装配式建筑塔吊原位转换施工技术研究

刘洪刚，吕善勇，王冠楠，周正夫，马素萍

(1.中国建筑一局（集团）有限公司，北京 100161；2.安徽省第一建筑工程有限公司，安徽 合肥 230031)

1 工程概况

合肥市某项目建筑面积约26 万m2，主楼层高18 层～33 层。本项目是以装配式高层共15 栋单体为主体，辅以传统建筑形式的商业楼、幼儿园、地库等大型民生工程和重点项目。抗震设防烈度为七度，高层住宅楼主要为装配整体式混凝土剪力墙结构，连接方式采用钢筋套筒灌浆连接技术。项目整体预制率约52%，主要的预制结构有预制剪力墙、PCF板、叠合板、预制阳台和预制楼梯。

地下室基础为基础梁+承台+筏板形式，地下室共两层，加强层为3 层～5层，均为现浇钢筋混凝土结构。选取8栋层高33 层，加强层为5 层的主楼，采用筑塔吊原位转换施工技术。考虑到地下室覆盖问题，加强层以下主要采用QTZ60 系列塔吊，臂长60m，现场淤泥层深度较深，为确保使用安全采用四桩格构柱承台，使用时间平均约7 个月。加强层以上为满足预制构件吊装需求进行塔吊原位转换，采用TC70 系列塔吊，臂长降低为30m～40m。

2 技术特点

在基础、地下室及主体加强层现浇结构施工阶段安装小型号塔吊，用以钢筋、模板、架料等材料运输。在装配式结构施工阶段拆除小型号塔吊，安装大型号塔吊，用以装配式构件安装吊运。

在同一塔吊基础承台进行塔吊型号及臂长原位转换，解决大型号塔吊功能严重溢出的问题，有效节约施工成本，实现经济创效。

在地下室施工阶段，考虑周边地下室覆盖范围，往往需采用长臂塔吊。而主楼施工阶段对臂长需求量较小，通过塔吊转换，减小塔吊臂长，有效解决群塔防碰撞问题，提高施工安全性。

3 工艺原理

根据现场地基承载力、水文土质、土体分布情况等因素，采用钻孔灌注桩+钢格构柱或PHC 预制管桩等方式进行地基处理。通过深化设计及厂家加工，将小型号塔吊安装所需的基础预埋节与大型号塔吊安装所需的基础预埋节，采用双预埋节内嵌连接形式加工成一体，按照大型号塔吊进行承台基础尺寸、配筋设计，设置于同一基础承台。实现在同一基础承台中进行塔吊型号及臂长转换，装配式建筑塔吊转换预埋节构造效果，见图1所示。

图1 装配式建筑塔吊转换预埋节构造效果图

4 操作要点

4.1 施工准备

根据装配式结构设计图纸及构件拆分图，分析预制构件重量分部情况，确定装配式结构吊装施工阶段所需的塔吊型号、吊运位置、塔吊臂长、数量等。塔吊定位需考虑后期附墙安装因素。

根据建筑结构设计图纸、大型号塔吊定位情况，确定基础、地下室及主体加强层现浇结构施工阶段所需的塔吊型号、塔吊臂长、数量等。

按照大型号塔吊设计基础承台，确定基础承台尺寸、高度、配筋、混凝土标号等。

确定小型号塔吊、大型号塔吊基础预埋件规格、尺寸、材质等参数。

确保小型号塔吊、大型号塔吊基础顶标高在同一平面上。

经设计单位复核确认后，由符合资质的厂家进行深化设计、生产加工。通过连接焊接等形式，将双预埋节内嵌连接加工成一体。

编制专项施工方案，按要求组织专家论证，按照审批后的专项施工方案进行施工。装配式建筑塔吊转换预埋节构造平面及立面示意图，见图2所示。

4.2 地基处理

装配式建筑施工中，因预制构件重量较大，对地基承载力要求较高。为满足抗倾覆验算，可结合项目情况，采用四桩格构柱承台或四桩PHC 预应力管桩承台等形式。

根据大型号塔吊吊运预制构件时最不利工况下，进行基础承台抗倾覆力矩、柱脚最大拉压力和水平力、钢板强度、焊缝应力等验算。

设计深化后，由符合资质的厂家进行深化设计、生产加工钢格构柱或PHC预应力管桩。

以采用四桩格构柱承台为例，现场应依次进行场地平整、测量定位、钻孔灌注桩施工、插入钢格构柱、挖出格构柱顶端、基础承台施工。

灌注桩钻机施工时，需放出准确的桩位线，在桩位点打300mm 深的木桩或钢筋桩，桩上标定桩位中心，并采用“十字栓桩法”做好标记，并加以保护。

测量结果经自检、复检后，报请监理复核，复核无误，并签字认可，后方可施工。

钻孔管灌注桩成孔过程中严格按照规范要求、施工方案控制沉渣等，钢筋笼入槽时应避免与孔壁进行触碰。

混凝土浇筑时，应控制配合比、过程中严格控制浇筑速度，防止断桩。

格构柱插入灌注桩时，格构柱四周要加密箍筋与灌注桩钢筋绑扎成一体，格构柱插入灌注桩内的长度由设计确认。

格构柱放入灌注桩时，要保证格构柱的位置准确，格构柱垂直度控制在1/1000以内。

钢格构柱焊接连接按现行标准《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）执行，焊接标准按二级焊缝验收。

4.3 基础承台施工

先进行基础承台垫层施工，达到强度后在混凝土垫层上进行转换预埋节的定位防线。

采用汽车吊进行转换预埋节的吊运，就位安装，确保位置、标高安装准确。

转换预埋节校正核对无误后，开始安装基础承台钢筋、模板安装，模板可根据现场情况采用砖模或木模。

钢筋及模板安装完毕后，进行现场验收，验收通过后进行混凝土浇筑。浇筑过程中须确保不得扰动转换预埋节，转换预埋节不得产生移动偏位。

浇筑完成后，按要求进行基础承台养护。四桩格构柱承台立面及平面构造示意图见图3。

图3 四桩格构柱承台平面构造立面示意图

4.4 小型号塔吊安装使用

安装塔机时基础混凝土应达到80%以上设计强度，塔机运行使用时，基础混凝土应达到100%设计强度。

塔吊安装方案中，应确定所需汽车吊的型号及运输线路，确保塔吊安装时，汽车吊支腿部位地面承载力符合要求。

依次进行安装底座、安装基础节和加强节、安装套架、安装回转总成和驾驶室、安装回转塔身、安装平衡臂第一节及起重臂第一节、安装平衡臂第二节及起升结构、安装第一块平衡重、安装剩余起重臂和变幅小车、安装剩余平衡重、安装起升钢丝绳和吊钩、接通电源试运转、升节至独立高度。

标准节上的连接螺栓必须拧紧，合格率100%。每台塔吊安装后必须测量垂直度，垂直度应＜4/1000，对垂直度不符合要求的塔机，立即进行整改。

安装过程中要注意轴销、开口销的正确安装，防止轴销、螺杆、螺帽、榔头、板手等物件高空坠落。

每次顶升接高加节不宜太多，一般总高度控制在基本高度的80%左右为宜，后续顶升应遵循先附墙后顶升加节的原则，每次顶升在1天内完成。

在塔机首次安装完毕后，应进行一次全面检查与调试，检查各联接部位（爬梯、护栏等）的可靠性，润滑情况，对各安全、限位装置的可靠性、灵敏度等进行整机试验，确定无问题后，通知施工单位组织安装、监理、租赁单位进行综合验收。

采用塔机防碰撞安全监控系统，每台塔机上的主控制器在对塔机状态（包括塔机转角、半径等）进行实时检测的同时，通过无线数据传输将同一施工环境下相互关联的塔机组成一个信息网络。每个塔机的状态信息在各塔机之间进行传递，主控器将本塔机信息和网络中的其他塔机的信息进行处理，实现危险工况的报警及运行控制。

4.5 塔吊转换及使用

在基础、地下室及主体加强层现浇结构施工阶段安装小型号塔吊，用以钢筋、模板、架料等材料运输。

在装配式结构施工阶段拆除小型号塔吊，进行塔吊原位转换，安装大型号塔吊，用以装配式构件安装吊运。

确定小型号塔吊拆除及大型号塔吊安装所需汽车吊的型号及运输线路，确保塔吊安拆时汽车吊支腿部位地面承载力符合要求。安拆路线如需经过地下室顶板时，则需对地下室顶板进行顶撑等加固处理。

按照塔吊安装方案及塔吊使用说明书进行大型号塔吊安装，安装后按要求进行整机调试，确定自检无问题后，通知施工单位组织安装、监理、租赁单位进行综合验收。

4.6 塔吊拆除

塔吊使用完毕后，进行塔吊拆除，确定塔吊拆除所需汽车吊的型号及运输线路，确保塔吊拆除时，汽车吊支腿部位地面承载力符合要求。运输路线如需经过地下室顶板时，则需对地下室顶板进行顶撑等加固处理。

塔吊拆除作业区影响范围应设安全警戒线，工地派专人把守，非有关人员不得进入警戒线，专职安全员应随时检查各岗人员的安全情况，夜间作业，应有良好的照明。

塔吊拆除作业之前，组织学习塔吊拆除安全技术方案，对班组作业人员进行技术方案交底，对分项工作内容、技术要求、安全措施以及注意事项等进行单独交底。

作业人员必须经过培训考核合格，司机、吊装指挥、电工及检验人员要持证上岗。进入作业现场必须戴安全帽，高空作业时要系好安全带，穿防滑鞋，冬季、雨季应采取防滑措施。

塔机在降节过程必须锁住回转制动器，禁止做回转动作。四级以上大风、大雨、大雪、大雾等恶劣天气禁止高空拆除作业。

5 安全管理要点

建立健全施工现场安全管理规章制度，安全监控保证体系，并认真贯彻执行。

转换预埋节的规格、尺寸、材质、强度必须符合设计要求，转换预埋节垂直度控制在1/1000以内。

转环预埋节顶部连接塔身标准节部位在塔吊基础承台中上部标高要严格控制，保持水平。

格构柱吊装时垂直度控制在1/1000以内，焊接标准为二级焊缝。

在塔式起重机安装、拆卸过程中，所用钢丝、绳索具、吊钩、吊环、钢丝绳卡、棕绳、尼龙绳等吊装工具，安全系数应不小于5.5。

塔吊标准节上的连接螺栓必须拧紧，合格率100%。每台塔吊安装后必须测量垂直度，垂直度应＜4/1000，对垂直度不符合要求的塔机，立即进行整改。

钻孔灌注桩成孔过程中严格按规范要求、施工方案控制沉渣厚度、标高、垂直度等，钢筋笼入孔时应避免与孔壁进行触碰。

在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。

安装作业之前，组织学习安装（拆卸）安全技术方案，对班组作业人员进行技术方案交底，对分项工作内容、技术要求、安全措施以及注意事项等进行单独交底。

6 技术效益

为类似装配式建筑施工项目提供了技术借鉴及经验参考。

适用范围广、结构设计构造合理、安全可靠，具有较高的推广价值。

7 结语

装配式建筑塔吊原位转换施工技术采用内嵌式双预埋节实现在同一塔吊基础承台进行塔吊转换，解决大型号塔吊功能严重溢出的问题，在满足各施工阶段对塔吊不同吊重需求的同时，有效节约施工成本，实现经济创效。关键技术《一种用于装配式建筑的内嵌式塔吊预埋节》（专利号：ZL202220266745.2）已受理，实用新型专利。为类似装配式建筑项目提供技术借鉴、经验参考，本技术适用范围广，具有较高的推广价值。