塔式起重機布設(shè)典型問題與解決措施研究*

徐愛水，李翠翠，張同波，付長春，于德湖,3

(1.青島理工大學土木工程學院，山東 青島 266033； 2.青建集團股份公司，山東 青島 266071；3.青島理工大學藍色經(jīng)濟區(qū)工程建設(shè)與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，山東 青島 266033)

0 引言

塔式起重機是建筑工程施工不可或缺的垂直運輸機械，在施工過程中，塔式起重機常存在工作盲區(qū)、碰撞、拆除困難等問題，對施工進度、施工效率、成本控制、安全控制等造成一定影響。上述問題與塔式起重機選型布設(shè)有關(guān)，為此，分析總結(jié)塔式起重機布設(shè)典型工程問題，提出相應(yīng)解決措施，為塔式起重機合理使用提供參考。

1 塔式起重機布設(shè)問題

塔式起重機選型布設(shè)時主要依靠施工人員經(jīng)驗，由于缺乏系統(tǒng)性的分析研究，常造成整個施工過程存在多方面安全隱患。實際工程中常存在群塔作業(yè)情況，因此進行塔式起重機布設(shè)時需考慮其與相鄰建筑物或塔式起重機的碰撞。

經(jīng)查閱工程文件，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研，總結(jié)得到常見塔式起重機布設(shè)問題。

1)工作盲區(qū) 塔式起重機起重臂無法覆蓋的施工區(qū)域，工作盲區(qū)面積較大時，影響正常施工進度，導致施工成本增加。

2)碰撞 包括塔式起重機間碰撞及塔式起重機與建筑物碰撞，嚴重碰撞可能導致塔式起重機起重臂毀壞甚至塔身傾倒，造成嚴重影響，危及人身安全。較輕的碰撞可能導致塔式起重機無法正常回轉(zhuǎn)，從而影響施工進度。

3)拆除困難 前期布設(shè)考慮不周造成塔式起重機拆除時與建筑物間距不滿足要求，從而導致無法順利拆除，影響施工進度，需通過其他方式拆除，增加了施工成本。

為避免發(fā)生上述問題，需對塔式起重機布設(shè)位置進行系統(tǒng)性研究，并針對現(xiàn)存問題提出科學合理的解決措施。

2 典型問題分析

2.1 工作盲區(qū)

1)工程概況

某新建醫(yī)院工程包括1棟門診主樓和2棟裙樓，其中門診主樓為11層，長、寬分別為103，57m，2棟裙樓分別為4，6層。由于門診主樓占地面積較大，共布置4臺塔式起重機，分別為1號QTZ80型塔式起重機，2，4號QTZ63型塔式起重機，3號QTZ40型塔式起重機。

2)主要問題

該工程進行塔式起重機選型布設(shè)時，考慮成本、相鄰塔式起重機碰撞等問題，塔式起重機實際分布較分散，進而在建設(shè)區(qū)域中存在起重臂無法到達區(qū)域，其中門診主樓工作盲區(qū)面積近200m2，兩側(cè)裙樓工作盲區(qū)面積>100m2(見圖1)。

圖1 工作盲區(qū)分布示意

3)解決措施

針對該工程塔式起重機存在的工作盲區(qū)問題，提出以下解決措施：①前期規(guī)劃階段對塔式起重機布設(shè)位置進行適當調(diào)整(3，4號塔式起重機西移，1，2號塔式起重機南移)，以減小工作盲區(qū)面積(見圖2)；②如果工期緊張，可將1號塔式起重機換為5號QTZ63型塔式起重機與6號QTZ40型塔式起重機(見圖3)，并合理安排布設(shè)位置，以實現(xiàn)主樓全面覆蓋。

圖2 塔式起重機位置調(diào)整后工作盲區(qū)分布

圖3 塔式起重機型號與數(shù)量調(diào)整后工作盲區(qū)分布

通過調(diào)整塔式起重機位置，主樓工作盲區(qū)面積減小50m2；西側(cè)裙樓工作盲區(qū)變化明顯，面積減小超過80m2；東側(cè)裙樓工作盲區(qū)面積有所增加，約增加90m2。由于該工程以主樓修建為主，應(yīng)盡量保證主樓工作盲區(qū)面積較小。

將1號塔式起重機換為5，6號塔式起重機后，基本實現(xiàn)了主樓全面覆蓋，減小了裙樓工作盲區(qū)面積。

2.2 碰撞

1)工程概況

某住宅小區(qū)共布設(shè)5臺塔式起重機，包括3臺QTZ40型塔式起重機與2臺QTZ63型塔式起重機。3，5號住宅樓附著的塔式起重機發(fā)生碰撞問題，3號住宅樓共11層，高32.75m，長27.5m，寬14.6m；5號住宅樓共11層，高33m，長39.2m，寬15m。

2)主要問題

根據(jù)建設(shè)需要，3，5號住宅樓施工進度最快，且均使用QTZ40型塔式起重機。前期規(guī)劃階段，為防止塔式起重機出現(xiàn)碰撞問題，控制塔式起重機高度(按2個標準節(jié)錯開)，3號住宅樓塔式起重機為低位機，5號住宅樓塔式起重機為高位機，將3號住宅樓塔式起重機起重臂截掉1節(jié)，但由于3號住宅樓施工進度較快，塔式起重機需進行加節(jié)，加節(jié)后吊鉤與大臂斜拉繩發(fā)生碰撞。

3)解決措施

塔式起重機在回轉(zhuǎn)過程中，起重臂經(jīng)過的區(qū)域固定，且影響區(qū)域較大，易對鄰近建筑、塔式起重機及其他臨時設(shè)施造成影響。當塔式起重機升至一定高度時，建筑物或鄰近塔式起重機可能與其發(fā)生碰撞。如果相鄰塔式起重機高度相差較小，易使高位塔式起重機吊鉤、吊繩與低位塔式起重機斜拉繩發(fā)生纏繞，嚴重時可能導致塔式起重機傾倒，出現(xiàn)安全事故，造成經(jīng)濟損失。因此，塔式起重機起重臂所處豎向空間需存在一定安全范圍，塔式起重機運行時該范圍內(nèi)不允許存在其他物體，避免發(fā)生碰撞。

針對該工程塔式起重機出現(xiàn)的碰撞問題，提出以下解決措施：①適當調(diào)整塔式起重機位置，保證塔式起重機互不干擾，不對施工進度產(chǎn)生影響；②嚴格控制3號住宅樓施工進度，從而保證整個工程正常施工。

2.3 拆除困難

1)工程概況

某工程為集特色商業(yè)樓、辦公樓、酒店客房、會議中心、餐飲中心等于一體的綜合性建筑，共布置4臺塔式起重機，分別為1臺QTZ63型塔式起重機與3臺QTZ40型塔式起重機，如圖4所示。

圖4 塔式起重機分布示意

2)主要問題

建筑群西側(cè)QTZ40型塔式起重機負責1棟8層33.65m高辦公樓、1棟3層14.15m高特色商業(yè)樓、1棟3層14.15m高餐飲中心施工，該塔式起重機轉(zhuǎn)至任意角度均與建筑物存在碰撞現(xiàn)象，拆除至建筑物高度范圍后，無法繼續(xù)向下拆除，需借助汽車式起重機。

3)解決措施

塔式起重機拆除時，施工現(xiàn)場可用空間較小，由于塔式起重機起重臂較長，需提前預留起重臂拆除位置。如果預留拆除位置較小，起重臂易與兩側(cè)建筑物或其他物體發(fā)生碰撞，造成經(jīng)濟損失。如果未預留拆除位置，需通過其他方式拆除，不僅會造成不必要的租賃費用，且影響后期施工。

針對該工程塔式起重機出現(xiàn)的拆除困難問題，提出以下解決措施：①在物料堆場位置、面積等合適的情況下，將塔式起重機位置調(diào)整至建筑群西側(cè)；②適當加大塔式起重機與建筑物間距，使平衡臂與建筑物間不存在交叉情況，進而安全拆除塔式起重機。

3 通用解決措施

3.1 工作盲區(qū)

針對塔式起重機工作盲區(qū)問題，總結(jié)得到以下通用解決措施：①塔式起重機布設(shè)前，對建筑物面積與物料堆場進行測量，選擇塔式起重機合適布設(shè)位置與型號，保證塔式起重機起重臂能夠完全覆蓋建筑物與物料堆場。②選取最佳布設(shè)位置后塔式起重機仍存在工作盲區(qū)時，首先控制主樓工作盲區(qū)范圍。當工作盲區(qū)面積較小(<100m2)，且無重大構(gòu)件需求，未對施工進度造成影響時，工作盲區(qū)所需材料可通過人工方式運輸；當工作盲區(qū)面積較大(>100m2)或工作盲區(qū)內(nèi)存在大型構(gòu)件，人工無法完成材料運輸時，對施工進度造成影響，應(yīng)換用更大型號塔式起重機或選用2臺小型塔式起重機配合施工。

3.2 碰撞

針對塔式起重機間碰撞問題，總結(jié)得到以下通用解決措施：①水平方向上，塔式起重機起重臂端部和其他塔式起重機塔身至少保持2m水平距離。②豎直方向上，2臺塔式起重機需錯高布設(shè)(一高一低)，低位塔式起重機起重臂端部應(yīng)與相鄰塔式起重機塔身至少保持2m垂直距離，高位塔式起重機最低位置部件與低位塔式起重機最高位置部件至少保持2m垂直距離。③如果工期不緊張，可適當調(diào)整施工工藝，保證高、低位塔式起重機具有充分操作空間，從而避免發(fā)生碰撞；如果工期緊張，需嚴格控制施工工藝流程，保證塔式起重機勻速上升。④遵循群塔作業(yè)防碰撞原則。

針對塔式起重機與相鄰建筑物間的碰撞問題，需嚴格控制施工工藝流程，使相鄰建筑物同時施工，并保持施工進度基本一致。

3.3 拆除困難

針對塔式起重機拆除困難問題，總結(jié)得到以下通用解決措施：①塔式起重機拆除時，首先降至一定高度，下降過程中確保塔式起重機平衡臂、起重臂與建筑物不發(fā)生碰撞，塔式起重機尾部與周邊建筑物及外圍施工設(shè)施的安全距離≥0.6m；②高出建筑物部分塔式起重機自降；③塔式起重機與建筑物接近導致無法繼續(xù)拆除時，需通過相鄰塔式起重機或汽車式起重機協(xié)助拆除。

4 結(jié)語

塔式起重機合理布設(shè)對于施工進度、施工效率、成本控制、安全控制等具有重要意義，通過工程實例對塔式起重機工作盲區(qū)、碰撞、拆除困難問題進行分析，主要得出以下結(jié)論。

1)對于塔式起重機工作盲區(qū)問題，布設(shè)塔式起重機時須綜合考慮建筑物主體、物料堆場位置關(guān)系，避免出現(xiàn)較大的工作盲區(qū)，必要時可采取2臺塔式起重機配合工作的方式。

2)對于塔式起重機碰撞問題，群塔施工或周圍存在其他建筑物時，不僅應(yīng)保證塔式起重機起重臂與相鄰塔式起重機塔身間(水平方向)具有一定安全距離，還應(yīng)嚴格控制施工工藝流程，確保塔式起重機與相鄰塔式起重機、建筑物具有足夠安全的豎向施工距離。

3)對于塔式起重機拆除困難問題，塔式起重機布設(shè)時應(yīng)避開建筑物拐角位置，塔身與建筑物間保證安全距離。建筑物主體周圍存在裙房時，需提前對塔式起重機布設(shè)位置進行測量。