狹小空間裝配式建筑機械吊裝設備關鍵技術與應用

摘要：以遼寧省沈陽市某酒店人防工程為例，對狹小空間裝配式建筑機械吊裝設備關鍵技術與應用進行了研究。針對本工程垂直吊裝運輸困難、交叉作業相互影響、工程量大且安裝復雜等問題，選擇合適二層運輸路線。鋼平臺設計形式為懸挑平臺加拉桿，懸挑寬度和長度分別為5.5m、4.02m。對鋼平臺三面進行設置，所采用踢腳板、活動護欄的高度分別是0.21m、1.205m。鋼平臺中主梁、次梁采用全截面焊接。選用QTZ250型塔式起重機，現場預制構件采用二倍率吊裝，以提高起吊速度。吊裝施工容易發生安全事故，在進行全面分析后需制定出具有針對性的預防措施，以保障吊裝施工順利進行。

關鍵詞：狹小空間；機械吊裝設備；裝配式；關鍵技術

0" "引言

高層建筑機電設備的安裝是一項復雜工作，操作起來難度較大，實施過程經歷的時間較長，從具體施工內容來看，電機、制冷、電氣表、鍋爐等內容都屬于此范疇[1]。在這一系列施工過程中，任何一個環節出現問題都會影響整個工程，無法使整個建筑體系的安全得到保障[2]。

高層建筑機電設備安裝對技術要求較高。高層建筑結構特殊，在機電安裝中易遇到較多困難，需要采取嚴格的措施來予以控制，以妥善解決工期、質量、安全、建設成本等各種問題[3]。本文以遼寧省沈陽市某酒店人防工程為例，對狹小空間裝配式建筑機械吊裝設備關鍵技術與應用進行研究。

1" "工程概況

本次設計所涉及的建筑工程等級為一級，該工程屬于沈陽某酒店的人防工程，從使用性質來看為高層賓館，建設性質達到五星酒店的級別。地面建筑層次為28層，高度為96.5m，地下層數為1層，分為賓館和商業購物廣場兩部分。

2" "機電安裝施工難點

2.1" " 垂直吊裝運輸困難

項目大樓建造面積大，垂直分區多，高層建筑的垂直特性十分顯著。為了使空間得到更加充分利用，達到增加使用面積的目標，設計時對機電安裝空間進行了縮減。從其施工效果來看，機電設備和材料的運輸難度增大。在實際施工時吊運設備單一，以施工電梯和塔機作為主要運輸方式。

本次施工活動在城市商業和休閑區進行，施工環境的情況比較復雜，周圍有大量的商用和民用建筑，流動人員較多，過往車輛密集，對施工安全要求很高。一旦發生建筑物下墜事故，則會導致嚴重后果，直接威脅到周圍交通、民用及商業建筑、人員的安全。

2.2" " 交叉作業相互影響

在施工期限內，各專業工程工序間需交叉作業，安裝過程比較復雜，必須要做好協調工作，保障幕墻、建筑、裝飾等專業能夠安全順利進行。尤其是進行管線安裝、電纜鋪設時，外墻玻璃幕墻、整體結構等作為關鍵步驟，必須進行全面的分析和安排，項目施工工序等問題要妥善處理。如果以上工程項目的協調工作沒有做好，則會對整個施工進度造成極其不利的影響。

2.3" " 工程量大且安裝復雜

項目大樓機電安裝總量約58萬m2，涉及電氣、管道、通風系統大量工作。機電專業工程具有分布廣泛和管線眾多的特點，加之很多施工位置情況復雜，這對施工圖紙提出更高要求。尺寸和位置精度必須要達到相關標準，否則會導致吊裝通道、管線間出現碰撞問題。這些特點均對施工人員技術提出較高要求。

3" "大型設備吊裝技術在高層建筑中應用

3.1" " 施工方案

3.1.1" "選擇合適的二層運輸路線

在對現場進行測量和勘查基礎上，為直接到達制冷機房，將北面B軸及C軸間作為進入點。幕墻協調提前進行，可以把一個5605mm×3005mm的洞口預留下來。運輸路線并不長，與塔機之間的距離有限，據此判斷，水平倒運空間比較充足，由此將搭建懸挑鋼平臺的最佳位置確定下來，即在B軸及C軸之間。

在運輸制冷機房時，所采取的進入路線為從B軸到C軸。采取這種做法與塔機的要求是相符的，可將運輸路線的距離縮到最短。從水平運輸路線覆蓋樓板的情況來看，其最大承載力為15.5kN/m2為。對制冷機房樓面進行測量后，確定標高為113.02m，同時要把25層KL1鋼梁兩個數據確定下來，即以852mm作為高度，以118.05m作為表面標高。通過計算后把該區域樓層凈高4.18m確定下來。以該區域樓層凈高度為基礎進行判斷，即對于冷水機組運輸要求能夠予以滿足。

3.1.2" 懸挑鋼平臺的設計

對鋼平臺進行設計，并把所采用的形式確定下來，即懸挑平臺加拉桿。此選擇原因在于：將25層與23層的KL1鋼梁截面積進行比較，顯然前者優于后者，可以承受更大的負荷。拉桿與撐桿相比較，前者受力的情況比后者要好。需要注意的是，撐桿對于自身穩定性有著較高要求，要將其安裝在懸掛平臺上方位置，以便安裝和拆除等操作。

冷水機組外形尺寸為4.16mm×1.72mm×2.02mm，根據搬運工操作空間、設備尺寸要求，將懸挑寬度和長度分別設為5.5m、4.02m。對鋼平臺三面進行設置要同時進行。對所采用的是踢腳板、活動護欄的高度也有具體要求，分別為0.21m、1.205m。

懸挑鋼平臺結構包括主梁、次梁、立桿、鋪板、框架等，上述部件對局部結構均具有加強作用。以上設施需采用優質材料制作，以3種規格的熱軋H型鋼為主，其規格分為HM194×150×6×9、HM300×200×8×12、HN400×200×8×13。制作鋼平臺鋪板的材料采用優質熱軋鋼板，對其厚度為10.2mm。制作鋼平臺所選擇的材料為Q235鋼。

拉桿數量為2，由Φ133×6無縫鋼管制作。一端連接25層鋼平臺框架梁，另一端連接KL1鋼梁。主梁、次梁、框架梁共同支撐起鋼平臺，采用全截面角焊接工藝，要求焊腳寬度≥相連間較厚板。24層KL1鋼梁在連接框架梁時，采用栓焊方式。采用全截面焊縫連接拉桿兩端，焊腳寬度為10.2mm。圖1為懸挑鋼平臺大樣。

3.2" " 塔式起重機選型

組織設計在施工現場上進行，第一步是把所選擇的塔式起重機類型確定下來 [4]。首先要考慮使用功能問題，是否能夠滿足現場施工要求[6]。塔式起重機的起升高度用h表示，工作幅度用L表示、起重力矩用M表示、起重量用G來表示，起重力矩換算公式如下：

M=G·L" " " " " " " " " " " " " " " （1）

在對塔式起重機進行選型時，最關鍵的約束條件是預制構件質量[5]。之后以不同預制構件數據為基礎，便可完成單個構件最大質量的排列工作。酒店預制構件各單件最大質量匯總如表1所示。從表1可知，將5.51t作為預制構件的最大質量即可。

另外，塔式起重機的工作幅度選型時也要考慮，也就是說預制構件吊裝工作面必須處于工作幅度之內，不能出現吊裝盲點。施工常用塔式起重機型號及相關參數如表2所示。

根據現場情況與設計圖紙可知，塔式起重機覆蓋酒店的最大半徑為35.5m，工作幅度不得低于35.5m。該酒店建筑高度已確定下來，即96.5m，據此決定選擇附著式塔式起重機。該類起重機的功能較為強大，可以滿足工程建設設計關于高度方面的要求。

起重力矩對起重能力起到決定性作用[7]。一般情況下，將塔式起重機起重力矩控制在其額定起重力矩的75%左右，便可確保作業安全[8]。通過公式計算，得到塔式起重機的起重力矩為840kN·m，同時估算出吊裝要求的額定起重力矩為1117 kN·m。

通過表2選擇塔式起重機的型號為 QTZ250（7030），其額定起重力矩為2500kN·m；同時考慮到現場施工、經濟性等問題，確定其臂長為45m，其性能見表3。由表3可以看到該型號起重機的倍率情況。如果吊鋼絲繩為兩股，則可以確定為二倍率；如果其數量為四股，則可確定為四倍率。

對比塔式起重機二倍率和四倍率最大起重量的情況，顯然后者的優勢更加突出。但要注意的是如果增加了起重量，則會導致速度減慢，所以如果起重條件能夠滿足，起吊預制構件時首選的是二倍率，在時間相同的情況下能增加吊裝的次數。

3.3" " 設備吊裝運輸

3.3.1" "吊索吊具配置

吊孔為機組自帶，其與幾何中心不對稱。在操作吊裝時，吊索具有相同的長度，冷水機組在這種情況下處于不平衡狀態。可通過設置主副吊索，確保吊裝平衡。主吊索、副吊索型號須相同，可在副吊索上串聯倒鏈，以確保吊裝平衡。平衡吊裝采用長度為5000mm的四根吊索。

3.3.2" "塔式起重機安裝

塔式起重機安裝質量會影響施工安全[9]，因此需要對其進行安裝質量監控。塔式起重機的安裝順序見圖2，每道施工工序都須遵循施工方案，操作時須安排專人負責。

3.3.3" "塔式起重機試吊

試吊前需將冷水機組綁扎牢固，同時要嚴格檢查。試吊時，信號工指揮將冷水機組緩慢提升，在其與地面距離為205mm時停止，然后全面進行吊索、吊點受力情況的檢查，在確定沒有無問題后正式起吊。

在吊裝時，將載重6t的四個坦克輪置于懸挑鋼平臺，在北側位置放置2個直行坦克輪。南側位置放置2個轉向坦克輪。由信號員指揮操作塔機，并對其起升速度進行控制。落鉤速度要緩慢，使全部機組底座平穩落到坦克輪上。之后進行松鉤操作，將所有吊索拆除。

第二次水平運輸時，運輸路線全程鋪設熱軋鋼板，熱軋鋼板厚度為5.05mm。水平運輸由電控JM-7T型卷揚機提供動力，并采用多個負荷為1t的定滑輪相配合。二次運輸要在平穩、慢速狀態下進行，設備運輸到轉彎處時須保障其穩定性。

3.3.4" "塔式起重機與主體連接

根據塔機型號選擇附墻框、拉桿的型號，并使用塔式起重機原廠制備的產品[10]。附著裝置的結構包括框梁及三根內撐桿。橫梁固定部件包括M24螺栓、墊圈、螺母等。

塔式起重機和建筑兩者間的連接是通過附墻拉桿實現的，二者可共同受力。施工過程嚴格按照標準進行。在選定建筑物中的柱子和梁的預埋板后，通過焊接預埋板和鋼筋進行固定。鋼板預埋板的制造材料為Q235-A鋼，其尺寸為25mm×305mm×305mm，規格為φ25的U形圓鋼，數量為6根，焊接在預埋板板面。對于預埋點的混凝土強度要求大于75.0%。

框梁需要套在塔身外，由32件M20的螺栓完成連接，在附著點附近進行安裝固定，由此形成完整的附著框架。此后進行附著框位置的調整，調整幅度不宜過大，在到達附著點后調整螺栓，附著框頂塔身。同時將4根拉桿按順序吊運至附著點處，采取銷軸鉸接方法連接附著框，然后通過燒焊將4根拉桿的另一端與相應預埋板連接，即完成建筑物與起重機的連接。在施工時，調整4根附著撐桿能及建筑物附著位置，以達到重機軸心垂直度要求（全高范圍需要≤4/1000）。

4" "起重安全防范措施

4.1" " 提前做好準備

起重機吊裝過程比較復雜，操作難度較大[11]，操作失誤可能會發生意外事故。在操作前要做好準備工作，綜合現場實際情況進行預設，以防發生意外。在吊裝管理過程中，要掌握構件吊裝原則，從而避免出現預設不到位的情況[12]，提高裝置吊裝可行性。

4.2" " 防起重機側翻措施

選擇合適起重機[13]，并在進行起重機操作前，對相關工作人員進行培訓，使其掌握起重機設備結構、操作要點等。同時結合作業方式，控制起重高度與幅度，嚴格控制參數，不得超出合理范圍[14]。作業前，需對可能出現的各種意外，做好預防措施，根據現場實際情況落實預防工作。施工現場必須設置警戒線，非工作人員不能入內。起重機進入施工狀態后，工人應立即離開現場，由指揮人員安排現場操作，避免在人員、財產方面的損失。

4.3" " 水平方向上防碰撞措施

使用塔式起重機工作的過程比較復雜，要重視高位和低位等位置問題，否則高、低位間可能出現碰撞等問題。在塔式起重機吊裝階段，應注意各位置變化，并全面系統檢查起重機各項作業性能，確保起重機工作狀態良好。在起吊時要設置保險繩，避免發生高空墜落事故[15]。

5" "結論

高層建筑機電設備的安裝是一項復雜工作，操作起來難度較大，實施過程經歷的時間較長，從具體施工內容來看，電機、制冷、電氣表、鍋爐等內容都屬于此范疇。在這一系列施工過程中，任何一個環節出現問題都會影響整個工程，無法使整個建筑體系的安全得到保障。本文以遼寧省沈陽市某酒店人防工程為例，對狹小空間裝配式建筑機械吊裝設備關鍵技術與應用進行了研究，得出如下結論：

本工程垂直吊裝運輸困難，在進行交叉作業時相互影響，且工作量較大，安裝操作復雜，為解決以上問題，選擇合適二層運輸路線，將鋼平臺設計形式為懸挑平臺加拉桿，確定懸挑寬度和長度分別為5.5m、4.02m。同時對鋼平臺三面進行設置，對采用的踢腳板、活動護欄的高度要求分別為0.21m、1.205m。鋼平臺中的主梁、次梁、框架梁均非常堅固，采用全截面焊接。

施工采用塔式起重機型號為QTZ250（7030），該起重機功能較強，臂長為45m，額定起重力矩為2500kN·m，現場預制構件采用二倍率提高起吊速度。塔式起重機安裝質量會影響施工安全，因此需要對其進行安裝質量監控。每道施工工序都須遵循施工方案，操作時須安排專人負責。吊裝施工容易發生安全事故，在進行全面分析后需制定出具有針對性的預防措施，以保障吊裝施工順利進行。

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