先置內爬式塔吊施工工法

《先置內爬式塔吊施工工法》是江蘇省蘇中建設集團股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是錢紅、王亞琦、焦遠俊、周華俊、馮加兵，適用於周邊建築群較密集的高層建築。

《先置內爬式塔吊施工工法》主要的工法特點是技術先進；提高效率；節約成本；安全可靠。

2008年01月31日，《先置內爬式塔吊施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：先置內爬式塔吊施工工法
• 工法編號： YJGF032-2006
• 完成單位：江蘇省蘇中建設集團股份有限公司
• 主要完成人：錢紅、王亞琦、焦遠俊、周華俊、馮加兵
• 套用實例：南京匯達廣場
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）

形成原因

隨著中國的城市建設的不斷發展，大中城市正經歷著巨大的城市形態變革。城市不但在規模上迅速擴大，而且更為迅速地向空間發展，立體化的城市輪廓已逐步形成，日益增多的高層建築在城市空間中起著越來越重要的主導作用。

與此同時，擬建高層建築的占地面積和富餘面積越來越小，周邊建築和道路交通對擬建建築的約束越來越多，有時附著式塔吊的安裝、運轉無法進行，在此情況下，採用內爬式塔吊，能夠解決塔吊的布置問題，滿足工程垂直、水平運輸的需要。但是，由於受內爬式塔吊安裝方法和安裝位置的制約，其在建築物基坑施工時無法投入使用，不能滿足基坑施工的需要。江蘇省蘇中建設集團股份有限公司工程技術人員和東南大學專家、教授經過多個高層建築內爬塔吊安裝方法的研究、運用，形成了《先置內爬式塔吊施工工法》，實現了內爬塔吊在基坑施工時即能投入使用，避免了基坑施工時另行安裝塔吊。

工法特點

《先置內爬式塔吊施工工法》的工法特點是：

1.技術先進。通過精確測量，將內爬式塔吊位置定位在核心區電梯井內。挖土前，在場地自然標高位置將內爬塔吊安裝在由鋼格構柱支撐的鋼筋混凝土承台上。當建築物施工至一定高度，滿足內爬式塔吊爬升時，將內爬式塔吊和承台脫離，實現內爬式塔吊的正常爬升。傳力路徑清晰，受力依次轉換，科學合理、技術先進。

2.提高效率。採用該工法可確保內爬式塔吊在深基坑土方開挖前先將其安裝好，且可以投入使用，進一步發揮了內爬式塔吊的作用，降低施工現場的勞動強度，縮短工期。

3.節約成本。採用該工法將內爬式塔吊設定在建築物核心區電梯井內，大大提高塔吊的覆蓋範圍，減少塔吊的投入量，提高經濟效益。

4.安全可靠。經過精確測量、科學計算和嚴格的施工工藝流程，該工法已在多個大型項目中成功運用。

操作原理

適用範圍

《先置內爬式塔吊施工工法》的適用範圍有：

1.周邊建築群較密集的高層建築，採用該工法可以解決塔吊迴轉受限的問題，滿足垂直、水平運輸。

2.土方開挖前，基坑支護結構施工過程中必須使用塔吊進行材料和設備吊運的。

3.基坑開挖後，汽車吊或其他吊車無法進入到基坑安裝塔吊的情況。

工藝原理

《先置內爬式塔吊施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.運用測量學原理，通過精密的測量儀器和精確的測量方案，將內爬式塔吊定位在核心區電梯井內。

2.運用力學原理，將內爬式塔吊安裝在不同的結構支撐體系上，並按順序轉換。傳力路徑清晰，設計理論成熟。

3.運用成熟的內爬式塔吊的爬升原理和安裝、拆卸方法。

施工工藝

• 工藝流程

《先置內爬式塔吊施工工法》的施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

操作要點

《先置內爬式塔吊施工工法》的操作要點如下：

一、精確定位內爬塔吊的位置

1.確定好塔吊的型號，選擇便於爬升的結構位置後，充分考慮塔吊爬式時所需設備的安裝空間和主體結構施工的方便，塔身和筒壁的淨距不應小於500毫米。

2.由於內爬式塔吊的承台是設定在電梯井內，需制定精確的測量方案進行定位，用全站儀，根據承台的坐標，套用經緯儀配合進行承台的精確定位，確保承台不影響以後電梯井剪力牆的施工（圖2）。

圖2 施工中的內爬式塔吊

二、塔吊基礎設計計算

按照塔吊基礎形式，利用結構計算軟體對灌注樁、鋼格構柱、鋼筋混凝土承台、鋼格構柱之間的連線肢桿進行結構計算。計算參數取值依據塔吊技術參數、地質勘探報告、設計規範、建築物結構圖紙等。

三、鋼格構柱焊接製作

根據設計計算的構件尺寸備料，在專業製作車間進行加工，確保原材料、焊接製作質量。加工好的格構柱運到現場進行組拼，運輸過程中。做好成品保護工作。組拼前應先整理好拼裝場地，確保場地平整度、密實度滿足鋼格構柱的拼裝要求，避免拼裝變形。鋼格構柱的加工製作應嚴格按照鋼結構施工規範要求執行。

四、塔吊基礎灌注樁施工

1.工程樁施工期間將內爬式塔吊基礎的灌注樁施工完畢。

2.採用全站儀根據塔吊樁位的具體坐標，進行灌注樁的精確定位。

3.灌注樁成孔過程中嚴格執行樁基施工規範，確保灌注樁成孔位置精確，垂直有度符合要求。

4.灌注樁應按設計要求進行混凝土澆築。

5.滿足灌注樁施工的其他規範規定要求。

五、鋼格構柱的垂直度控制

1.鋼格構柱的起吊吊點應經過驗算，起吊後應便於調整垂直度；

2.將灌注樁鋼筋籠套焊在格構柱上，套入長度滿足設計要求；

3.利用經緯儀控制好鋼格構柱垂直度後，再將鋼筋籠和格構柱插入樁孔（圖3）。

圖3 鋼格構柱和灌注樁的搭接

六、鋼筋混凝土承台

鋼筋混凝土承台澆築時，準確預埋好塔吊腳柱，保證鋼格構柱錨入承台的長度達到設計要求，控制好承台上口標高，承台表面平整度不超過2毫米。

七、內爬塔吊安裝

塔吊安裝按經審批的專項施工方案進行安裝。見圖4。

圖4 安裝好的塔吊與基坑混凝土內支撐

八、鋼格構柱進行焊接組合

在基坑土方開挖前，應先將塔吊的鋼筋混凝土承台的土方下挖，按設計要求，焊接好一定高度的鋼格構柱之間的連線肢桿、形成整體桁架後，塔吊經主管部門驗收合格後方可投入使用。隨著土方逐層下挖，按設計要求做好餘下的鋼格構柱之間的連線肢桿的焊接組合工作（圖5）。

圖5 加焊肢桿和止水鋼板

九、止水鋼板焊接

按設計圖紙要求嚴格做好止水鋼板的焊接，防止滲漏。

十、爬升前的垂直度、沉降監測

建築物底板混凝土澆筑前，每天對鋼格構柱和塔身進行一次垂直度和沉降監測。

十一、塔身與混凝土承台脫離，進行頂升第一步（圖6）。

圖6 塔吊頂升示意圖

1.引導楔在頂升框架內處於引導位置，即鎖定在各自的支座上。

2.抽出塔吊基礎節與預埋腳柱的連線軸銷，操縱液壓站。伸出全部油缸，使塔身的頂升踏步升到休息（擱置）爬爪上方。

3.將休息、（擱置）爬爪靠近塔身主弦桿，收縮油缸，使塔身頂升踏步坐落到休息（擱置）爬爪上。

4.繼續收縮油缸，放下頂升橫樑，並將其坐落在塔身下一個頂升踏步上。

5.再次頂升，直接將扶梯上升到第一道頂升框架的水平面，將扶梯用軸銷鎖定在其支架上。

6.鬆開第一道頂升框架和第二道頂升框架的引導楔，然後鎖緊塔身。

7.注意∶塔吊工作時，休息（擱置）爬爪不支撐在塔身上。

十二、頂升工作的繼續（具體過程略）。

十三、依據主體結構形式和所選內爬塔吊型號制定專項拆除方案。

材料設備

《先置內爬式塔吊施工工法》所用的材料及設備明細如下：

1.材料：型鋼、鋼板、焊條、鋼筋、商品混凝土；

2.設備：灌注樁成孔機械、焊機、汽車吊、台靈吊、混凝土機械、經緯儀、水準儀、探傷儀、挖土機、鐵鍬等。

質量控制

《先置內爬式塔吊施工工法》的質量控制要求如下：

1.制定精確的測量方案，對儀器認真校核。

2.依據設計規範要求對塔吊支撐體系進行設計。

3.灌注樁成樁質量要符合《建築地基基礎工程質量施工驗收規範》GB 50202—2002、《建築樁基技術規範》JGJ 94—94驗收要求。

4.鋼格構柱插入灌注樁的錨固長度應符合設計要求，並確保鋼格構柱的垂直度控制在1/1000。

5.鋼格構柱的焊接質量必須滿足《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205—2001和設計要求。

6.鋼格構柱錨入塔吊鋼筋混凝土承台必須滿足設計要求，預埋腳柱位置必須準確，確保承台的施工質量。

7.獨立鋼格構柱組合成整體時，各連線肢桿與鋼格構柱的焊接質量必須符合設計要求，焊縫必須飽滿，焊縫高度必須達到設計要求。鋼結構連線組合必須施工到混凝土灌注樁樁面。

8.止水鋼板應滿足設計要求、連續、封閉，保證抗滲。

安全措施

採用《先置內爬式塔吊施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.嚴格執行國家、行業和企業的安全生產法規和規章制度，認真落實各級人員的安全生產責任制。

2.塔吊安裝和拆卸需制定專項技術方案，並經審批後嚴格執行。

3.爬升時應嚴格按照塔吊爬升原理及相關規定進行操作。

4.特殊工種人員必須持證上崗。

5.操作前進行嚴格的安全、技術交底。

6.嚴格按塔吊操作規程進行作業，堅持“十不吊”。

7.塔吊不得超載、不得高速旋轉後急停。

8.塔吊各種限位裝置必須符合規定，並動作靈敏。

9.建築物底板混凝土澆筑前，每天對鋼格構柱進行一次垂直度和沉降監測。

環保措施

《先置內爬式塔吊施工工法》的環保措施如下：

1.樁成孔過程中使用的泥漿統一在場外製作，用密封車箱運至現場。

2.鋼結構構件在場外製作車間加工。

3.出場車輛必須經過沖洗台清洗。

4.鋼構件需回收使用。

效益分析

《先置內爬式塔吊施工工法》的效益分析如下：

一、經濟效益

1.先置式內爬塔吊經濟效益分析（南京匯達廣場）

先置式內爬塔吊經濟效益分析見表1。

表1 先置式內爬塔吊經濟效益分析

序號	參數對比	塔吊形式		節約金額（萬元）
		採用先置式內爬塔吊（萬元）	不採用先置式內爬塔吊（萬元）
1	塔吊基礎投資	64.53	48.64	-15.89
2	塔吊總投資	178.39	258.77	80.38
3	安裝、拆除費用	23.44	29.49	6.05
4	運行費用（按1.5年）	34.99	45.79	10.80
5	維護費用	4.26	5.78	1.52
╱	合計			82.86

2.地下部分主體結構比契約工期提前37天，完成產值4689萬元。按照契約約定，提前一天0.5萬元獎勵、推遲一天1萬元處罰。工期提前獎為18.5萬元。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

二、社會效益

由於該工法進一步發揮了內爬式塔吊的作用，節約投資，縮短工期，解決城市建設中塔吊布置難題，南京市建築工程安全監督站決定在類似工程中推廣此項工法。

三、技術效益

培養了公司技術人員的創新能力，開闢了內爬式塔吊在工程施工過程中的套用範圍，提升了企業的技術競爭能力。

套用實例

《先置內爬式塔吊施工工法》的套用實例如下：

• 實例1

南京匯達廣場於2006年4月開工，該工程地下3層，地上部分裙房8層，塔樓50層，總建築面積121459平方米，其中地上建築面積99853平方米，地下建築面積21606平方米，建築總高度197.39米。建築結構形式為鋼管混凝土架框-筒體結構，基坑開挖深度為-16.5米，核心筒部位最大開挖深度為-22.5米。塔樓建築平面呈正三角形，整個塔樓由外圍12根直徑1100毫米、壁厚24毫米的鋼管柱（鋼管柱內澆築混凝土）及正三角形的鋼筋混凝土核心筒組成框筒結構。直徑1100毫米、壁厚24毫米的鋼管柱採用Q345B鋼板卷制而成，一級直焊縫焊接，設計要求鋼管柱每節的安裝高度至少為兩樓層，每節鋼管柱長度約為10米，重達6.5噸。基於這一要求，該工程的塔吊必須滿足鋼管柱的吊裝、就位要求，如果採用附牆式塔吊，則要採用380噸·米的塔吊才能滿足吊裝鋼管柱的要求，而且高達210米的塔吊標準節所需要的費用也相當的昂貴，經估算如採用380噸·米的塔吊及210米的標準節總投資約為370萬元。另外，該工程基坑開挖深度範圍內設三道水平鋼筋混凝土基坑支護，如果將塔吊基礎設定-22.5米處，在土方開挖完成後無法按常規方法將塔吊安裝起來、且在土方開挖及地下室施工過程中也必須要塔吊配合施工，加之在基坑周邊安裝塔吊受到制約且不經濟。江蘇省蘇中建設集團股份有限公司經過對圖紙的研究，結合2005年前工程的施工經驗，決定採用先置內爬式塔吊施工工法，塔吊布置在核心筒內中央的電梯井內，塔吊隨著塔樓的施工，逐步向上爬升，滿足了工程施工要求。

圖7 塔吊平面布置圖

實例2

上海水清木華公寓18號、19號樓，位於上海市浦東新區芳甸路333號，為地下一層，地上二十八層，建築面積28000平方米。工程於2002年10月開工，2004年3月竣工。施工中由於受場地制約，採用先置內爬式塔吊施工工法，滿足了垂直、水平運輸要求，節約了投資，縮短了工期。

實例3

上海證大五道口大廈，位於上海市民生路1199號，為地下二層，地上二十五層，總建築面積115000平方米。工程於2004年10月開工，計畫於2007年12月竣工。施工中北樓採用先置內爬式塔吊施工工法，解決了塔吊布置的難題，發揮了內爬式塔吊的作用。

榮譽表彰

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《先置內爬式塔吊施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。