塔机监测

塔机监测（精选六篇）

塔机监测 篇1

1 研究背景

塔机安全保护系统广泛应用于软弱地层、复杂地层、高承压水地层的锚固施工中,比如铁路、高速公路的边坡加固、水库、水坝的坝基稳固、建筑基础施工、建筑物地基处理与稳固、隧道加固等各个方面,同时,还包括导航塔、电视发射塔、高压输变铁塔、港口、水工等的处理等,根据实际应用与研究证实:塔机安全保护系统的应用有着较好的发展前景和可观的经济效益,如施工效益,通过该系统和设备的应用,不仅有利于土体的锚固,而且可以加快施工进度、提高工程质量。根据有关数据分析,若是按照每年每台施工2万延米进行计算,其效益可以超过700多万元;又比如锚机效应,通过该设备的应用取代国外的同类设备,其中每一台机械可以节约40万美元,是一笔非常可观的经济效益。

另外,在塔机安全保护系统中,自动监测技术的应用更是促进其应用与发展,通过随时监测反映系统的运行状态,包括其运行中的各项参数,增强系统运行机制的稳定性,同时,利用现代信息融合技术,将监测到的各种数据进行融合,监测参数值是否超过限定值,并将出现意外的运行状态记录下来,全面实现运行状态识别、空间定位、安全保护以及典型故障诊断等,并在此基础上,结合现代网络通讯技术,有效地实现塔机安全运行的远程控制与管理。

2 工作原理

塔机安全保护系统由坐标系统、计算机、换能器、操纵器、控制器、闭路控制传感器、集成传感器等各个部分组成,同时,与其他的子系统一起,实现系统的决定制作、目标捕获等功能。同时,在该系统中,主要的相关配套设施包括主控微处理器、存储模块、万年历模块、报警模块、数据传输模块、数据采集模块和显示模块等,这些子模块在数据总线的连接作用下,与总控制系统连接起来,从而进行数据采集、收集与分析。因此,在这样的配置环境下,系统具有良好的抗干扰能力、数据采集能力、数据存储能力以及传输性能,在实际应用中,可以将采集到的数据自动记录、自动显示、计算与分析,并且通过相关的处理,达到很好的兼容性,以下针对系统的工作原理进行具体的分析。

首先,该系统采用分辨率0.1″的显示器,角度测量精度以0.5″为标准,不仅可以完成数据的自动采集,并且可以实现自动正倒镜测量,精确地瞄准目标,可以在较短的时间内自动辨识目标。同时,通过绝对编码的应用,结合对径、连续测量方法,达到预期的测量目标。

其次,在测量过程中,系统采用电子双轴补偿方式,可以全面提升测量补偿范围,一般其补偿范围为4′,同时,在系统测量时,其精度被确认为0.3″的精度,最大限度地减少了测量误差。

再次,本系统采用相位测量的方法,实现自动定位精度及目标识别,驱动的最大旋转角度可达45°/s,根据实践分析,系统的定位精度可以达到1 mm,与此同时,与之相应的切向跟踪速,也可以达到100m处1 m/s。

最后,该系统还采用现代化的数字影像处理技术,其放大倍数可以达到30倍,在测量时与其他系统和模块一起,自动照准目标、自动测距、自动测角,而且还可以实现目标丢失等异常情况的及时处理。

3 现场监测

通过以上对系统工作原理和技术应用分析,以下我们通过工程案例,对其具体的现场监测情况进行具体分析:

某工程的基坑面积约为9000m2,基坑的开挖深度为4.0～4.75 m。基坑的周围围护施工采用水泥土搅拌桩重力坝,局部设置土钉墙,土钉要求3～4排即可,本工程中,土钉长度约为6 m。由于工程基坑施工正处于梅雨季节,基坑开挖时的雨水量突增,这给基坑的稳定和安全造成极为不利的影响。当开挖到2.5 m时,发现塔身有所倾斜,后经实测,其垂直度偏西约为1.8‰、偏南5.6‰。因此,为了避免工程施工中垂直度超过工程允许的偏差,要求加强施工监测,实现塔机跟踪监测,将监测的结果和数据录入系统,从而对塔机进行自动控制。

3.1 监测依据

本项目工程主要是以GB 50026-2007《工程测量规范》、《塔式起重机安全规程》以及《建筑变形测量规范》为主要参照标准。

3.2 垂直度测量

在测量过程中,以塔机南北向垂直度实际偏差情况为准,在距离基坑外的西侧12m处,同时,距塔机28m处设置自动监测站,并且要每天自动定条件、定时间,进行实时跟踪监测。一般情况下,监测1天进行2次为宜,分别定为上午9时、下午2时,当超预警值,那么系统就会出现报警,与此同时,出现超报警值时,塔机也会相应地起动电控自动保护作用,将塔机工作电源自动切断,从而预防和避免其他设备受到影响。在具体的测量时,塔机垂直度监测原理如图1所示。

图1中,0点——监测中心点;A点——塔机塔身上部监测点;B点——被监测塔机塔身下部监测点;D1——OD间距离;D2—OC间距离;△H1——AD间距离;△H2——BC间距离;(△H1和△H2有正负)。

根据以上图示,水平距离偏差:

垂直高度:

因此,根据图示和以上说明及垂直度计算公式,就可以得到解决相对垂直方向上的垂直度,具体为:

总之,这套系统使用了自动监测系统,采用分辨率0.1″显示器,既在有限时间内完成数据的自动采集,实现自动测量、目标精确瞄准、目标自动辨识,全面提升测量精度,又可以扩大测量自动监测范围。同时,在测量时,其精度值极高,不仅降低工作强度,提高工作作业精度和效率,而且最大限度地减少了测量误差,有效地提升了测量工作质量。

4 结语

总而言之,在塔机安全保护系统中,自动监测技术的应用,将单片机技术与信息融合技术结合起来,实现了系统的显示、监测、自动保护功能,同时,通过系统在工作时所产生的信号,与预先存储的安全工作数值进行对比分析,全面优化系统的工作幅度、速度、回转速度、起升高度、起重力矩、起重量等各项参数,确保塔机运行的可靠性与安全性。

参考文献

[1]李春雷.建筑塔吊监控系统远程终端的开发[D].成都:电子科技大学,2012.

[2]余向阳.基于GPRS的塔式起重机远程监测系统的设计与实现[D].长沙:湖南大学,2012.

[3]陈颖.基于超声信号塔式起重机安全预警信息获取技术研究[D].西安:西安建筑科技大学,2010.

[4]邓翠艳.塔式起重机工作状态监控系统的研究[D].太原:太原理工大学,2012.

塔机选用与深基坑塔机基础的设置 篇2

1 塔机选用初始方案

进场人员考虑到A区主楼建筑工程的工作量大，在主楼两边布置2台塔机，也可覆盖到B区及C区，在北面基坑边布置1台塔机。共选用了3台QT5610塔机，塔机平面布置图见图1。

2 存在问题

1)主楼因吊运工作量大而布设2台塔机，但均由3#塔机运输供给，其工作效率大打折扣。

2)由于所选塔机的吊臂幅度不大，为运输的搭接，初始方案将3#塔机布置在北面基坑线内约5m位置，大量的钢筋(约1万多吨)进场使用了3#塔机，在远离北区场地处就不能吊起大捆钢筋。

3)3台塔机幅面相贯，其工作中的碰撞问题;人员的用工及租赁费用的多出问题;2台塔机需穿透裙楼地上约7层的建筑，在工程完工时此2台塔机由于裙楼的阻碍，拆卸麻烦等问题。

4)现选用的QT5610型塔机安装时的独立高度是38m，现在的基坑深度是12m，而现场沿基坑南线边有已建的干部病房楼，楼高约27m，故使原1#、2#塔机在架设后的吊臂均不能超过干部病房楼顶，回转时受阻，会产生图1阴影所示的Ⅰ、Ⅱ两个工作盲区，盲区中所需的钢筋、模板等重物难以就位，其工作难度增加不少，这就是选用塔机型号不当所致。

5)按兰州地区的天气，12月中进入冬休，有2个月之久，按工作进程此时只作好A区主楼的底板。冬休期工地的留守人员很少，由于塔机的大臂与干部病房楼有相撞的可能，而塔机的回转是不能锁定方向的，一旦突然刮起大风，说不定会突发重大的事故。

3 现行塔机的选用方案

在分析了上述的各方面的因素后，针对所反映出的问题，我们采用了如图2所示的现行塔机布置模式。

1)将原方案定位的北侧塔机(3#塔机)向北偏西移位约12m，立于基坑之上，使其在约18m幅面内，即覆盖北面进料场地，能起吊约4.5t的重量，这样就能保证将运进场地的成捆钢筋从汽车上吊下。此方案的影响只需将原布置的钢筋制作车间及堆码场地重新调整即可。

2)将坑底原1#、2#塔机弃用，重选取1台吨位大、吊臂长的较大型塔机来替代。根据现有的国产塔机型号的性能，我们选用了1台中联QT7013(属QT160tm)型塔机，按图示在基坑中主楼边上，躲开裙楼的梁柱位置布置。以其臂长70m为半径来划圆，能覆盖工地的东南角、西南角、东北角及北面D区，即覆盖了基坑的大部分。优选该型塔机的另一个主要优点是：该型塔机因吨位大，独立架设高度较高，能达到60m，在初设时只需在坑底一次加设40m高，就能超过坑南面的干部病房楼的高度，使该塔机在空中全回转而畅通无阻，没有碰撞危险，前面提到的作业盲区也不复存在。

3)按现行的塔机布置，坑底塔机编为1#，北面塔机编为2#。1#、2#塔机之间有约15m的幅面重叠，对它们之间的工作碰撞问题是通过降低2#塔机的独立高度使其吊臂之间产生高度差来解决。但下钩时吊索还会碰对方的大臂，此只能在工作中加强司机的用心来解决。

4)此大型塔机1台的租赁费用与原2台的租赁费用相加正好相等，没有增加，但所用人工应该减少了一半;另1个问题是塔机穿透裙楼地上约7层的建筑，对后续的建筑有麻烦，还有就是在工程完工时此台塔机由于裙楼的阻碍，拆卸麻烦的问题仍存在，按说现在1台比原2台应减少麻烦约50%，但现塔机的自身重量增加不少，到时麻烦会增加不少。

4 关于在深基坑对塔机基础的设置

1)深基坑一般是建筑物的底层结构先施工，它的混凝土层较厚，现建工程的底层阀板：主楼厚2m，裙楼厚1m，它们上面全联通呈整体结构。现在我们设置的1#塔机的基础位于裙楼的位置，塔机方形基础的厚度为1.6m，若将底板平面作为基础平面，即先按基础的要求作钢筋，并在其上部1m厚处加进底板钢筋，在基础四边伸出头留连接头，待以后作底板钢筋时再接上。这样，就将底板混凝土厚度熔入了塔机基础，计算可以节约1m厚的混凝土约有50m3。此方法我们曾在其它工程多次成功应用，此方案也对塔机构件不会产生任何有伤害的影响。

2)由于该工程一定要创鲁班奖工程，甲方与监理担心后浇的底板混凝土与基础的四周边缘混凝土的结合处可能产生裂缝，加上地处原黄河滩，地下水丰富，强调质量不能出现任何意外下，不接受上述方案。只能将塔机基础置于底板之下。但这样又带来一个问题：塔机基础平面在底板之下，基础上面安置的塔机塔身底部标准节就会熔入底板之中，待底板浇筑完后，基础节的下部分1m长就埋入底板混凝土中，不能取出，只能平底板去割除。该型塔机底节长度为7.5m，减去1m后，再将下边结构的形状修复，还是可以继续使用，但塔机底节受到一定的损伤，还要花费一定的修复费用，但从整个工程工作来考虑，我们也只能被动的接受了此方案。

3)在所有具有裙房的建筑工程中，都具有深基坑，塔机位置处在深基坑中时，必定会出现塔机基础与建筑物底板产生干涉，除去上面所提到的问题处置外，还存在一个棘手的问题：就是塔机必定穿过裙房，待工程完工需拆除塔机时，已建成的裙房必定会阻挡塔机的下降。塔机的拆除工作是在其降至地面最低高度后，另使用较大型的汽车起重机作为辅机来帮助进行拆除。若在裙房阻挡下，使塔机不能降至较低的高度，即不能采用汽车起重机时，该塔机的拆除工作将是一个难题。

5 结束语

塔机在现代建筑工程(尤其在高层)施工中得到广泛的应用，它的主要作用是对建筑材料及构件等重物的场内水平运输与垂直运输，对提高工效有决定性作用。塔机的规格型号有多种，其工作性能也各有所长，只有根据所建工程的规模特性及场地具体情况选用性能规格合适的塔机，才能最有效的发挥出塔机的作用

让塔机“站稳扶好” 篇3

2013年4月19日, 武汉江夏区一在建楼盘工地30多米高塔机突然发生倒塌, 事故造成2人死亡。

2013年5月6日, 郑州中牟县郑庵镇河南万邦国际农产品物流园二期工程工地, 一台塔机发生倒塌, 同时砸到另一台塔机引起垮塌, 造成多人受伤。

同是5月6日, 烟台福山福利莱工地塔机发生倒塌, 事故导致1死1伤。

2013年5月21日, 湖北省远安县南门安置小区二至四标段工程塔机拆除过程中发生倾覆, 造成5人死亡。

……

以上是笔者通过网络搜索到的近两个月以来在全国范围内发生的塔机事故案例。这些血淋淋的事故每一次都让我们付出了生命和财产的双重代价, 每一次都为塔机施工安全敲响了警钟。而最让我们值得反思的是, 一次次的警钟敲完之后, 一幕幕的悲剧仍在不断上演。为什么塔机事故总是遏而不止?

专家在上述4月8日大连的事故调查中发现, 设备基础连接件存在严重缺陷, 固定塔机基础地脚的螺栓、螺母根本不是一套, 非塔机厂家提供的标准件。由于不匹配, 塔机力矩产生的巨大轴向力致使螺母全部脱扣, 造成塔机整体倾覆。此外, 发生事故的塔机安装作业前没有按规定办理安装备案手续, 施工单位以及项目监理单位未能认真履行安全生产职责, 对安装单位违规安装塔机的行为监督检查不到位, 纵容了悲剧的发生。

中国是塔机生产大国, 同时也是塔机事故的大国, 中国一年由于施工事故造成的人员伤亡、损失是国外发达国家的三倍。据统计, 近几年我国塔机事故率呈逐年上升趋势。造成塔机事故的原因是多方面的, 有的是产品质量、产品设计存在缺陷, 另外很大一部分原因是安装、使用方面的问题。塔机的每个部件设计是否合理、安装是否到位、使用是否得当对施工安全都有直接影响。

塔机基础是塔机的根本, 实践证明有不少重大安全事故都是由于塔机基础存在问题而引起的, 它是影响塔机整体稳定性的一个重要因素。

塔机附着是当塔机使用高度超过独立高度时, 设计的框用附着撑杆固定在建筑物上的装置, 它可以增加塔机的牢固程度, 不致因为高度过高在起重过程中发生安全事故。

附着和基础就像塔机的”手”和“脚”, 维系着工人的生命, 只有“脚”牢牢扎稳, “手”牢牢抱牢, 才有安全可谈。一句话, 尊重生命、保障安全就是要每个环节都一丝不苟, 哪怕是一颗螺栓的事情也是大事情, 而现实中并非如此。

在现实情况中塔机基础和塔机附着设计、安装、使用过程中存在很多问题, 由这两方面不符合安全要求造成的塔机事故也时有发生。《建筑机械化》杂志邀请了几位来自塔机企业, 施工单位以及检测部门的业内人士, 从塔机基础和附着开讲, 针对影响塔机施工安全的各种乱象进行探讨, 希望引起行业更多的重视。

塔机基础

塔机基础的定位与设计

严尊湘:塔机基础方案设计不同于一般工业产品设计, 需要结合工程结构特点和周围环境。塔机基础应包括基础定位和基础设计两方面内容。基础定位又包括平面定位和标高定位。基础定位比基础设计更复杂, 既需要对整个工程概况有充分的理解, 又要熟悉各厂家、各型号塔机的相关技术参数, 还应熟悉相关国家标准、行业标准的有关规定。本人在工作实践中对塔机基础定位总结了6句话24个字:低头看地 (塔机基础不与地库承台、梁、支护结构有冲突, 不会造成基础滑坡事故) ;抬头看天 (塔机所在位置应能正常安装附着装置) ;左顾双高 (与高压输电线路、周围高耸建筑物有安全距离) ;右盼邻塔 (与相邻塔机有安全距离) ;立足当前 (塔机基础所在位置应方便塔机安装) ;放眼未来 (将来拆除塔机时, 塔机应能正常降节, 不被建筑物及其外围设施阻挡) 。

塔机基础设计依据的规范较多, 主要有:GB 5144-2006《塔式起重机安全规程》、GB/T 5031-2008《塔式起重机》、GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》、GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》、GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》、GB 50017-2003《钢结构设计规范》、J G J 7 9-2012《建筑地基处理技术规范》、JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》、JGJ 196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》、JGJ/T 187-2009《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》等。对JGJ/T 187-2009这一行业标准, 本人认为存在多处欠妥之处, 曾在《建筑机械化》杂志2010年第9期谈到标准中的抗倾覆稳定性的计算问题。

文朝辉:塔机的基础设计必须满足整机抗倾翻稳定性、基础混凝土的强度和地基的均匀沉降三个方面的要求。

1) 整机抗倾翻稳定性是指塔机在各种工况、各类载荷的作用下, 保持塔机整机的稳定不致倾翻且保持持续工作的能力, 它是保证塔机安全使用的关键因素之一。整机稳定性可以由稳定力矩与倾翻力矩的比值即稳定系数来表征, 稳定力矩包括塔机的自重、基础自重和压重所产生的保持塔机稳定作用的力矩;倾翻力矩主要是风力、吊载、惯性力等产生的力矩。稳定系数一般随着工况的变化而变化, 稳定系数越大表示塔机的稳定性越好。

2) 基础混凝土和配筋应具有足够的强度, 以承受塔机在各种工况下作用于基础上的垂直力、水平力、倾覆力矩、扭矩等。设计塔机基础时需要计算地脚螺栓或埋入基础内预埋件的强度及在混凝土基础内的锚固力等。

3) 在塔机使用过程中, 基础所受的载荷大小一直在不断变化且方向也是不确定的, 使基础对地面的压应力分布不均, 有可能导致地面发生不均匀沉降, 从而导致塔机垂直度偏差增大, 影响塔机的稳定性, 因此要求地基沉降均匀并做相应验算。

王永新:当现场地基无法满足塔机生产厂提供的基础图中对地基承载力的要求时, 需对地基进行加固处理, 常用的方法如下。

1) 地基处理。可采取夯实法、换土垫层法、排水固结法、振密挤密法、置换及拌入法等。不同的方法对土质、施工设备、技术有不同的要求, 成本不一。最常用的是换土垫层法, 其成本较低, 但仅局限于地基软弱层较薄的地区。

2) 桩基加固。成本较高, 但处理效果较好, 适用于浅层土质不能满足塔机基础对地基承载力的要求而又不适宜采用地基处理方法时, 特别适用于现场地下水位较高的情况。

3) 合理利用建筑物的永久设施。在便于安装、拆卸塔机的前提下, 充分借助建筑物的基础、底板、顶板等构筑物, 把塔机基础与之有机结合起来。此种方案成本低, 比较理想, 但因对构筑物增加了荷载, 应慎重采用需经计算决定是否对其加固处理, 并应征得建筑物设计部门的许可。

4) 加大塔机基础底面积, 不再对地基进行加固处理。由于加大塔机基础时受塔机安装位置的限制, 此方案仅适用于现场地基承载力与基础图中所要求的地基承载力值相差不大时的情况。加大塔机基础时其内部配筋需重新设计计算。

塔机基础的结构形式

文朝辉:根据塔机是否具有行走功能可将其基础分为固定式基础和行走式轨道基础两种, 其中固定式塔机的使用量最多, 保有量也最大。

固定式基础按塔身下部有无底架可分为带底架基础和无底架基础两种方式:带底架的基础有十字形基础、分块式混凝土基础和组合装配式基础等;不带底架的基础有整体板式基础、方形承台桩基础、方形承台钢结构柱组合基础等。

十字形基础是通过底架上的压板与预埋在混凝土基础内的地脚螺栓连接, 混凝土基础不仅将塔机的自重和载荷传给地基, 同时还可全部作为压重或部分作为压重使用, 一般中小型塔机多采用这种基础。

分块式基础由4个独立混凝土块体组成, 分别承受底架的4个支座传递的整机自重和载荷。采用分块式基础的塔机一般均需在底架上放置压重, 以保证塔机整机抗倾翻稳定性。由于基础仅承受底架传递的垂直力, 故单个混凝土块体可作为中心受载的独立柱基础处理, 钢筋混凝土块体的构造尺寸根据塔机的支反力大小及地基承载力而定。这种基础的特点是:底架一般都较强, 基础的构造比较简单, 基础的混凝土用量较少, 且可重复使用, 经济性较好。

组合装配式基础是将预制的基础块体通过各种连接件、抗剪部件、螺栓等拼装成一体而形成的基础。其特点是各部分都能重复使用, 经济性好, 基础安装完毕后即可进行立塔作业并投入使用, 迅速方便。缺点是对基础处理要求相对较高, 各块体之间的连接整体性较差, 容易发生相对错位等, 故只用于40tm及以下的塔机。

整体板式基础的特点是体积尺寸较大, 混凝土和配筋都较多, 但一般靠建筑物近, 可增大塔机的有效作业范围, 混凝土基础本身兼有压重的作用, 缺点是工程完成后混凝土基础即被废弃, 材料的重复利用率低, 浪费大。

当采用浅基础不能满足塔机对地基承载力和变形的要求时, 可采用方形承台桩基础。桩基可采用预制混凝土桩、预应力管状、混凝土灌注桩及钢管桩等。这类基础虽然施工麻烦, 但对于回填土、软弱地基以及施工场地因素限制了采用说明书规定的基础时, 均可以采用。

当塔机需安装于地下室基坑, 而地下室结构设计、地质条件等不允许安装塔机基础时, 可采用方形承台钢结构柱组合基础, 将基础设置于地下室底板与顶板之间的合适位置。这种基础施工复杂, 要求相对较高, 费用也大, 一般情况下尽量避免采用。

塔机基础的施工程序

严尊湘:塔机基础设计施工的步骤: (1) 复制一份建筑规划图 (总平图) 取文件名为“××工程塔机位置图”, 保留有用元素, 删除掉不需要的元素, 保持图面清晰; (2) 勘察施工现场, 测量现场周边高压线的位置, 注明电压等级, 绘制到塔机位置图中; (3) 将地库的轴线、承台、轴线代号, 按比例精确地复制、粘贴到塔机位置图中的地库轮廓线内; (4) 根据各栋楼的平面尺寸、建筑高度、施工作业场地、材料进场道路等因素, 选择塔机型号、制造厂家、起重臂组装长度 (同样型号不同制造厂家的塔机, 在工作幅度、最大起升高度、起重臂组合长度、平衡臂长度和宽度、顶升操作平台轮廓尺寸存在差异) ; (5) 结合各栋楼的建筑图, 确定塔机的平面位置; (6) 在拟安装塔机位置, 按比例绘制塔机起重臂和平衡臂长度、工作幅度, 图中起重臂、平衡臂的长度和所指的方向不可随意绘制, 应为塔机升 (降) 节作业时所指的方向, 这样便于发现问题; (7) 全面检查所有塔机的位置是否恰当, 做必要的调整和修改, 标注每台塔机的编号、型号、覆盖半径, 撰写文字说明; (8) 报工程发包单位、工程总承包单位、工程监理单位审核, 征求修改意见; (9) 根据每台塔机所在位置, 查阅《岩土工程勘察报告》, 了解塔机所在位置的地质情况; (10) 逐台设计塔机基础 (设计计算书、图纸、文字说明) ;○11土建施工单位技术负责人审批;○12塔机基础放线 (按图) 、基坑开挖、验槽;○13扎筋、立模、摆放预埋螺栓;○14浇筑混凝土;○15基础验收;○16安装塔机。

现实情况中问题重重

吴恩宁:塔机基础事关塔机整机安全, 基础存在质量问题可能导致塔机整体倾覆, 这一点人们都很清楚。但是到目前为止, 塔机基础的设计、制作、安装、检验过程中的不规范仍较多存在, 由此导致的重大事故也时有发生。

1) 塔机基础的设计职责不够明确, 设计质量得不到保证。目前一些政府管理部门、建设单位和施工单位对此看法也不一致, 有的认为应由土建设计单位设计, 有的认为应由施工单位设计, 也有的认为应由塔机制造厂 (或租赁单位) 设计, 结果就出现一开始谁都不在意塔机基础的设计, 直至塔机快安装了, 包工头没办法只好自己凭经验搞一个不能保证设计质量的塔机基础, 由此埋下了安全隐患。在浙江, 现在只有少数地区 (温州等) 规定塔机基础必须由设计院设计, 有些地区 (杭州、嘉兴等) 规定组合式 (桩基础与上端混凝土或钢承台组合) 塔机基础必须由专家论证会进行把关, 对设计资质则不强求。

以本人之见, 塔机基础是一项其重要性不亚于主体建筑基础的地下隐蔽工程, 应该像主体建筑一样, 由具有相应资质的设计单位设计 (当然要与塔机厂方沟通) , 施工和监理单位才有正确的施工和监理依据来充分保证基础质量, 而由不具备设计资质的施工单位和塔机安装 (租赁) 单位来设计基础是不正确的, 政府部门最好对此有明确规定。

2) 大多数塔机产品的说明书上都有一份基础施工图, 标明了基础的尺寸、混凝土标号、钢筋大小及布置等, 给人们造成必须照此图施工的误解, 这也是部分人认为塔机基础的设计职责由制造商承担的重要原因。但实际上这些说明书上的基础图有的是塔机制造商请土建设计单位设计绘制, 有的则是照搬别人的说明书, 其中许多基础图上都有一条要求, 就是地基承载力应达到0.2MPa, 这样的承载力在全国许多地方都达不到, 尤其在浙江、上海、江苏等地, 地基承载力甚至低于0.1MPa。然而有部分塔机用户不针对各地具体的地质条件分析, 采取相应的对策, 而是死板的按说明书基础图施工, 往往就会发生使用不长时间后, 塔身整体倾斜, 并且很难纠正的后果。

按本人的看法, 制作塔机基础时, 切忌不问青红皂白直接按说明书的基础图施工, 而是应首先了解分析塔机安装处的地质情况, 如果达到说明书要求, 则可按图施工, 否则必须先采取措施, 或者是先深挖夯实加固, 或者采用桩基础上部设置承台的方法, 当然前提是必须经过正规的设计计算。

王永新:虽然关于塔机基础的设计与施工都有标准规范可依, 但正如上面吴总所说, 现实情况中仍然存在很多问题, 比如塔机生产厂提供的基础施工图就问题重重。

1) 大部分生产厂家的说明书中只提供一种或两种地基承载力条件下的基础示意图, 而且说明书中提供的载荷数据也不齐全, 导致使用单位不能根据现场实际条件重新设计基础方案, 盲目按图施工, 使基础稳定性达不到使用要求。个别生产厂提供的基础图在检测时不能满足塔机在各种工况下稳定性的要求, 存在有安全隐患。

2) 大多数生产厂提供的基础图要求地基承载力过大, 而施工现场实际一般达不到其要求, 上面吴总也提到了这个问题。同一型号塔机, 不同生产厂家其基础大小或地基承载力要求差别较大, 尤其在同一个工地有多个厂家同一型号塔机时, 会引起使用者对基础安全性的怀疑。

3) 错误地以工作状态时塔机基础所受的荷载为计算荷载, 设计出的基础不能满足非工作状态时荷载作用下的强度及稳定性的要求。

严尊湘:目前塔机基础的现状是安全隐患与材料浪费并存。对于以上王工提到的制造企业提供的说明书存在的问题, 我再具体举例说明一下。

1) 抗倾覆稳定性是基础设计的一项最重要指标。GB/T 13752—1992规定偏心距e≤b/3;从2010年7月1日起, JGJ 196-2010和JGJ/T187-2009两个行业标准开始实施, 规定偏心距e≤b/4, 也就是现在设计的基础尺寸比以往大。又有几个塔机制造企业是按这两个行业标准修改了说明书中的基础图呢?

2) 某公司制造的QTZ80塔机, 说明书中只提供了一组基础荷载数据, 既未说明是工作状态的数据, 也未说明是非工作状态的数据。基础尺寸3.5m×3.5m×2.5m, 基础底面积比其它厂家QTZ25塔机的基础底面积还要小。用户每次安装这QTZ80塔机, 塔机基础几乎都出现下沉现象。

3) 同型号不同厂家制造的塔机, 作用于基础顶面的荷载数据不会相差很多。但某公司QTZ40塔机非工作状态的力矩荷载标准值仅是其它厂家的40%左右。而且小于工作状态的力矩荷载标准值, 对这个数据能相信吗?

4) 某公司制造的QTZ40塔机, 厂家提供的基础图为十字形基础, 要求地基承载力80kPa, 其它厂家方形板式基础的底面积大, 尚要求200kPa, 它只要求80kPa, 依据又何在?镇江某工地塔机基础持力层的地基承载力特征值80k Pa, 符合厂家基础图中的要求, 但是塔机刚安装了顶升套架和塔顶, 起重臂和平衡臂尚未安装, 基础就出现了不均匀下沉, 下沉量达20cm左右。

5) 目前好多厂家中小型塔机基础为十字形基础, 这种形式基础的计算方法, 在现行规范中怎样计算无依据可查, 即使在JGJ/T 187-2009中提到, 也仅仅用了约80个字, 无计算公式。从镇江发生的几起塔机基础事故看, 都是十字形基础。

为什么塔机制造企业在基础设计会出现这些乱象?问题是很多制造企业没有专门的塔机基础设计的技术人员, 提供的图纸也往往是互相抄袭。施工企业、安装企业、租赁企业在塔机基础设计方面也无专业人员, 有些施工人员看不懂《岩土工程勘察报告》, 更不会计算, 对塔机技术参数和安装拆除方法缺乏了解, 也是造成塔机基础事故的重大原因。

文朝辉:施工现场条件复杂多变, 塔机的基础施工受现场条件限制, 往往不能按生产厂提供的基础施工图施工, 需要作相应变更。由于有的使用单位对塔机基础功能及要求缺少全面理解, 处理不当, 常出现以下问题。

1) 受场地条件限制, 基础做成长方形, 仅保证了基础的总重量不变, 沿基础窄边倾翻时的整体稳定性和对地面压应力往往达不到要求。

2) 基础位置选择不尽合理, 塔机基础一侧处于建筑物地下室底板或顶板上, 另一侧处于桩基或地基上;有时基础放置在不够稳定且未加固的边坡, 造成地面沉降不均匀使塔身歪斜。

3) 采用桩基加固的基础, 只考虑了桩的竖向抗压能力而忽视抗拔能力;桩与基础之间锚固连接不符合相关规范要求。

4) 埋在基础内的基础节或支腿直接放置在垫层上且未采用其他增大抗剪能力的措施, 造成基础与塔身脱离的隐患。

5) 排水措施不当或无排水设施, 导致雨后基础积水严重, 易造成基础不均匀沉降和预埋件加速生锈腐蚀。

6) 基础上表面水平度偏差大, 塔机安装时又未采用垫铁及时调整, 造成安装后塔机垂直度偏差过大。

7) 对于采用合金结构钢材质的地脚螺栓预埋基础, 在螺栓定位时使用了电焊的固定方式, 导致螺栓在使用中发生脆性断裂;另外是因为地脚螺栓数量多, 尺寸定位不准, 导致塔机基础节安装困难。

8) 因时间紧, 混凝土强度未达到设计要求就强行安装、使用塔机。

9) 混凝土配比与设计要求或规范不符。

10) 缺乏塔机安装处的地质资料, 盲目加大或减少塔机基础尺寸, 给塔机的安全使用造成隐患。

基础不合要求成事故要因

吴恩宁:采用预埋地下节安装塔身时, 有些用户为了废物利用、节省成本, 不采用新的地下节, 而是将用旧的或已损伤的标准节埋入基础作为地下节, 一来许多情况下标准节的主弦杆截面小于地下节, 二来旧标准节长期使用后, 疲劳寿命已大大降低, 更容易出现疲劳源。近年来, 发生多起由此原因导致的倒塔事故。

在江浙地区最近已逐步推广使用钢结构柱承台组合基础。对软土地带来说, 这种基础也是一种承载力强, 施工成本低的方法。当然这种结构严格说来是塔身结构的一部分, 应当由有资质的设计单位或制造厂设计, 由有特种设备操作证的焊工才能实施焊接, 何况这种结构上存在一些施焊难度较大, 质量不易保证的仰焊、立焊缝, 但实际上一些工地就由没有资质的人员设计, 由没有相应资质的焊工操作, 留下了安全隐患, 也发生过此类基础因焊接质量不过关而倒塔的事故。

徐金海:近年来杭州市发生的塔机事故很多与塔机基础及塔机基础节有关, 在检测中也存在以上吴总所说的问题。板式基础的主要问题有:用老旧标准节替代预埋节。桩基承台式混凝土基础的问题有:塔机基础支承桩间距未经计算、随意布置;支承桩的钢筋与承台钢筋未锚接。组合式基础主要问题有:标准节替代基础节, 组合式基础设计未经论证、审批。以下举例说明。

甲工地, 一台塔机刚安装不久、高度为35m, 在正常运行中发生倒塌。基础承台下部有支承桩, 桩正方形排列、间距为2.2m, 基础承台的面积小于使用说明书规定的面积5m×5m。

乙工地一台QTZ60塔机, 高度为37m, 在正常运行中发生倒塌。基础承台下部有支承桩, 桩为预应力管桩、正方形排列、间距为3.3m, 支承桩与基础承台未锚接, 焊缝质量达不到要求。基础承台的面积小于使用说明书规定的面积5m×5m。

甲、乙两工地的塔机基础支承桩间距未经计算、随意布置, 使塔机基础抗倾覆力减小, 造成塔机倒塌。塔机用预应力管桩作支承桩, 支承桩的钢筋与承台钢筋未锚接, 只作钢筋表面焊接, 不符合焊接要求且焊接质量差, 不能承受塔机使用中不平衡弯矩产生的拉力, 造成基础承台与支承桩被撕裂整机倒塌。

丙工地一台QTZ80型塔机在吊运钢筋中突然发生整机倒塌, 造成司机当场死亡, 设备被毁。事故主要原因是一般老旧标准节替代预埋节。预埋节东、西侧两根主弦杆完全断裂。预埋节所处位置在塔机根部, 塔身未附着时塔机根部所受载荷最大, 尤其是使用高度接近独立高度时受载荷最大, 用旧的标准节替代, 无法承受载荷。

随着高层建筑、深基础工程的增多, 建筑施工现场越来越多地采用组合式塔机基础。组合式基础在制作、安装和使用中存在不少问题。丁工地的组合式基础应由基桩→格构式钢柱组成, 基础节用普通标准节替代, 强度不足, 不能承受事故时吊物滑落引发的冲击载荷, 引发用普通标准节替代的基础节断裂, 造成塔机整体倒塌。

鉴于组合式塔机基础的复杂性, 建议塔机采用组合式基础时其方案应经专家论证, 并应遵守方案论证在前、基础施工在后的原则。格构式钢柱、型钢平台等构件设计、计算、制作, 应由塔机生产厂家承担 (或委托生产厂家进行) 或由具有钢结构设计制造资质的单位承担。

塔机基础检验内容有待完善

徐金海:目前的塔机检验规程中对塔机基础的检验内容比较笼统, TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》对于基础的检验要求是核查是否有经过施工单位盖章确认的安装基础验收合格证明。对于塔机基础的验收把关主要在施工单位和监理单位。塔机的基础应按照其产品说明书所规定的要求进行设计和施工。施工 (总承包) 单位应根据地质勘察报告确认施工现场的地基承载能力。

吴恩宁:塔机安装完毕进行检测时, 基础已经完工, 对基础的内在质量已无法检验, 因此许多检验机构的塔机安装检验中, 对基础部分通常只查是否有基础工程的验收资料及资料上是否有监理或验收专家签字。同时, 检测人员通常是机械及电气技术人员, 对混凝土及岩土专业并不在行, 只能对基础的预埋件外露部分查一下外观尺寸及形状等, 因此塔机的安装检测环节对基础的质量把关基本上无实质作用。

塔机附着

塔机附着设计及要求

黎新龙:一般来说, 自升式塔机一般独立高度都在60m以下, 超过独立高度后就必须使用附着装置将塔身与建筑物相连接, 这样可以减少塔身的自由高度, 从而减小塔身内力, 达到保持塔机的整体稳定性, 提高起重能力的目的。塔机的附着装置一般由附着框架、附着杆或拉索、墙面连接座以及预埋件等组成。塔机附着在设计中, 主要考虑其力学性能能否满足要求, 包括附着刚度、附着杆的强度、稳定性等, 还要注意连接强度是否满足要求, 在此基础上要考虑加工工艺和安装工艺。

塔机附着设计的依据主要有:GB/T 13752-1992《塔式起重机设计规范》、GB/T 5031-2008《塔式起重机》、G B/T 3 8 1 1-2008《起重机设计规范》、GB/T50017-2003《钢结构设计规范》、GB 5144-2006《塔式起重机安全规程》以及施工现场塔机与建筑物之间的相关尺寸等, 其中GB/T 13752和GB/T 3811是塔机附着计算的主要依据。

文朝辉:通常而言, 厂家一般都提供了标准的附着框架、销轴等连接件、墙面预埋件等。考虑到实际使用中非标准附着的情况比较多, 通常这些标准零件都有较大的安全系数, 在设计特殊附着时适当校核即可;但标准的附着撑杆一般只适用于其说明书规定的附着情况, 而且通常来说也不能用于非标的附着上面, 因此实际上对于用户来说附着的设计都偏重于附着撑杆的设计。

目前各制造厂家一般采用许用应力法计算塔机钢结构, 而建筑钢结构一般采用极限应力法, 这点请各位务必注意。作用于附着撑杆的力主要是塔身通过附着框架传递的水平力、弯矩和扭矩, 在撑杆长度比较大时, 还应考虑撑杆的自重和风载荷。附着设计中, 除要考虑附着撑杆本身的强度、刚度、稳定性外, 还应考虑附着处塔身的位移等。

王永新:从塔身中心到建筑物外墙距离一般为4～6.5m。为了适应上述附着距离的变化, 附着杆多制成组合式或伸缩式。当附着距离过大超过10m时, 附着杆的构造应经过专门设计。

附着杆受力一般为1 3 0～200kN, 个别情况也有达到或超过300kN的, 主要取决于塔机悬臂长度、塔机负荷条件、附着距离、附着杆方位等。大型塔机其附着杆受力更大, 这些主要和塔机的参数有关。采用非标准附着杆时, 应进行强度校核。

附着装置附着杆在建筑结构上的固定点应遵照下列几点原则选定:两附着固定点之间的距离应适度;附着固定点应设置在丁字墙 (承重隔断墙和外墙汇交点) 和外墙转角处, 切不可设置在轻质隔墙与外墙汇交的节点处;对于框架结构, 附着点宜布设在靠近柱根部;在无外墙转角或承重隔墙可利用的情况下, 可通过窗洞使附着杆固定在承重内墙上;附着固定点应布设在靠近楼板处, 以利传力并便于安装。

塔机附着基本形式

严尊湘:附着装置设计, 首先需要考虑的是附着杆系如何布置。稳定的附着杆系必须是几何不变体系, 即在不考虑弹性变形的条件下, 体系的几何形状和位置是不可改变的。因此附着杆系必须含有三角形的单元, 只有三角形可以保持几何形状不变。

王永新:附着杆布置形式很多, 每一种型号塔机各有特点, 具体安排又视工程对象特点和塔机所在位置而异。附着杆多采用角钢或无缝钢管组焊的格桁结构, 受力不大的附着杆也可用型钢或钢管制成。

常用的附着杆系有三杆式和四杆式两种 (有的也称为N型和M型) 。同附着框构成一个平面框架, 承受塔机上部传来的扭矩和水平荷载。F0/23B、H3/36B和MC180等型号塔机多采用N型附着方式, 这种附着方式结构简单、容易计算, 属静定结构;QT80、QTZ120等塔机常采用M型附着方式, 这种附着方式属超静定结构, 需要按超静定进行计算。

对于一些大型塔机而言附着物不是建筑物, 而是其他设施, 例如在火力发电厂建设中, 塔机的附着物是锅炉钢架。锅炉钢架是用来支撑或悬吊所有受热面、炉墙及其他部件的, 支撑式锅炉的钢架是由立柱、横梁、水平支撑、垂直支撑、桁架及辅助梁等组成, 其断面基本是工字型截面型钢或者组合梁。因绝大部分锅炉制造厂家不允许在锅炉钢架上动用火焊和电焊, 而且还要求施工单位提供塔机所产生的附着力等参数, 要求锅炉设计单位计算附着对锅炉的影响, 这些也给塔机的附着带来极大困难。为可靠附着在锅炉钢架上, 附着装置专门设计一根附着梁, 附着梁与锅炉钢架立柱之间利用专门设计的抱箍通过销轴连接在一起。附着杆两头均安装有关节轴承, 长度可适当调整, 另外附着杆在安装时允许上下有一定的倾斜。

标准法规口径不一存漏洞

文朝辉:塔机使用和监管一般是按照建设部2008年6月1日施行的第166号令《建筑起重机械安全监督管理规定》。关于附着方面的具体条款明确规定“禁止擅自在建筑起重机械上安装非原制造厂制造的标准节和附着装置”。同时该令也规范了设备产权单位、使用单位、安装单位、施工总承包单位、监理单位、政府主管部门等的安全职责。

2 0 0 9年2月1日实施的G B/T 5031-2008《塔式起重机》第10.2.2.1条规定:“附着结构型式应遵照制造商的要求或主管工程师确认的计算结果选用, 并应校核附着结构和附着物的承载能力”。

2010年7月1日实施的JGJ 196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》中第3.3章规定“附着装置的构件和预埋件应由原制造厂家或由具有相应能力的企业制作”, 但对附着的设计资质要求等未做明确规定。

严尊湘:上面文总提到的166号令规定“禁止擅自在建筑起重机械上安装非原制造厂制造的标准节和附着装置”本意是担心非原制造厂的附着装置的质量不能保证, 但是在现实中根本行不通。因为附着装置是非标产品, 需要结合建筑主体结构实际状况进行设计, 每台塔机每次安装, 甚至同一台塔机下面的附着杆与上面附着杆的长度都不同, 从原制造厂家购买的标准附着装置如何安装?又有哪个厂家有能力、有精力去为全国各地那么多用户设计非标的附着装置?而JGJ196—2010规定“附着装置的构件和预埋件应由原制造厂家或由具有相应能力的企业制作”显然和上述166号令存在矛盾, 但是比较合理。

王永新:JGJ 196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》中规定“当附着水平距离、附着间距等不满足使用说明书要求时, 应进行设计计算、绘制制作图和编写相关说明”、“附着装置设计时, 应对支承处的建筑主体结构进行验算”, 从中可以看出, 此规定明确了非标附着要进行设计计算, 以及计算的原则, 但是由谁来设计没有明确, 这就出现职责不清, 关系混乱的问题。

附着设计安装乱象横生

王永新:由于标准法规没有明确设计人, 实际的情况是有的施工单位因技术能力不足, 无法进行设计和计算, 就请原制造厂进行设计计算, 这样一般不会出现问题, 但是有很多施工单位迫切需要附着的设计和计算结果及图纸, 并自认为本单位的技术人员有能力进行设计计算, 或者委托其他有能力的人员, 这就造成了设计计算人员水平参差不齐。还有一个比较普遍的现象是, 一般施工单位的技术人员多是工民建专业, 都能进行一般的钢结构设计计算, 套用的标准也大多是《钢结构设计规范》, 殊不知附着装置是塔机的一部分, 而塔机的设计要严格遵循《塔式起重机设计规范》、《起重机设计规范》以及其他相关标准, 两者尽管有很多相通之处, 但是又有很大区别, 这里不一一列举, 其中《钢结构设计规范》中1.0.2条规定:“本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计, 换而言之, 起重机结构设计就不能完全照搬“钢结构规范”。两者的区别就造成了计算结果有很大差别, 这就直接导致了不安全因素发生, 还有一种情况, 就是普通的机械设计制造专业的技术人员, 没有学过结构力学和钢结构, 在进行钢结构计算上也在很大困难, 或者设计计算不规范, 这些情况要引起有关人员足够重视。

文朝辉:在塔机附着的设计、安装环节中, 目前普遍存在的问题是:制造厂家、安装单位、使用单位之间的技术交底比较薄弱, 有些厂家说明书中未提供附着处的受力情况, 导致无法核算墙面的承载力等;自行将标准附着撑杆改造后用于非标附着的情况比较多, 但提供给监管人员的是原始的合格证, 而不是改造后的合格证, 存在较大的安全隐患;非标附着撑杆的实际安装情况与计算模型不符;因塔机定位误差原因, 经常出现某些连接零件无法安装甚至不装的情况;墙面附着点处未经核算且未作加强处理, 导致受力后局部开裂;附着多次安装后, 各种销轴、螺栓等连接件丢失, 使用非原厂配置的销轴, 标识不全或来路不明的高强度螺栓, 开口销等安装不到位;附着的定期维护、检查落实不到位等。

严尊湘:塔机使用说明书中提供的附着方式是理想方式。由于建筑结构各异, 完全按塔机使用说明书中提供的尺寸布置附着杆系几乎很少。有些塔机安装企业和安装人员缺乏对附着装置重要性的认识, 对附着杆的刚度、强度根本不进行计算, 认为只要把附着杆接长, 连接到建筑物上就可以了, 下面三张图片是建筑施工现场塔机附着杆照片。第一张图附着杆存在两处极不规范之处:一是用料不规范, 原来附着杆材料是方管, 现在接上去的材料是几小段槽钢, 而且不在一条直线上;二是未安装附墙座, 将附着杆直接焊接在楼面预埋铁件上, 存在极大的安全隐患。第二张图附着杆与附着框的连接竟然只用一根钢筋钩住, 附着框也明显处于不水平状态。第三张图附着框上的支撑螺杆损坏, 竟用一根角钢焊在附着框上抵住塔身。为什么工人敢这样操作?一是缺少最基本的安全常识, 二是管理工作不到位, 如果事前有工程技术人员把关, 制订附着装置安装方案, 对附着杆进行设计计算、绘制图纸、编写技术说明、进行安全技术交底, 制作规范的附着杆、附墙座, 附着框, 工人会这样操作吗?

吴恩宁:正如以上几位所说, 为了节省费用, 工程中自制或委托无资质单位制作附着装置的情况非常普遍。不少自制或委托制作的制作者并不懂附着杆的设计原则和计算方法, 一味追求成本低, 制作方便, 比如对一些超长的附墙杆采用较小的截面, 使之长细比过大, 承压能力很差, 在大风情况下容易失稳弯折。或为制作方便, 附墙杆与建筑物之间未采用销轴连接, 而是端部直接焊接, 使之产生附加弯矩, 更容易发生破坏。有些工地为了安装方便, 将附着框装在标准节上没有横腹杆的位置, 容易造成塔身主弦杆弯曲失稳破坏。一些工地为了吊装及施工方便, 随意加高附着装置上部的塔身悬臂高度, 加大了附墙杆的受力, 极易发生危险。

附着检验制度存缺失

吴恩宁:按建设部166号令, 附着装置的安装与整机安装一样, 从资料备案, 总包、监理单位参与监督与验收, 第三方检验, 到登记告知, 一样程序都不能少。但实际上, 很少有工地按此程序执行, 使政府部门及第三方检验机构对附着杆的制作安装、检验基本没有监管 (检测机构一般在塔机初始安装后, 附着前检测, 塔机加高及附着后不再检测) , 存在的问题不能及时发现和整改。

徐金海:塔机的安装与其他起重机械不一样, 在使用过程中它随着建筑物的施工需要逐渐加节升高, 整个安装需要一个较长的过程。TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》规定, 塔机在使用过程中顶升不实施安装监检。正如以上吴总所说, 在塔机的安装监督 (验收) 检验时, 塔机往往尚未安装附着装置, 因此塔机的安装监督检验中一般不包含附着装置的检验内容。TSG Q7001-2006《起重机械制造监督检验规则》也未将塔机附着装置列为主要受力构件。塔机附着装置在安装使用中存在的不少问题未受安装监督 (验收) 检验控制。根据TSG Q7016-2008《起重机械定期检验规则》及第1号修改单的规定, 在用塔机定期检验周期为一年, 但定期检验时塔机附着装置早已安装使用多时。

由于使用环境的非标性, 制造单位原厂生产的塔机附着装置往往不能直接安装使用, 附着装置中的附着杆需要定制或改造, 而定制、改造单位目前比较混杂, 定制、改造的附着杆是否符合制造单位的设计要求未为可知, 制造质量是否符合要求也未为可知。由于检验制度和控制手段的缺失, 使现实中存在的这么多“为未可知”埋藏了巨大的安全隐患。

责权明晰保障施工安全

严尊湘:附着装置的设计制作, 应视塔机产权的归属而定。塔机产权属于使用单位 (土建施工企业) 的, 他们大多无设计制作能力, 应由其委托具有一定资质的安装企业或第三方设计、制造附着装置;产权属于租赁企业或安装企业 (也有两者合二为一) 的, 多由自己或委托他人从事设计和制造。不管是哪种情况, 都应以合同的形式事前约定。如果发生事故, 应分析事故原因, 是设计的原因, 由设计者承担责任;是制造质量原因, 由制造者承担责任;是超载使用塔机, 则由使用单位承担责任。

附着装置的维护保养和检查也应以产权归属明确责任, 或以合同形式事前约定。例如, 塔机产权属于使用企业或者租赁企业, 他们仅仅委托安装企业为他们完成安装任务, 附着装置安装完成后, 经验收合格, 安装企业的义务就已完成, 以后的检查和维护保养责任就属于产权人自己。如果他们在合同中委托安装单位承担今后的维保任务, 并支付相应费用, 维保责任就属于安装单位。

文朝辉:根据使用经验及现场安装情况, 塔身与建筑物附着时应注意以下一些问题。

1) 应根据建筑物总高度、建筑结构特点、施工方法要求, 结合塔机使用说明书要求提前做好附着方案。附着方案至少要包括以下内容:确定塔身中心与建筑物水平附着距离, 各道附着之间的间距, 附着锚固点的几何尺寸及位置, 每道附着之上安装的最多标准节数量, 塔身受力情况等。

2) 安装附着撑杆前, 建筑物上预埋锚固件的薄弱环节应采取加固措施 (如增加配筋、提高混凝土强度等) , 且应按要求养护, 以达到规定强度, 防止墙面发生局部破坏。

3) 附着框必须安装在每个标准节水平腹杆处, 上下偏移不超过300mm, 且应箍紧塔身。对于水平安装的附着系统, 附着杆、附着框架等应尽量保持水平, 附着杆系与水平面的夹角不超过5°。

4) 安装附着撑杆时要用经纬仪进行观测, 并采取切实措施保证塔身垂直度。安装附着后最高锚固点以下塔身的垂直度偏差不大于2/1000, 锚固点以上塔身的垂直度偏差不大于4/1000。

5) 在多道附着的情况下, 可按说明书规定适当放大下部锚固装置的间距。一般是附着状态的塔机每三道附着框中间应有一道与塔身放松以减少塔身额外负荷, 一般是取出楔块或旋松顶丝;具体操作情况应符合说明书规定。

6) 附着撑杆如是不可调节的, 其长度必须等于处于平衡状态的塔身与附着点的实际距离;如是可调节的, 则应细心调节以防附着对塔身产生额外的附加应力。

7) 塔机作业过程中, 应经常检查附着装置, 发现松动或异常时, 应立即停止作业直至故障排除, 方能继续作业。

8) 拆卸塔机时, 应随降落塔身的进程拆除相应的附着装置, 严禁在降塔之前先拆附着装置, 以免塔身悬出高度超过说明书规定发生事故。

9) 13m/s (6级) 及以上风时不得进行塔机拆卸和附着拆除工作。

多方重视, 标本兼治

严尊湘:要理清塔机基础和附着乱象, 规范行业秩序, 本人建议采取以下一些措施。

1) 制定 (或修订) 专门的塔机基础和附着装置设计的行业标准, 使设计计算有理论支持。目前的情况是虽然可参考的设计标准、技术规范众多, 但大都“各自为政”。

2) 针对厂家提供基础图的不可信, 相关部门可组织编制基础图集和附着装置图集, 图集具有规范性质。只要满足图集中规定的使用条件, 一律以图集为准, 不再以塔机制造企业的基础图为准。

3) 塔机基础和附着装置的设计, 需要具有土建和机械两门学科的知识, 属于交叉学科, 目前这方面的专业人才普遍缺乏。GB/T 5031—2008《塔式起重机》中10.2.2.2条规定:固定基础应由专业工程师设计。10.2.2.4条规定:当需要采用如钢结构平台等特殊基础时, 指派人员应保证该基础是由专业工程师设计并能满足塔机使用要求。何为“专业工程师”?这概念比较模糊。本人认为专业工程师应该是具有塔机基本知识, 具有地基、混凝土结构设计能力的工程技术人员。需要通过培训考核合格后, 获得专业工程师任职资格。

4) 目前无论是塔机制造企业的说明书还是基础图, 还是施工企业的方案、设计计算书、图纸, 往往有盖章无签名。为什么?这是很多设计人员心中无底, 不知道自己的作品是否科学合理, 因此不敢签名。是没有责任感、荣誉感的表现。国家应规定, 所有技术文件 (说明书、方案、计算书、图纸) 一定要有编制 (或设计) 人员的签名, 如果实行了任职资格制度, 应写明设计人的证号。使设计人员对自己的作品负责, 就像医生要对自己的处方负责一样。

王永新:从表面上看, 塔机基础和附着分别在塔机的不同部位, 似乎两者根本没有关联, 其实不然。塔机基础定位和基础制作是影响塔机整体稳定性的重要因素, 已发生的事故案例证明有不少重大安全事故都是塔机基础存在问题而引起的, 基础不符合要求, 塔机出现倾斜, 塔身受力极有可能超出许用范围, 从而导致附着装置受力超标。而附着装置不规范, 必然导致基础受力超标, 两者互为影响, 但是基础是根本, 因此必须高度重视塔机基础施工。

另外需要再三强调的是, 设计是龙头, 是附着和基础的根本, 设计计算要严格按照相关规范执行, 擅自更改所依据的规范标准, 或依据的规范标准不对, 将会造成计算结果大相径庭。

综合上述, 通过各部门包括施工企业、监理单位、生产厂家、建筑行政主管部门、检测机构等共同努力, 加强塔机附着、基础的设计、施工使用的安全管理, 杜绝妥全隐患, 才能够有效地预防和减少塔机使用过程中各种事故的发生。

徐金海:现实中建筑起重机械的安装监督检验分别由质检系统检验检测机构和社会的检测机构按各自不同体系进行检测, 采用的检验规则不一, 合格判定条件不一, 存在双轨制现象。

《特种设备安全监察条例》第三条规定“房屋建筑工地和市政工程工地用起重机械的安装、使用的监督管理, 由建设行政主管部门依照有关法律、法规的规定执行。”塔机的安装、使用的监督管理由建设行政主管部门负责。同时起重机械 (包括建筑起重机械) 检验检测机构的检验资格核准权在质量技术监督部门, 目前尚未批量开展非质检系统检验机构起重机械监督检验资格核准工作。而作为建筑起重机械安装、使用监督管理的职能部门的建设行政主管部门对于没有起重机械监督检验资格的社会检验检测机构出具的建筑起重机械安装监督检验报告也予以认可。正是由于检测机构资质管理和建筑起重机械安装、使用的监督管理分属质监部门和建设部门管理, 造成了建筑起重机械安装监督检验的双轨制现象的产生。

检验规则不一造成检验把关尺度不一。质检系统检验检测机构采用的检验规则《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》 (TSG Q7016-2008) 已于2008年8月7日由国家质检总局颁布, 自2009年4月1日起施行。质检系统检验检测机构大都按此监督检验规则, 对建筑起重机械的安装过程进行验证性检验。但此检规是起重机械通用的安装监检规则, 对塔式起重机的针对性不强, 对塔机基础、附着装置的检验内容要求规定不详细。

社会塔机检验检测机构无统一的检验规则。社会各检验检测机构按照《塔式起重机安全规程》 (GB 5144-2006) 等国家标准, 自行制定各自检验机构自己的检验规则, 取得计量资质认定后即开展塔机检验工作。针对同一类设备, 各检验机构相互之间的检验项目大致相同但不完全统一。检验形式属于安装后验收检验。以塔机的制造标准作为在用设备的安装、使用检验规则并不合适, 要求偏高。

由以上可见, 两个依据不同的检验规则进行建筑起重机械的安装监督 (验收) 检验, 检验项目不尽相同、检验形式不同、合格判定条件不同, 作为法定的安装监督检验, 这种检验尺度不一现象有失法定检验的公正性和统一性, 应该尽早规范。

鉴于塔式起重机安装监督检验的重要性, 因此建议相关监管部门制定全国统一的针对建筑工地塔式起重机的检验规则, 详细明确对塔机基础、附着装置的检验要求, 规范塔机基础、附着装置的安装、使用, 消除塔机事故隐患, 保障施工安全。

贾泽辉:在本刊此次组织的关于塔机基础和塔机附着的大讨论中, 各位专家给予了莫大的支持, 在问诊行业诟病的讨论中也基本是言无不尽, 一针见血, 在此代表杂志社和广大读者向各位专家表示感谢。

各位专家在讨论中道出了现实情况中存在的一些共性的问题, 比如塔机基础和塔机附着在设计责任上就存在关系混乱的局面, 本人认为, 这说白了还是塔机厂、工程承包方、施工单位以及租赁、安装企业之间利益关系的问题。塔机生产企业对自己的设备是最了解的, 而且设计人员的水平一般也优于施工单位和租赁 (安装) 企业, 面对从卖产品到卖服务的转型发展潮流, 为什么塔机生产企业不能再向前迈出一步呢?没准儿这烫手的山芋就是一块宝!

另外各位专家提到可参考的塔机基础和塔机附着的设计标准、技术规范有很多, 虽然说标准多了, 可依据的理论就多, 但是不排除会出现撞车的时候, 或者针对性不强、专业性不够的时候。跟设计方面标准之多、之杂形成强烈反差的是检测制度却存在很大的缺失, 少一道手续总归是不安全。术业有专攻, 对于塔机基础和塔机附着这样的非以机械所能概全的交叉专业来说, 专业的、系统的可能才是更好的。

不断跨越的中国大型塔机 篇4

在中国, 绝大多数塔机市场被中国制造商占领, 国外制造商的塔机数量很少。进口塔机主要集中在大型塔机市场上, 在中国的重点工程中经常可以见到进口塔机忙碌的身影。1996年山西电建引进丹麦Kroll公司K10000塔机用于火电建设;三峡、龙滩水电工程使用的波坦MD2200 (2200tm, 最大额定起重量64t) ;前面提及的南京长江三桥和苏通长江大桥使用的波坦MD3600塔机, 北京央视新台址工程使用了favco MD1280动臂塔机 (2450tm, 最大起重量为100t) 。

由于工程规模不断扩大, 中国市场上大型塔机的需求量不断增长。大型塔机在建筑、火电、水电、桥梁、造船等行业均有用户, 同时塔机的应用范围也不断拓宽, 像在相当一段时间内, 国内的水电工程建设主要使用水工门机。随着新开发的大型塔机的吨位不断上升, 塔机因其自身重量轻、安装拆除方便、价格相对较低等优点, 逐步进入水电施工领域替代水工门机。国内塔机制造商不断开发大型塔机满足市场需求, 十年前, 国内生产最大的水平臂塔机是四川建设机械 (集团) 股份有限公司的M900 (900tm) , 目前, 国内的沈阳三洋、抚顺永茂、中联重科、四川锦城、四川强力等塔机制造商都生产出这一级别的塔机。下面介绍目前国内生产的一些大型塔机。

水平臂塔机

四川建设机械 (集团) 股份有限公司, 中国塔机行业最大的企业之一, 近年来不断加速塔机新产品的研发, 已经形成M900/M1200/M1500/M2200塔机系列。

自SCM M900塔机之后, 四川建设机械 (集团) 股份有限公司生产的第一台更大水平臂塔机是M1500, 最大起重力矩1500tm, 最大起重量63t, 特别配置可达85t, 最大起重量工作幅度24.4m, 最大工作幅度80m时吊重15t;固定式独立起升高度105m, 行走式独立起升高度101m。采用底盘行走使用时, 行走底架借鉴了大吨位门机的行走底架, 净空间高度6.5m, 轨道距离15m, 工作车辆可以从底架下方通过;固定使用时, 分固定支脚和底架压重式两种, 固定支脚结构简单, 底架压重式结构略微复杂, 但基础成本低, 可反复使用;附着使用时, 最大起升高度可达400m。它所有的传动均采用了直流调速和变频调速技术, 整机的逻辑控制采用了PLC技术, 所有的数据都能在操纵室内的触摸屏上显示, 达到了同期国际先进水平。目前M1500塔机已投入到襄樊崔家营水利枢纽工程和小湾水电建设中。

2009年6月, 四川建设机械 (集团) 股份有限公司生产的又一款大型塔机M1200 (最大起重量50t) 通过了国家授权机构型式试验。目前, SCM-M2400大型水平臂塔机已完成技术设计, 投入试制生产。据介绍, 该机型最大起重力矩2400tm, 最大起重量80t, 最大工作幅度80m, 独立最大起升高度100m, 起升、变幅、回转等各大机构均采用直流或变频调速系统, 性能先进。该机型标准节为片式结构, 节约运输空间, 且易于安装与拆卸, 同样为门机行走底盘式、固定式和附着式三种使用形式, M2400塔机的开发将为我国重大工程建设提供更多的选择。

沈阳三洋建筑机械有限公司也是中国大型塔机的主要生产商之一, 公司自行研制开发的M125/75塔机的最大起重量为50t, 80m幅度时的起重量为7.5t。该塔机主要受力部件均采用Q345B塔身节, 采用自定心、无焊接接头由八片组成的片式结构, 运存方便, 安装速度快。回转机构采用RCV无级调速系统, 保证起动、制动平稳就位准确。

抚顺永茂建筑机械有限公司是中国塔机行业的后起之秀, 永茂塔机出口到亚洲、欧洲、澳洲、非洲和美洲等近70个国家和地区, 是海关统计连续三年中国塔机出口量最大的塔机制造商。它的ST和STT系列塔机结合了C o m a n s a平头设计理念和波坦塔头设计特点, 2009年永茂自主研发了超大型1200tm的ST80/116塔机, 最大起重量50t, 最大臂长80m时吊重11.6t, 多项技术指标达到国际先进水平。

此外, 中联重科2008年推出了D1100大型塔机, 最大起重力矩达1100tm, 最大起重量63t, 最大工作幅度80m时起重量约10t, 符合欧洲FEM标准, D1100大型塔机的标准节新型快捷连接销轴, 带有一定锥度, 为国内首创, 安装高效、省力。其外置式爬升架可以一次性安装标准节及其通道。

动臂塔机

在我国, 大型动臂塔机主要用于施工现场场地狭小、其它类型起重机难以布置的建设工程施工及火电建设工程电站锅炉吊装。十年前, 国内能生产动臂塔机的制造商寥寥无几, 近几年竣工的北京央视新台址工程、上海环球金融中心、广州新电视塔均选用了澳大利亚Favco公司的大型动臂塔机进行施工。其中, 央视新台址使用的M 1 2 8 0 D动臂塔机 (2450tm, 最大起重量为100t) , 上海环球金融中心和广州新电视塔使用的M900D (1200tm, 最大起重量为64t) 。这些数百米之高的超高层建筑施工需要的起重量大、起升高度高、起升速度快的动臂塔机只能依赖进口;不过, 我国各制造商正在奋起直追, 近两年争相推出大型动臂塔机。目前, 国内川建、抚顺永茂、沈阳三洋、中联重科、江麓等塔机制造商生产的动臂塔机最大起重量一般在30t左右, 如近两年推出的动臂塔机:抚顺永茂STL720 (720tm, 最大起重量32t) 、中联重科TCR6055 (630tm, 最大起重量32t) 、江麓QTD480 (480tm, 最大起重量32t) 。

在工业建设领域, 国产大型动臂塔机发展很快。进入2 1世纪以来, 我国火电建设主力吊装机械迅速从DBQ系列转向FZQ附着自升式系列动臂塔机, 估计国内拥有的FZQ系列塔机已经超过百台。FZQ系列动臂塔机一般是固定式的, 通过附着支撑附着于电站锅炉房, 高度可以超过100m, 同时也适用于水电、冶金及核电站等大型工程的施工安装。FZQ系列动臂塔机上部回转、上部顶升、臂架铰接点后置, 具有起重量大、提升高度大、自重轻、安拆快捷方便等特点。目前国内FZQ系列动臂塔机主要制造商有郑州科润机电工程有限公司、山东丰汇设备技术有限公司、上海电力机械厂。

郑州科润机电工程有限公司是国电郑州机械设计研究院控股公司, F Z Q系列塔机代表产品F Z Q 2 4 0 0、FZQ2000Z、FZQ1800、FZQ1380, 起重力矩从1 380~2 400tm, 最大起重量为63~100t。上海电力机械厂代表产品是MK2500、FZQ2000、FZQ1250。上海电力机械厂与澳大利亚的Favco合作生产以柴油机为动力的M1280D动臂塔机, MK2500动臂塔机是双方合作生产的新产品, 起重力矩和M1280D同为2 450tm, 主要区别是MK2500按我国标准设计的以电动机为动力, 该机变幅、起升、回转等执行机构均采用具有国际先进技术水平的直流调速系统, 最大额定起重量为140t。

山东丰汇设备技术有限公司FZQ系列塔机产品包括FZQ2200、FZQ1650、FZQ1380。山东丰汇的产品与郑州科润有许多相似之处, FZQ2200动臂塔机最大额定起重力矩2200tm, 最大起重量为100t, 在塔身结构上进行了重大创新, 采用三项专利技术:带附着装置的活动组合式起重机塔节、K字形腹杆组合式快装塔节、带锁紧的锥度销;塔身采用快装管桁结构, 由模块化单元组成, 相同单元结构完全互换;起重臂采用1000MPa细晶粒超高强度合金钢制造, 中间节完全互换。该新产品K型腹杆快装单元结构攻克了超大型塔式起重机塔身刚度与运输超限的行业性技术瓶颈, 可以大幅度降低转场成本。采用全变频无级调速控制系统, 起升机构配LEBUS折线卷筒, 操控及安全保护系统具有载荷自动识别、抗野蛮操作等先进功能。

塔机附着的一些错误做法 篇5

规范设计和制作附着是保证塔机安全使用的主要手段之一。现以四杆附着为例简单介绍其结构(图1)。附着框安装在塔身标准节上，通过撑杆与建筑物相连，撑杆的两端各装有1根调节螺杆并利用销轴与建筑物或附着框实现铰接。

1-撑杆;2-调节螺杆;3-销轴;4-附着框;5-支座

为保证塔机的安全使用, 《建筑起重机械安全监督管理规定》(建设部第166号令)中明确“禁止擅自在建筑起重机械上安装非原制造厂制造的标准节和附着装置”。然而笔者在对塔机作专项检查时经常发现, 塔机架设附着时, 很多使用单位和安装单位未请专业人员设计，未进行理论计算也未制定具体方案, 只凭经验自行制作, 附着形式千奇百怪，有些严重违背力学原理, 这给塔机使用埋下很多安全事故隐患。

1 撑杆的长细比严重超过相关规定

图2是发生在浙江某工地的一起倒塔事故照片。图中附着为四杆形式，撑杆为格构式，材料规格如下：主支角钢为L40×4, I0=4.6cm4, A0=3.086cm2, 缀条为圆钢10，撑杆截面为方形边长为180mm，四根撑杆的长度分别为16 020mm、14 510mm、14 010mm和15 490mm。经计算4根撑杆的长细比分别为201、182、176和195。计算长细比均超过了GB/T13752《塔式起重机设计规范》所规定的结构件许用长细比[]=150。当塔机承受到较大的弯矩和扭矩时，撑杆由于刚性不足无法起到有效的支撑作用，导致倒塔事故发生。

无独有偶，在浙江的另一工地，有2幢在建楼房共用1台QTZ60塔机。楼房的间距38m，施工单位将塔机安装在2幢楼房中间，采用的钢管做附着撑杆，最长的撑杆长度为21m，计算可得该撑杆的长细比为581(该附着设计没有经过计算)。由于撑杆长细比严重超过许用长细比，撑杆几乎不能承受任何的压力，塔机附着安装没多久就发生了倒塔事故。

其实，撑杆的长细比计算十分方便。

对于格构式撑杆

式中 ——换算长细比;

A——撑杆截面的毛截面面积，cm2，一般取主肢截面面积之和;

A1——缀条截面面积，cm2;

L——撑杆的长度，cm;

I0——主肢型钢惯性矩，cm4;

A0——主肢截面面积, cm2;

Bd——撑杆截面边长, cm;

Z0——主肢重心距离, cm。

I0、A0、Z0均可在材料手册中方便查到，因此计算并不困难。

对于钢管撑杆

其中，α=d/D, d为钢管内径，D为钢管外径。

当然在附着设计时, 对附着撑杆还需进行强度、整体稳定性和分肢稳定性等计算，这些计算在各类建筑机械相关的刊物中有较多的介绍, 本文不再重复。

2 撑杆的两端采用焊接

图3和图4是两种较为典型的撑杆两端采用焊接的做法。其中图3工人在安装附着撑杆时，由于撑杆的长度原因无法与附着框用销轴连接，而自作主张将撑杆头部的耳板与附着框的耳板焊接起来。而图4在设计时就做成撑杆在安装现场去头(气割头部)后与建筑物的预埋件配焊的形式。这两种错误做法均是将撑杆两端应该采用铰接的形式变成了焊接形式。事实上，按规范设计制作的塔机附着撑杆是二力杆，工作中只受拉力或压力。但将撑杆的端部制作成焊接形式后，撑杆不但受拉力或压力，同时受到了弯矩。

首先，由于连接方式发生了根本性的改变，即由铰接变成了焊接，撑杆就不能看成是二力杆了;其次，每道附着的结构变成了超静定结构，计算变得复杂;再次，塔机在工作时塔身会产生一定的扭转和摆动，这会对撑杆产生较大的弯矩，特别是最后一道附着，将受到很大的弯矩，极易引起焊接部位破坏和撑杆失稳，进而发生倒塔事故。当撑杆与附着预埋件焊接后，预埋件的受力情况也发生了变化，容易发生破坏。图4清楚地显示，在安装后的第二天即在预埋件的左侧出现了混凝土被破坏的情况。同时撑杆与预埋件的由于强度不足也很容易发生破坏，图5是撑杆(钢管)与预埋件焊缝被破坏的照片。

3 附着支座设计不正确

图6中附着支座存在2个明显错误：一是耳板高度太高;二是耳板与底板焊缝长度太短。图7是2种较为典型的附着支座结构，左侧为双耳结构、右侧为单耳结构。支座设计强度必须满足撑杆对其作用力，且结构尽量简单紧凑。考虑耳板的高度H时，应在保证撑杆节头能自由转动的前提下尺寸尽量小;耳板与底板的焊缝强度应经过设计计算，保证焊缝的有效长度和高度满足强度要求。

在设计塔机附着时，我们发现附着撑杆对支座的作用力一般均不通过耳板焊缝截面的形心，使焊缝受轴力N、剪力V和弯矩M，属于角焊缝受的轴力、剪力和弯矩共同作用的情形，如图8所示，图中，，。

N、V和M共同作用下，焊缝上或下端最危险处应满足

式中he——角焊缝计算厚度;

lw——角焊缝计算长度，

βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数，对直接承受动力荷载的结构取1.0，对承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构取1.22，对斜角焊缝取1.0;

ffw——焊缝强度设计值，根据相关规范查取。

从以上算式中可以看出，耳板销孔到焊缝的高度H越小，焊缝有效长度越长，越容易满足强度要求;反之则容易导致焊缝破坏。笔者在已知撑杆拉力的情况下，用以上方法对图6的焊缝强度进行验算，结果计算应力为315N/mm2, 大于Q235钢常用的焊条E43型的ffw=160N/mm2近一倍, 因此可以判定图6支座的设计强度不足。

4 小结

以上3种错误做法均严重影响着塔机的使用安全，塔机的使用单位和监管单位应引起足够的重视，务必使用原制造厂制造或具有相应资质的厂家制造的附着装置。非标设计的附着装置应有设计计算书。

摘要：列举了塔式起重机附着几种典型的错误做法, 分析了各种错误做法可能导致的不良后果, 同时简要讲述了相应的正确做法, 供一些不具有相关设计能力的塔机生产厂家和塔式起重机使用单位借鉴, 以避免发生事故。

内爬塔机自动爬升系统 篇6

1 内爬塔机的优势与应用

在高层建筑的施工中, 一般可采用内爬式塔机或外附着式塔机。内爬式塔机一般安装在建筑物内部, 或建筑物边沿的支撑装置上, 具有固定高度的塔身, 支承在建筑物电梯井内或某一开间内, 依靠安装在塔身底部的爬升系统使整机沿建筑物内通道上升。施工结束后, 需用特设的屋面起重机或辅助起重设备将塔机逐一解体卸至地面。

相比于外附着式塔机, 在高层建筑施工中内爬塔机具有如下优点。

1) 有效施工能力大内爬塔机安装在建筑物的内部, 其施工面为一个整圆, 塔机的有效施工能力在80%以上, 而外附着塔机施工面一般不到半圆。所以, 同型号的塔机采用内爬方式比外附着方式可大幅提高施工能力。

2) 成本低塔身高度固定, 不需随建筑物的升高而增加塔机标准节, 塔机制造成本低, 建筑物高度越高, 优势越明显。同时不必考虑塔机基础和附墙预埋件, 另外, 塔身标准节的减少也使得整机运输成本和维护保养的费用大大降低。

3) 效率高由于内爬塔机安装在建筑物内部作360°旋转, 施工过程中塔机的变幅与回转时间减少, 每小时的吊次比附着式塔机多20%~30%, 相应的作业台班吊装量比采用外附着方式高30%以上, 施工效率高。

近年来, 国内各大地标性建筑在施工中多采用内爬式塔机。如上海中心大厦, 北京中央电视台总部大楼等。可以预见, 在未来高层建筑的施工中, 内爬式塔机的使用将成为一种新的趋势。

2 内爬塔机爬升系统新思路

对比传统内爬式塔机, 本文提供了一种内爬塔机爬升系统的新思路, 可实现内爬塔机整机自动爬升。

2.1 结构组成

内爬塔机自动爬升系统结构组成如图1所示。内爬塔机机身包括爬升框1 (含底座) 、顶升节3、基础节4和爬带2, 内爬塔机自动顶升系统包括上支撑梁5、顶升梁7、下支撑梁9和两个动力缸;上支撑梁5安装在在顶升节3上, 下支撑梁9安装在基础节4上, 顶升梁7通过动力缸与上支撑梁5连接, 上支撑梁5、下支撑梁9和顶升梁7在同一平面, 上支撑梁5、下支撑梁9和顶升梁7上分别活动连接有上支撑梁支撑板6、下支撑梁支撑板10和顶升梁支撑板8, 上支撑梁支撑板6、下支撑梁支撑板10和顶升梁支撑板8能够与爬升框1或爬带2相接触, 上支撑梁5和下支撑梁9分别布置在顶升梁7的顶升正方向和反方向。

1—爬升框;2—爬带;3—顶升节;4—基础节;5—上支撑梁;6—上支撑梁支撑板;7—顶升梁;8—顶升梁支撑板;9—下支撑梁;10—下支撑梁支撑板

上支撑梁支撑板6、顶升梁支撑板8、下支撑梁支撑板10采用偏心结构, 采用此结构可以在无阻力情况下可靠重力作用自动翻转归位。

上支撑梁5、顶升梁7和下支撑梁9上分别设置有位置传感器, 可以检测上支撑梁支撑板6、顶升梁支撑板8、下支撑梁支撑板10的位置并发送换向信号, 实现动力缸的自动转向。

上支撑梁5、下支撑梁9和顶升梁7上分别通过销轴连接上支撑梁支撑板6、下支撑梁支撑板10和顶升梁支撑板8。动力缸通过销轴与上支撑梁5和下支撑梁9连接。

本方案中, 上支撑梁支撑板6、下支撑梁支撑板10和顶升梁支撑板8均为两个, 分别设置在上支撑梁5、下支撑梁9和顶升梁7的左右两侧。

2.2 工作原理

内爬塔机自动顶升系统的每个顶升循环作业分为顶升和换步两个过程。

顶升过程始于顶升梁7通过顶升梁支撑板8支撑在爬带2的踏步板或爬升框1结构上, 随着动力缸推出运动, 整机上升, 当上支撑梁5或下支撑横梁11上的上支撑梁支撑板6或下支撑梁支撑板10与爬带2的踏步板或爬升框1结构接触后受力翻转, 当上支撑梁支撑板6或下支撑梁支撑板10跨过爬带2上踏步板或爬升框1结构后, 采用偏心结构的上支撑梁支撑板6或下支撑梁支撑板10, 靠重力作用自动翻转归位, 触发位置传感器, 动力缸换向收缩运动, 整机下降至上支撑梁支撑板6或下支撑梁支撑板10与爬带2的踏步板或爬升框1结构接触支撑整机自重。

系统完成顶升过程, 自动进入换步过程。换步过程随着动力缸继续收缩运动, 顶升梁7上的顶升梁支撑板8与爬带2的踏步板或爬升框1结构接触后受力翻转, 当跨过爬带2上踏步板或爬升框1结构后, 顶升梁支撑板8自动翻转归位, 触发位置传感器, 动力缸换向伸出运动, 顶升梁通过顶升梁支撑板8支撑在爬带2的踏步板或爬升框1结构, 完成换步过程, 系统自动进入下一个顶升循环。

3 结语

本方案能够实现内爬塔机自动顶升作业, 不需人工频繁地重复操作支撑结构, 有效减少塔机顶升安装过程中的工人劳动强度, 提高施工效率;在顶升及换步作业中, 具有一定的自锁安全性。爬升过程中, 上、下支撑板同时作用, 安全可靠, 可实现对任意楼层间距的自适应爬升, 应用范围广。

参考文献

[1]王青, 郑翰晖, 刘风军.浅谈内爬塔式起重机的爬升方式[J].建筑机械化, 2011, 32 (8) :60-62.