新型“爬式”架橋機在大型倉儲建筑施工中的創新應用

陳萬里 余 震 吳堅榮

中天建設集團有限公司 浙江 杭州 310008

隨著大型倉儲項目的不斷增加，大跨度超重梁吊裝逐漸成為施工中常會遇到的情況。傳統塔吊及汽車吊的吊裝工藝施工成本高、安全隱患大、施工進度慢，因此急需探索一種新的吊裝施工機械及方法來解決這一難題。新型“爬式”架橋機的應用成為這一領域的技術突破，極大提高了吊裝效率及安全性，是一項重大的技術革新[1-8]。

1 項目背景

嘉浩冷鏈物流基地項目總承包工程為大型倉儲物流項目（圖1）。項目由3個倉庫組成，主體共2層，局部4層。一層為鋼筋混凝土框架結構，層高為10.64 m；二層為鋼結構排架，二層梁板全部采用PC構件進行裝配施工，所用的PC構件全部在施工現場進行現澆預制（其中梁采用原位預制方式，疊合板采用集中預制方式）。

圖1 嘉浩冷鏈物流基地項目效果圖

據統計，項目1#庫預制梁總量372根，2#庫預制梁總量426根，3#庫預制梁總量281根；1#庫疊合板總量1 386塊，2#庫疊合板總量1 557塊，3#庫疊合板總量1 034塊。其中以梁質量最重，單根質量最重達15.032 t，吊裝難度極大。

若PC梁采用塔吊吊裝，塔吊位置選擇困難且吊裝效率低；同時因構件單個質量大，現場塔吊需大面積布置，數量需求大；市場上大型塔吊供不應求，租賃困難。本項目框架柱密集，同時PC梁采用原位預制，若采用汽車吊進行吊裝，則受吊裝半徑和高度的限制，只能在庫區周邊運轉，吊裝效率極低。

針對以上吊裝難度大及工期要求緊的突出問題，項目部仔細研究結構設計圖紙及倉儲項目特點，策劃PC結構吊裝方案，決定采用定制的新型“爬式”架橋機（架梁機，以下統稱架橋機）進行吊裝。同時進行了效益初步分析（表1）。

表1 架橋機與汽車吊吊裝效益分析（梁吊裝）

根據表中數據分析，架橋機雖一次性投入大，但可以重復利用，殘值大，以60%殘值進行計算，在本工程中架橋機損耗為160萬元×0.4=64萬元，架橋機綜合效益優于汽車吊，在PC梁吊裝施工應用中具有良好的經濟性。

2 架橋機設計

TPJ20“爬式”架橋機是根據本項目獨立柱間距、PC梁尺寸、質量等具體施工要求設計的專用架橋機。

架橋機設備主要由底盤、回轉機構、主梁、提升機構、牽引機構、前后支腿、配重以及電氣系統組成。 底盤由4根支腿（其中2根固定，2根可活動）和底座組成，底盤支撐在墩柱頂上。前、后支腿支撐在已吊裝混凝土梁上，用于過孔移位。前支腿是專為倒運底盤支腿和簡支吊梁而設計的，是倒退工況時主臂前端的支點。前支腿與主臂前端采用栓接，僅起支撐作用，變跨施工時拆除螺栓更換支點位置即可。

本設備可實現懸臂吊梁360°全回轉，架橋機支腿間距11.0～12.5 m，吊臂總長30 m，可以覆蓋支撐框架周邊一個跨距。設備可以縱向移動過孔（架橋機縱向移位），也可以橫向移動變幅（橫移變幅過程相當于3次縱移過孔過程，操作基本相同）。架橋機設備圖樣及模型如圖2～圖5所示。

圖2 架橋機俯視圖

圖3 架橋機剖面

圖4 架橋機底板

圖5 架橋機前后支腿

3 整體吊裝工藝流程

倉庫架橋機施工關鍵工藝主要為吊梁（簡支吊梁與懸臂吊梁）、縱移過孔、橫移變幅等動作。

3.1 整體吊裝工藝流程

調整架橋機姿態，準備簡支吊梁（最遠吊梁工況）→前支腿及墊梁錨固支撐墩柱頂上→簡支吊裝最遠處3根PC梁→主臂尾部掛上外部大配重→主臂后退4 m→調整架橋機姿態,準備懸臂吊梁→懸臂工況吊裝相鄰3個節間框內剩余混凝土梁→卸下外部大配重→底盤及回轉機構縱移過孔→主臂向前縱移12 m→縱移過孔結束，調整好架橋機姿態，進入下一個工作循環流程。

3.2 整體吊裝順序設計

第1步：架橋機安裝，吊裝相鄰3個節間框內框架梁。

第2步：完成縱移過孔。

第3步：按照架橋機提梁步驟，依次吊裝相鄰3個節間框內框架梁。

第4步：縱移過孔并吊裝框架梁，完成第1次橫移過孔，吊裝橫移范圍梁。

第5步：完成第2次橫移過孔，吊裝橫移前方間框內混凝土梁。

第6步：完成第3次橫移過孔，吊裝橫移前方節間框內混凝土梁。

第7步：橫移變幅完成，架橋機調整，準備下一循環。

4 構件吊裝工藝流程

4.1 簡支吊梁施工流程

施工現場架橋機安裝完成或過孔完成即可開始簡支吊梁，簡支吊梁前需保證柱頂上已完成畫線，施工流程為：

1）調整架橋機姿態，架橋機回轉結構水平；后支腿底部法蘭拆開，下部結構臨時固定在混凝土梁上；前支腿支撐在前墊梁上，前墊梁與柱頂鋼筋錨固；利用前支腿頂升使主臂基本水平。

2）預制梁起吊，鏈條走行機構驅動起重小車到前支腿處預制梁上方，卷揚機驅動起重吊鉤下放到預制梁上，并與預制梁吊裝扁擔連接，預制梁兩端系上纜風繩，由兩人通過纜風繩控制混凝土梁起吊過程中的姿態。

3）卷揚機驅動起重吊鉤上升，如上升過程中與柱頂牛腿干涉，則需將混凝土梁旋轉一定角度，或者通過鏈條走行機構驅動起重小車向后走行一定距離，混凝土梁起升到安裝高度后，通過起重小車走行以及纜風繩的牽引將混凝土梁調整到安裝位置。

4）進行混凝土梁定位、涂膠、安裝固定。

5）解除起重小車吊鉤，收縮前支腿，使前支腿懸空，解除前墊梁約束。

6）起重小車走行到前墊梁處，將其吊起，向前走行約0.5 m以避開前支腿，再起升到最高處，前墊梁底部支撐拆開放在墊梁內，保證前墊梁不影響旋轉過程。

7）解除回轉鎖定，驅動回轉電機使主臂旋轉90°，到達另外一個簡支吊梁位置；安裝好前墊梁支撐，起重小車下放前墊梁并安裝好。

8）前支腿支撐在前墊梁上，頂升前支腿使主臂基本水平；重復吊裝，吊裝第2根混凝土梁；關鍵操作步驟模型及現場實景如圖6～圖8所示。

圖6 架橋機姿態調整模型

圖7 框架梁起吊過程姿態調整模型

圖8 吊裝過程梁姿態調整實景

4.2 懸臂吊梁工藝流程

1）簡支吊梁完成后，收縮前支腿，利用起重小車將前墊梁吊回到起升位置并安裝好。

2）起重吊鉤鉤住前支腿，驅動回轉機構，使主臂尾端回轉到大配重的位置，拆除小配重與主臂連接，將小配重下放到大配重上并連接好，然后起升配重，使之與主臂連接；此步驟亦可在架橋機過完孔后進行。

3）驅動回轉機構，使前支腿回到前墊梁安裝位置，將前支腿與混凝土預制梁臨時錨固，拆除前支腿上部扁擔梁的法蘭，收縮前支腿，使之與主臂脫離。

4）連接后支腿底部法蘭，并將后支腿墊梁提升100～200 mm。

5）驅動液壓走行機構使主臂向后縱移4 m，回轉機構位于主臂懸臂吊梁站位處（回轉機構中心距主臂后端部13 m），準備懸臂吊梁。

6）梁起吊及安裝過程與簡支吊梁提升安裝過程一致，此處不再贅述。

5 架橋機移位流程

1）懸臂吊梁完成后，旋轉架橋機主臂，使大配重到達下放位置，之后吊鉤也可鉤住支撐架端部后側，解除配重與主臂的連接，驅動卷揚機將配重下放到地面，解除大配重與小配重的連接，再將小配重升起后與主臂進行連接。

2）驅動回轉機構使主臂回正，驅動液壓走行機構使主臂向前縱移4 m，回轉機構位于主臂簡支吊梁站位處（回轉機構中心距主臂后端部9 m）。

3）連接前支腿上部橫梁，頂升前支腿，使主臂基本水平；支撐后支腿墊梁，并將其與混凝土梁上鋼筋錨固。

4）解除底盤中支腿與墩柱頂之間的約束，用千斤頂頂升前、后支腿高約50 mm并承載；連接好柱腳提升裝置，拔出鎖定銷軸，再通過起重小車走行提升柱腳，柱腳提升時可能出現卡阻情況，需用大錘震動以使其順利提起；柱腳提起后需在柱腳上插入鎖定鋼筋。解除起重小車上柱腳提升裝置的連接，將起重小車開到主臂前端。

5）驅動液壓走行機構使底盤縱移到位。

6）連接柱腳提升裝置與起重小車，下放底盤中支腿的柱腳并安裝鎖定，再將底盤中支腿與墩柱頂錨固。每一幅最后一次過孔時，底盤縱移完成后，需將柱腳螺紋擰至無間隙后提升1.35 m或者提升后卸去柱腳下部節段，然后底盤向橫移變幅方向旋轉90°，此時柱腳提升裝置不能使用，需2～3個人利用牽引繩緩慢下放柱腳（或用塔機下放柱腳）。設備在塔機工作區域內時也可不旋轉底盤，用塔機提升柱腳即可。

7）用千斤頂將前、后支腿依次卸載，底盤中支腿承載并與墩柱頂錨固。

8）解除前墊梁與墩柱頂約束，收縮前支腿，解除前支腿與前墊梁連接，利用起重吊鉤掛起前墊梁，起重小車向前走行約0.5 m后提起前墊梁。

9）解除后墊梁與混凝土梁的約束，收縮后支腿螺桿，使之將后墊梁掛起（利用手拉葫蘆協助）。

10）驅動液壓走行機構使主臂向前縱移12 m，回轉機構位于主臂簡支吊梁站位處（回轉機構中心距主臂后端部9 m）。

11）用起重小車將前支腿墊梁安裝到前方柱頂上；調整主臂位置，使前支腿支撐在前墊梁上，頂升前支腿使主臂基本水平；后支腿墊梁落在混凝土梁上臨時固定。

12）縱移過孔結束，進入下一工作循環流程。移位關鍵流程如圖9～圖13所示。

圖9 前支腿與前墩柱錨固

圖10 后支腿與后墩混凝土梁錨固

圖11 底盤縱移

圖12 底盤中支腿與墩柱頂錨固

圖13 驅動牽引機構使主梁縱移到位

6 結語

本工程通過新型“爬式”架橋機在大型倉儲建筑施工中的創新應用，提高了吊裝及安裝效率。

實踐證明，架橋機的創新應用可以顯著節省施工成本，減少施工安全隱患，提高施工進度。這一創新，引領了倉儲物流項目施工技術的發展，突破施工技術壁壘，實現了企業的技術創新，可廣泛地在大面積、大跨度、大層高廠房及倉儲類建筑的PC梁吊裝施工中進行推廣，提高了核心競爭力，為日后相類似項目的施工提供了經驗。