范崇明

　　(北京正和恒泰機械工程有限公司，北京 100102)

1 前言

　　國家會議中心二期項目工程鋼結構體量大且結構體系豎向多變，構件和節點構造復雜多變;地下為勁型結構，一層主要為會展區和主會場為大跨度轉換桁架結構，施工作業面寬闊，工程量大，重量估計3萬多噸，二三層鋼結構框架結構，屋頂花園屋面為大跨度網殼結構，桿件數量多，綜合考慮工期、工程量，所以做為整個工程的主要垂直運輸設備塔式起重機(以下簡稱“塔機”)的選型、布置尤為重要。

2 工程概況

　　國家會議中心二期項目是北京市重點項目，是落實首都“國際交往中心”的工程，已寫入北京市的總體規劃中。項目目標是建成一個國家級的、全球領先的，服務于國際交往的政務、國務、商務活動的會展中心。工程地址位于北京市朝陽區奧林匹克中心區，國家會議中心北側，用地范圍南起大屯路、北至科薈南路，東起天辰東路，西至天辰西路;占地面積92626.94m²，建筑面積409000m²，地上3層(含夾層8層)，地下2層(含夾層3層)，建筑檐口高度45m，建筑總高52m;主體結構形式地下為框架結構，地上鋼框架支撐組合剪力墻結構。

　　本工程結構形式復雜，主要結構形式如下：8000m²的無柱空間主會場(桁架結構)，20000m²無柱空間會展(81m大跨轉換，轉換平臺上重載)，整體曲面大屋面(網殼、曲梁)，如圖1;因此工程鋼結構量大、跨度大、截面大、單件重量大，鋼結構重量約13萬噸，總吊次約5.4萬噸，現場焊接填充量約900噸，所以對大型機械設備尤其是塔機的選型及布置尤為重要，直接影響工程的鋼結構施工及工程的工期進度。

圖1

 

3 塔機選型布置

3.1 塔機選型

　　(1)鋼結構工程體量巨大，工期緊，項目組織是本工程的難點：單項工程在10多個月內完成13萬噸鋼結構，要求平均每月完成1萬多噸，高峰期單月將達1.7萬噸鋼結構的制造安裝。

　　(2)選擇合理的施工方法和吊裝機械是本工程重點：地下為勁型結構，一層會展區和主會場為大跨度轉換桁架結構，施工作業面寬闊，工程量大，重量約3萬多噸;二、三層為鋼結構框架結構，屋頂花園屋面為大跨度網殼結構，桿件數量多，針對工程結構特點，選取施工方法和吊裝機械是本工程重點。

　　(3)重型構件的水平及垂直運輸是本工程的重點：施工現場區域內場地比較緊張，施工場地與外側的環路之間空地較少;施工場區大(144m×456m)、構件重量大、鋼結構構件的堆放與倒運問題，是本工程的一個重點。

　　(4)場地因素：基坑邊線與用地紅線間可利用空間較小，局部基坑邊線即為用地紅線，各類制約因素將現場周邊分割為若干個區塊，無法形成環路，水平運輸壓力較大,如圖2。

圖2

　　(5)塔機性能要求：塔機起重性能不但需滿足鋼結構的吊裝需求，由于工程結構的復雜性及特殊性，處于高位的塔機的最大自由高度需達到84m。

3.2 塔機布置

　　綜合考慮分析以上因素，保證工程的工期進度，擬選用12臺大型塔機作為工程鋼結構吊裝的主要起重設備，并根據塔機性能的不同，現場合理定位布置，鋼結構采用塔機的主要吊裝分析及布置如下：

　　(1)塔機吊裝分析，見表1。

表1  塔機吊裝分析

　　(2)塔機布置。

　　塔機布置說明：塔吊型號為1臺S1200K64+5臺D1100+4臺STT2200(2630)和2臺D2500，臂長L=60-80m，主要用于土建結構施工及鋼柱、鋼梁安裝。塔機布置平面圖如圖3。

圖3

　　(3)塔機性能說明。

　　a)D1100-63塔機起重性能，見表2。

表2  D1100-63塔機起重性能

　　b)D1100-63塔機自由高度，見圖4。

　　c)S1200塔機起重性能，見圖5。

　　d)S1200塔機自由高度，見圖6。

 

4 塔機基礎設計制作

4.1 基礎形式設計

　　國家會議中心二期工程基礎形式為樁基+天然地基筏板基礎。局部存在抗浮問題的區域擬采用抗拔樁，抗壓樁為后壓漿鉆孔灌注樁，抗拔樁為長螺旋鉆孔壓灌樁。在施工組織設計中，因客觀條件限制，塔吊基礎受結構承臺、集水坑等影響，基礎尺寸無法滿足板式基礎尺寸要求，各塔機基礎無法采用塔機生產廠家推薦的基礎做法，而是根據現場實際條件重新設計，采用樁+承臺的基礎型式。基礎形式如下，見圖7-圖8。

4.2 基礎預埋件設計

　　為保證工程的工期進度，各塔機在結構底板施工前進行安裝，塔機基礎需座于建筑結構底板之下，所以塔機預埋件需采用預埋節的形式，考慮建筑結構底板的厚度及群塔作業施工要求，塔機預埋節進行非標設計制作，確定高度為3.5m。

 

5 塔機安裝及拆除

5.1 塔機安裝規劃

　　(1)場地規劃及準備工作：塔機均布置于基坑內，且距離基坑邊緣較遠，綜合考慮基坑邊緣及環隧道路的安全性及經濟性，確定方案為塔機運輸車輛及輔助安裝設備行駛至基坑內進行塔機的安裝，由于基坑較深，塔機運輸至基坑底部需要超低半掛車，且行駛路線要求較高，提前修整坡道，坡道放坡比例不大于1:8。

　　(2)輔助起重設備選型：現場勘查規劃及可修整的場地位置，確定塔機安裝輔助起重設備可站位位置，根據塔機各部件的吊裝單元重量，輔助起重設備站位位置的土層土質情況，經復核計算，塔機可采用260t汽車吊行駛至基坑內進行安裝。

5.2 塔機拆除規劃

　　(1)由于塔機布置于建筑結構內側，且距離結構邊緣較遠，所以塔機拆除時塔機無法自降至地面(塔機最低高度)，塔機的起重臂及平衡臂結構需高于建筑的檐口高度。

　　(2)為保證輔助起重設備拆除塔機時可距離塔機的幅度最小、可在最佳位置拆除塔機，經與項目單位研究決定，塔機所在區域水平向鋼結構待塔機拆除后施工，即為輔助起重設備預留作業通道，見圖9-圖10。

圖9

圖10

 

　　(3)為保證輔助起重設備的起重量及起升高度均可滿足塔機的拆除，經與項目單位、設計單位共同確定，采用500t汽車吊+塔式工況作業，且汽車吊需形式至地下室結構區域進行作業，經與項目單位、設計單位的多次溝通、復核計算，最終確定了汽車吊的站位位置及結構的加固措施，保證了塔機的順利拆除。

 

6 塔機群塔施工作業

　　本工程塔機共計12臺，為滿足施工需要，施工作業區域及部件堆放區域全部覆蓋，所以塔機布置較為密集，且交叉區域較多，對塔機高差、層次要求較高，因此塔機群塔作業施工嚴格按照相關規范要求實施。

　　(1)塔機垂直方向控制：根據工程結構施工及符合塔式起重機安全規程中的要求，為防止塔機立體交叉碰撞事故的發生，處于高位的塔機的最低位置的部件(吊鉤升至最高點或最高位置的平衡重)與低位塔機中處于最高位置部件之間的垂直距離不得小于2m。各塔機的高度必須由項目部塔機協調負責人統一協調指揮和安排，嚴禁各行其是。

　　(2)塔機水平方向控制：兩臺塔機之間的最小架設距離應保證處于低位的塔機的臂架端部與另一臺塔機的塔身之間至少有2m的距離。

　　(3)明確每臺塔的運行方向和軌跡，并向每臺塔的司機進行交底。

　　(4)確定每臺塔吊的主施工區域，并按施工區域固定材料堆放場地，固定塔吊回轉范圍，以避免塔吊由于轉臂而產生碰撞。塔機作業區域如圖11。

圖11 塔機作業區域平面布置圖

　　(5)塔機安裝高度信息參數表，見表3。

表3 塔機安裝高度信息參數表

 

7 結束語

　　目前，該項目12臺大型塔機已全部安全順利拆除，塔機的選型布置及應用既滿足了單件鋼結構的吊重需求，保證了多臺塔機在無附著工況下群塔安全施工作業，避免了附著結構對建筑結構的影響，減少了附著頂升所需要占用的塔機使用時間，有效地保證了工程的整體施工進度。

 

（《建設機械技術與管理》雜志 2020年第5期）

（責任編輯：休魚）