群体超高层建筑间大型塔吊转换过程控制及意义

2022-07-18毛文忠马飞燕

建筑施工 2022年4期

毛文忠马飞燕

上海建工五建集团有限公司上海 200063

由3幢或3幢以上的超高层建筑组成的工程项目，在其施工部署时可以系统地考虑多幢超高层协同施工、资源互通，以便统筹安排。随着施工技术的日渐革新，地产开发的规模也大幅度提升，群体超高层建筑项目逐渐增多，使得工程人也愈发重视群体超高层建筑项目的施工组织。

群体超高层建筑项目相对于常规的独幢式超高层项目，有着独有的难特点，且较多的施工内容可根据多幢超高层建筑综合考虑，这对项目成本优化、工期优化等均有着较大的影响。在超高层建筑施工前期，需吊装构件多，构件质量大，因此一般多配备塔吊或起重性能佳的塔吊；但在中后期，超高层建筑高度越来越高，构件却越来越小，对塔吊的机动灵活性要求较高。彭志强[1]提出超高层住宅群塔选型布置设计时应充分考虑工程内外部及各施工阶段塔式起重机间与其覆盖范围内建筑物的协同工作及影响，各单体工程需充分考虑施工进度，按照统一的施工组织部署并严格执行，但未考虑塔吊之间转换的可能性及可操作性。本文基于某群体超高层建筑项目的大型塔吊在超高层项目施工中的初期选型、定位及转换，总结介绍施工过程中的转换要点，综合考虑3幢超高层建筑组成的群体超高层建筑项目，较为深入地探讨其关键工序，可为类似项目提供借鉴[2-7]。

1 群体超高层建筑项目难特点

1.1 工程概况

此群体超高层建筑项目位于甘肃省兰州市，项目由3栋超高层建筑、4栋商业及3层地下车库组成，总建筑面积33.7万 m2，是集办公、酒店、SOHO及商业于一体的大型城市综合体项目，工程建筑设计新颖、功能齐全。

塔楼A：地上为45层，建筑高度230.4 m，地上建筑面积为66 760 m2；塔楼B：地上为54层，建筑高度249.8 m，地上建筑面积为105 884 m2；塔楼C：地上为38层，建筑高度为194.7 m，地上建筑面积为57 067 m2。此项目的3幢超高层建筑均为公用建筑，其距离较近，两两之间距离不大于200 m，是典型的群体超高层建筑项目（图1）。

图1 项目总平面示意

根据抗震设计规范，安宁区为八度抗震设防区，结构形式为型钢混凝土框架——核心筒结构，基础为无桩筏板基础，筏板厚度大面4.2 m，最大深度10.7 m。混凝土标号C45P8。钢筋以四级钢为主，主要为φ40、φ36、φ32 mm，配筋率较高。外框柱、梁及核心筒剪力墙内均有劲性结构，其中外框柱内为十字形钢柱，核心筒剪力墙内为剪力钢板＋H型柱（四角为十字形柱），Q345钢，低区吊件数量较多，吊重大；高区吊件数量少，吊重有所减轻，但吊运高度大幅度增设，吊装效率严重降低。

1.2 工程难特点

1）基础内核心筒位置有较深的电梯井坑，塔吊基础无法直接设置在核心筒内。

2）建筑外轮廓较大，需要较长的塔吊大臂。

3）建筑结构形式决定了塔吊在主体施工阶段需设置在核心筒内。

4）劲性钢柱及伸臂桁架层构件自重大，对塔吊的吊装能力要求高。

5）群体超高层建筑项目一般距离较近，结构形式相同，可综合考虑施工工艺。

2 群体超高层建筑项目塔吊设置、选型

2.1 群体超高层建筑项目塔吊基础定位注意事项

群体超高层建筑项目占地面积大，地下结构复杂，尤其是在基础施工阶段，塔吊林立，各类大型机械穿梭在基坑内。其塔吊定位需综合考虑以下因素：

1）前期以筏板以及地下结构施工为主，后期则以裙楼为辅。

2）以大型塔吊为主，配合小型塔吊。

3）需考虑后期超高层的施工、转换、拆除的便利性。

4）尽量减少重型汽车吊的配合安装与拆除工作，以降低费用。

5）需考虑施工过程中最大起吊构件的质量。

6）需结合场地布置、周边环境综合考虑。

7）需考虑大型塔吊基础的地基承载力情况。

2.2 影响群体超高层建筑项目塔吊型号选择要点

1）劲性柱与伸臂桁架的最大构件质量（分阶段）。

2）劲性柱与伸臂桁架的最大安装高度。

3）混凝土布料机安装使用高度。

4）内爬式塔吊的独立高度。

5）综合考虑外侧爬升式脚手架的吊装要求。

6）综合考虑中后期的应用和塔楼间互相调配。

7）考虑动臂式塔吊与平臂式大型塔吊的优势互补。

3 群体超高层建筑项目塔吊的转换过程及其意义

3.1 群体超高层建筑塔吊的转换过程

为满足地下室施工阶段塔吊全覆盖及塔楼下部楼层钢结构构件吊装起重要求，该工程地下室施工阶段总计安装5台塔吊，塔吊型号、布置位置以及覆盖范围的具体情况如图2所示。

待塔楼进入地上施工阶段，以及图2中深色填充区域地下室出±0 m以后，进行塔吊转换工作。转换后的塔吊型号、布置位置及覆盖范围具体如图3所示。塔吊转换过程如表1所示。

表1 塔吊转换过程

图2 地下室施工阶段塔吊平面布置示意（转换前）

图3 主体施工阶段塔吊平面布置示意（转换后）

由以上可知，本工程A、B塔楼塔吊存在塔吊互转情况，逻辑关系严密，相互制约、影响，因此须同步启动。本工程C塔楼塔吊转换和A、B塔楼塔吊转换无严密逻辑关系，场地等因素制约小，因此可独立启动。

在转换过程中为保证不影响生产进度，应严格控制每台塔吊的拆除、转换、安装时间，以保证每个超高层塔楼的垂直运输能力。

鉴于上述原因，需编制详细的转换计划，并严格落实（图4）。

图4 塔吊转换计划与具体步骤示例

3.2 群体超高层建筑塔吊的控制要点

3.2.1 转换节点的控制

地下室施工阶段须保证塔吊满足塔楼钢结构重型构件吊装的起重要求及对地下室施工区域的尽可能覆盖。因此，地下室施工阶段重型塔吊主要布置于塔楼周边，以保证塔楼区域塔吊的起重能力最大，且塔臂须尽可能地覆盖到塔楼以外的地下室区域。

塔楼周边地下室结构出±0 m，塔楼也同时进入地上结构施工，此阶段塔吊主要服务于塔楼主体结构施工，塔楼周边地下室区域已不需要塔吊覆盖。为避免塔吊随塔楼施工高度的不断增高而升高加节，出于成本考虑，将塔楼周边长臂重型塔吊拆除，并于塔楼核心筒内部安装可随塔楼施工进行自爬的内爬塔吊。

由以上可知，塔吊转换主要受塔楼施工高度及塔楼周边地下室结构施工进度控制，须保证塔吊转换前塔楼周边地下室结构施工完成，且塔楼施工高度不超出塔吊可吊装高度。

因此，制定合理的塔楼及周边地下室结构施工计划是保证塔吊转换工作顺利进行的关键。

3.2.2 转换周期的控制

1）塔吊进出场控制。外部塔吊进场需支付进出场费，且其远距离运输会受到多种突发情况的干扰，如交通状况、雨雪天气等，塔吊转换的工期不可控。基于以上原因，塔吊转内爬时应尽可能考虑使用施工现场已安装塔吊。因此，地下室施工阶段的塔吊选型就应结合塔楼主体结构施工阶段的塔吊选型予以统筹考虑。

2）施工进度控制。塔吊转换工作涉及多个塔吊的拆除及安装工作，且施工现场环境复杂，危险性较高。因此，为避免意外情况的发生，应尽可能地缩短塔吊转换周期。但超高层项目塔楼主体结构施工往往处在控制施工工期的关键线路上，因此塔吊转换工作不应一味追求缩短转换周期，还应结合塔楼施工计划进行通盘考虑，尽可能地减小其对塔楼结构施工的不利影响。如工期和天气等条件允许，出于施工安全及进度考虑，塔吊转换工作一般安排在冬休期更为合理。

3）施工场地控制。超高层建筑一般均规划在繁华市区的密集建筑群中，周边建筑环境、交通环境复杂，施工场地狭小往往是超高层建筑施工面临的共同难题，在塔吊转换过程中的具体体现就是汽车吊难以进入或布置，以及施工堆场、加工场的反复搬移。为解决这一问题，应在前期合理的场地规划、施工规划的基础上，尽可能地考虑利用施工现场已安装塔吊，进行转换过程中的其余塔吊的安装及拆卸，应尽量减少对汽车吊、履带吊的使用。

3.2.3 转换过程控制

塔吊转换过程应着重把控以下3个方面。

1）保证施工安全。塔吊转换工作涉及多个塔吊的拆除及安装工作，危险性较高。若塔吊转换工作未能如愿在冬休期间进行，应采取一定的措施以保证塔吊转换过程中的施工安全。

① 制定塔吊吊装路线，合理组织现场施工，保证塔吊安拆吊装路线下方无密集人员作业。

② 设专人协调、指挥，严格按照既定施工方案组织塔吊安拆。

2）塔楼施工进度。塔吊转换过程应不影响或尽可能少影响塔楼施工，应采取一定的塔楼进度保障措施。

① 制定合理的塔吊安装、拆除计划以及塔楼钢结构吊装计划，于塔吊安拆工作开始前完成阶段性的钢结构吊装工作。

② 制定合理的钢筋加工计划，于塔吊安拆工作开始前完成阶段性的钢筋加工工作。

③ 制定合理的材料倒运计划，于夜间完成次日所需钢筋材料的转运，于日间塔吊安拆休息期间完成钢管、模板等材料的翻转。

④ 制定合理的塔吊转换后的抢工措施，以挽回延误的工期。

3）缩短转换周期。塔吊安装、拆除危险性较高，且施工现场环境复杂，突发情况较多，为保证施工安全及现场施工进度不受或尽可能少受影响，应尽可能地缩短转换周期，可采取以下措施：

① 严格依照施工方案及施工计划落实每日工作。