 mm，将645 mm的尺寸增大至685 mm，如图5所示。在尽可能满足安全规范[4]的同时，为塔吊爬升梁的翻转吊拉提供操作空间。

图5 需要偏移的牛腿位置示意

4.2 塔吊爬升梁翻转方法

塔吊爬升梁单根质量约9 t，采用2个10 t卷扬机安装。在钢平台底部主梁（图6）上表面固定卷扬机，将爬升梁提升到安装位置的高度，再用2个10 t手拉葫芦将爬升梁安装到位。

图6 塔吊爬升梁和钢平台底部主梁相对位置示意

爬升钢梁翻转共采用4台卷扬机，分别布置在2台塔吊的一侧，钢平台底部主梁位置处，避免卷扬机工作时对平台产生扭矩，对其造成不利影响。其中卷扬机和滑轮具体布置分别如图7和图8所示。

图7 卷扬机布置平面

图8 滑轮布置平面

钢梁吊装采用1个双轮吊环型滑车作为顶部固定滑轮，采用1个单轮闭口吊钩型滑车作为钢梁上的动滑轮，滑轮工作简图如图9所示。离卷扬机较近和较远的钢梁吊装方法分别如图10和图11所示。手动葫芦布置在底部钢梁的下方，如图12所示。

图9 滑轮工作简图

图10 钢梁吊装1

图11 钢梁吊装2

图12 手动葫芦布置示意

4.3 钢牛腿与混凝土牛腿组合构造

如图13所示，牛腿的尺寸选择往往受到钢平台整体提升轨迹与墙体距离的限制，这一情况在本工程中尤为明显。在现场施工中，钢平台与墙体最近处仅为400 mm，远不能满足塔吊爬升梁安全搁置的焊接长度要求，因此普通的牛腿预制做法在本工程中并不可取[5-7]。经过计算分析，最终采用预制混凝土牛腿与后焊接钢牛腿的组合。

图13 塔吊爬升梁牛腿示意

钢牛腿、混凝土牛腿和埋件构造示意见图14。厚墙牛腿承受竖向力为2 825 kN，钢结构部分和混凝土部分按比例分配，混凝土牛腿承担1 113 kN的竖向荷载，钢牛腿承担竖向荷载为1 712 kN。各项强度均满足规范要求，既保证了钢平台提升不与牛腿发生碰撞，又确保塔吊爬升梁搁置的安全性。

图14 钢牛腿、混凝土牛腿和埋件构造示意

5 结语

以上海北外滩的超高层建筑为例，介绍了核心筒结构中钢平台模板系统与塔吊支撑系统。通过调整爬升梁位置、爬升梁翻转方法、钢牛腿与混凝土牛腿组合构造，最终形成了塔吊爬升与钢平台配合施工工艺，提高了核心筒区域内的施工效率，同时也避免了爬升梁与钢平台和剪力墙之间的碰撞，提高了施工安全性，实现了绿色施工的目标。