【摘 要】本文主要是結合工程實際，對內爬塔式起重機中頂及內撐桿伸縮支腿的關鍵施工技術和應用做了簡要分析，為日后的類似工程提供了經驗和借鑒。
【關鍵詞】內爬塔式起重機；中央頂升系統；伸縮支腿；液壓頂升；內爬套架；內爬導向架
【Abstract】This paper is a combination of engineering practice， internal climbing tower crane in the top and inside the pole telescopic outrigger critical construction and application of a brief analysis of the experience and draw lessons for the future construction technology and construction methods.
【Key words】climbing tower crane，central jacking system； retractable legs；hydraulic lifting；climbing a set of frame；climbing guide frame
1 項目研究的背景
內爬式塔式起重機安裝在建筑物內部（如電梯井，樓梯間等），依靠爬升機構，使塔身隨建筑物建高而不斷升高。由于其具有有效施工能力大、制作成本低、使用費用低、安全性好、整機輕量化等特點，為項目的施工投入減少大最的設備投資而深受施工企業的歡迎。特別是近幾年來國內的高層住宅、超高層標志性建筑物的建設和高速發展，現階段的建筑工業不斷發展，高層、超高層建筑的不斷涌現，這些工程都屬于工程大、工期緊的項目。采用常規的外附式塔式起重機不能夠滿足施工場地要求，或者需要增加塔式起重機的投入量，而采用內爬塔式起重機可以有效的發揮其起重能力，節省機械投資。可常規的內爬塔式起重機的頂升形式耗時較長，一般需要占用一天甚至更長的時間，是現階段高層建筑實現2.5天一層的結構建造速度的瓶頸之一，需在電梯井壁（或其附著剪力墻）上預留很大的孔洞，給施工造成極大的不便，在進行“翻架”頂升過程中，塔身穩定性差，容易出現失穩的現象。內爬式塔式起重機在高層與超高層建筑的施工中得到廣泛應用。
太古匯商業、酒店、辦公樓和文化中心工程是廣州市政府的重點項目，總建筑面積約為470000m2，而其中的一號塔樓項目為40層高，結構形式為鋼骨柱+筒剪結構，標準層高為4.20m，建筑物高度為211.95米，建筑面積約為110000m2，主體施工工期僅為240天，平均每5.5天需要施工一層，鋼骨柱吊裝量達4000噸，每天需要的垂直運輸吊次達120次，每次吊裝時間平均為12分鐘，在此情況下，塔吊需每天24小時運作方能滿足吊運要求。
基于上述的背景，我公司成立了專題研究小組，以太古匯項目的一號塔樓內爬塔式起重機的頂升實施為依托，對常規內爬式起重機的頂升施工技術展開研究。通過借鑒和吸取國內外內爬塔式起重機頂升的經驗，解決了內爬塔式起重機采用中頂及內撐桿伸縮支腿施工的關鍵技術，總結出一套成熟的施工方法，進一步完善該施工工藝，進而形成施工工法，為日后內爬塔式起重機采用中頂及內撐桿伸縮支腿施工的頂升施工提供經驗和借鑒。
2 國內外研究現狀
內爬塔式起重機的研究與使用始于1950年，最先投入的是法國、德國、意大利等西歐國家，在60年代開始，開始在歐美等各國紛紛進行效仿。世界上許多知名的超高層建筑的施工都從使用安全性能、節約施工成本投入等條件里考慮采用內爬塔式起重機。
我國起步于1960年，在1970年開始投入使用。特別是近年來，中國的許多知名的超高層建筑紛紛投入使用內爬塔式起重機。如北京的中央電視臺新址大樓采用的澳大利亞法福克公司的M1280D，廣州市新電視塔（廣州塔）采用的M900D等。至目前為止，國內的內爬塔式起重機頂升技術主要有早期的機械繩輪式，和現在普遍使用的雙塔上頂式、框架挑爬式、框架側頂式等幾種。其中機械繩輪式由于操作復雜，安全隱患較大而淘汰，雙塔上頂式主要是在我國80年代時研制的，框架側頂式是在1984年從法國波坦公司引進的，框架挑爬式是目前大型超高層建筑附著于單邊墻體上。
所以目前由于內爬塔式起重機大量運用于高層、超高層項目中，但由于頂升技術的不同，目前中頂及時內撐桿伸縮支腿的應用，目前廣東省內、甚至在國內還沒有完整的施工工法或操作規程指引，需要進一步研究與探討。目前國家僅內爬塔式起重機僅有安全規程和技術條件，但對于采用中頂及內撐桿伸縮支腿的頂升技術的研究尚處于起步階段。
3 項目研究的意義和目的
中頂及內撐桿伸縮支腿頂升主要結構是在內爬底座上安裝伸縮支腿形式，爬梯和內爬導向架吊掛支撐在內爬套架上形成整體，套緊塔身。中央頂升的液壓系統設置于塔身內部的內爬上節平臺上，液壓油缸鉸接在內爬上節爬升橫梁的雙耳內，活塞桿向下伸出，桿端鉸裝頂升橫梁，爬升橫梁與頂升橫梁兩端均安裝活動爬爪。
該種頂升施工工藝替代了常規的內爬塔機的預留定位精度高、側面頂升的摩擦力大、爬升速度慢、需要多次移動液壓油站、往復搬運內爬套架等弊端。采用中頂及內撐桿伸縮支腿頂升施工具有頂升簡單、頂升速度快、頂升勞動強度低、過程安全、預留洞口小等優點，既節省了工人的勞動臺班，又保證了塔身在頂升過程的穩定性和減少對電梯井壁（或剪力墻）的破壞。
為了更好地到達安全、快速、平穩的將內爬塔式起重機的向上頂升的使用效果，在頂升過程需要解決伸縮支腿的固定、中央頂升系統的布置、液壓頂升與爬梯、套架提升速度等影響頂升時間的關鍵因素，才能實現內爬塔式起重機的快速頂升。因此項目的研究目的在于內爬塔式起重機的安全、穩定、方便、快速的頂升控制。普通內爬塔式起重機的頂升方式可以實現塔機的頂升，但由于定位精度高、對結構砼體要求高、頂升預留洞口大、頂升速度慢等等問題，需要逐一解決與積累經驗，使得內爬塔式起重機在更多的項目得到推廣運用。
4 項目研究的先進性
中頂及內撐桿伸縮支腿頂升施工具有爬升簡單、爬升速度快、爬升勞動強度低、過程安全、預留洞口小等特點，在國內仍處于起步應用階段。本技術研究成果首次提出了采用液壓中央頂升與內撐桿伸縮支腿相配合，以達到快速完成頂升任務，保障塔式起重機在施工過程的使用時間，多道安全內撐桿，可以保證內爬塔吊在爬升過程的垂直度控制，而且預留孔洞少而小，不影響電梯井（或剪力墻）的結構強度。采用新型的頂升方式，可以確保施工過程塔吊的使用時間，剪力墻后補與加強的工作量減少，工人臺班量降低，勞動強度不高，有利于更好的推廣。其技術具有一定的先進性，技術水平達到國內領先。
5 項目研究的內容
中頂及內撐桿伸縮支腿頂升在不同寬度
的核心筒或電梯井道內靈活安裝，平均尺寸井道尺寸最小截面僅需比塔身標準節大600mm就能夠滿足；適用于各種型號的內爬塔式起重機（噸位從60t?m～1200t?m），能夠實現快速的頂升速度，在3～6小時內完成一次頂升作業。因此中頂及內撐桿伸縮支腿頂升施工研究的主要內容為液壓中央頂升，保證塔吊受力集中，減少導向輪與塔身的摩擦，快速頂升；采用內爬套架與伸縮支腿系統，在頂升后將伸縮支腿放置于電梯井的預洞孔洞中，固定快捷安全，避免采用“翻架式”的人工搬運套架與承重梁的麻煩。鏈輪提升系統快速提升內爬套架，避免反復搬運的勞力工作。使其達到安全、穩定、方便、快速的效果是該技術研究內容的關鍵。
6 頂升原理
中頂及內撐桿伸縮支腿頂升主要結構是在內爬底座上安裝伸縮支腿形式，爬梯和內爬導向架吊掛支撐在內爬套架上形成整體，套緊塔身。中央頂升的液壓系統設置于塔身內部的內爬上節平臺上，液壓油缸鉸接在內爬上節爬升橫梁的雙耳內，活塞桿向下伸出，桿端鉸裝頂升橫梁，爬升橫梁與頂升橫梁兩端均安裝活動爬爪。塔機頂升時，頂升橫梁爬爪和爬升橫梁爬爪交替置于爬梯筋上，從而實現中央頂升、上爬。頂升上爬到位后，將內爬套架、爬梯、底座的伸縮支腿旋出伸至預留孔洞中起承重作用，并將內撐桿固定于墻上。整機各部件介紹。
7 頂升工藝
7.1 初始頂升
（1）核查建筑物爬升支承處（電梯井壁）的混凝土強度是否已經設計強度的70%，備好相關配件，做好爬升前的塔機安全檢查，在吊臂設置好相關的平衡吊重。
（2）啟動泵站油泵，操縱手動閥操作桿，使活塞桿帶動下橫梁上下伸縮運行，以調整下橫梁的高度，使下橫梁兩側的爬爪落在爬梯踏步上。操縱手動閥使活塞桿外伸，開始轉由爬梯承受塔機的自重載荷。
（3）確認塔機前后平衡，塔身垂直度。
（4）將爬導向架四角的伸縮支腿旋出，桿頭腳板頂緊電梯井壁，并使導向架四角的導向輪與塔身主弦桿距離均勻。
（5）塔機上爬，上橫梁兩側爬爪超過爬梯筋板后，停止頂升，轉動上橫梁爬爪，使其伸入爬梯槽內。然后操作手動換向閥使油缸回縮，上爬爪便落在踏步上。
（7）活塞桿繼續回縮，轉由上爬爪承載，然后將下橫梁上提。
（8）反復頂升，即可爬升到所需高度。
（9）當內爬底座的伸縮支腿與電梯井壁第一組預埋盒齊平時，停止頂升，伸出底座上的伸縮支腿，擱置在預埋盒處，并采用墊片墊平。
（10）將安裝在內爬底座四個腳立柱上的伸縮撐桿旋出，使塔身下部緊固在電梯井梯井內。
（11）將安裝在內爬套架上方塔身主弦桿上的安全撐桿旋出，頂緊電梯井壁，將塔身中部緊固在電梯井內。
（12）做好其他電氣連接，完成第一次爬升。
7.2 第二次頂升
（1）松開內爬套架上方的安全撐桿，將其移動到塔身上方，旋出并頂住電梯井壁；提升全套內爬機構。
（2）松開內爬套架和內爬導向架上各個撐桿，在導向輪上涂上潤滑油。
（3）縮回液壓油缸活塞桿，將下橫梁兩端的卸扣分別扣入塔身兩側鏈提系統內，啟動液壓泵站將下橫梁向下頂，使內爬套架上升，將伸縮支腿全部推進主梁內。
（4）繼續液壓頂升，鏈條向下移動，將內爬套架、內爬導向架和爬梯向上反拉。
（5）油缸頂升一個行程，將內爬上節耳板上的卸扣分別扣入鏈提系統內，縮回油缸，該卸扣便扣緊了鏈條，承受了內爬套架、內爬導向架和爬梯的全部重量。
（6）取出下模梁兩端的卸扣，將活塞桿全部縮回，完成一次頂升換步。
（7）重復第（3）的操作，經過反復液壓頂升換步，內爬套架的伸縮支腿與上方的預留盒平齊，內爬機構提升到位。
（8）將內爬套架兩直梁中的伸縮支腿拉到預埋盒內，墊平伸縮支腿，使內爬套架處于水平狀態。
（9）將內爬套架和內爬導向架的撐桿與電梯井壁緊固。提升主電纜。
（10）吊掛配重，松開內爬底座上的安全撐桿，松開塔身上的安全撐桿。
（11）啟動泵站油泵，操作手動閥操作桿，使油缸活塞桿伸縮運行，帶動下橫梁并將橫梁兩端爬爪擱置在爬梯的踏步上。頂升10~20mm高度，再將內爬底座的伸縮支腿回到兩直梁內。前后移動配重，使塔身處于垂直狀態。調整內爬導向架導向輪與塔身主弦桿的距離后，將內爬導向架安全撐桿與電梯井壁緊固。
（12）重復第一次爬升過程，即可完成第二次爬升。
8 塔式起重機液壓中央頂升技術
常規的框架側頂技術是內爬塔式起重機將液壓站設置于電梯井外的樓面，液壓油缸安裝在內爬框架外側的主梁止方，其洗塞桿向中伸出，桿端鉸裝頂升橫梁，頂升橫兩端頂住塔身標準節外側的頂升踏步，側面上頂實現塔機爬升。由于塔機頂升時，需要從電梯井內將內爬框架拆出，向上搬運安裝后才能固定塔身上節。需要耗費較長的時間，影響快速頂升的目的。所以研究小組首要任務投入到改造側向頂升的目的修改為中央頂升，保證整機同步向上提升，減少多次拆裝的麻煩。
主要是將液壓油站設置于塔機內部（液壓桿的上方），液壓桿設置塔機標準節的中央。具體做法如下圖：
11 應用背景
本技術研究成果將內爬塔式起重機的爬升實現機械化，降低了工人的勞動強度和人工操作的不穩定性，并簡化爬升過程的程序，保證了爬升過程的穩定性，可以有效的縮短爬升時間約50%。通過采用特定的內撐桿伸縮支腿可以減少電梯井預留孔洞，電梯井后補孔洞的費用相應減少。采用內爬塔式起重機為國家節省大量鋼材，替企業節省設備費用，適用于中頂及內撐桿伸縮支腿的爬升方法適用于各型號內爬式起重機（從60t?m～1200t?m級）的在高層和超高層建筑施工中的廣泛使用。
參考文獻
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