超高層電梯井道內爬式布料機應用

曾 杰， 楊 曦， 楊 柳， 敬 東， 嚴 美

(中建二局第三建筑工程有限公司，四川成都 610045)

針對本工程而言，T4樓主體為高度348.9 m的超高層建筑，采用核心筒-剪力墻的結構形式。傳統布料機安裝布料過程繁瑣，澆筑過程中需數次利用塔吊移位安裝，布料機點位模板架體需進行加固，澆筑效率低，且每層澆筑后需要使用塔吊將其運至樓體下方存放，對于超高層施工極不方便，存在安全隱患。本工程采用電梯井道內爬式布料機，結構穩定可靠，在電梯井道自動爬升，隨著樓層升高而升高，混凝土泵送范圍大，施工快捷效率高，有效解決了超高層混凝土澆筑問題。

1 工程概況

江北嘴國際金融中心T3～T4號樓施工總承包工程，位于被譽為“中國金融第三區”的江北嘴中央商務區，隸屬于重慶市江北區，江北區是重慶市主城區之一。項目北、東、南三面公園環抱，西臨江北城大街，南臨江北城西大街，東側為精學街，北側為匯川路。項目周邊環境中南側、西側均為已有建筑，東側、北側為公園、廣場。總用地面積29 126 m2，總建筑面積約32萬 m2，項目包括T3、T4 2幢塔樓、裙房商業和地庫。T3高247.9 m，功能為高端辦公，T4高348.9 m，功能為高端住宅。

項目絕對高程246 m相當于施工相對標高±0.000。T4-1布料機基礎均設置于地下室基礎筏板以下，基礎頂標高為-30.7 m(絕對高程為215.3 m)，依據勘察報告中可知布料機基礎底面所在的巖土層是泥巖，取泥巖地基承載力特征值fak=2795 kPa。

2 工程重難點

江北嘴國際金融中心項目T4樓為高度348.9 m的高端住宅樓，采用核心筒-剪力墻結構，墻體大且多，混凝土澆筑方量大，超高層混凝土澆筑情況更為困難復雜，傳統布料機安裝過程反復繁瑣，塔吊運用較多，安全隱患嚴重。且超高層建筑對于樓體混凝土澆筑質量要求高，傳統布料機在運用過程中容易存在布料不均勻等問題，影響混凝土澆筑質量，進而影響樓體結構安全。

傳統布料機布料范圍較小，澆筑過程中需多次移位安裝才能將樓體結構全部澆筑完成，布料機安裝點位需加強模板支架以支撐布料機的使用，影響項目施工工期的推進。

3 超高層建筑電梯井道內爬式布料機施工

3.1 工藝流程

安裝準備—檢查布料機底架—安裝下節立柱—安裝上節立柱—安裝爬升系統—安裝回轉總成—進行平衡臂的安裝—安裝折疊臂臂總成—安裝電控系統—布料機調試—布料機頂升。

3.2 施工材料與設備

(1)布料機結構配件。

(2)塔式起重機W350-20T(7530)。

(3)吊裝鋼絲繩。

(4)其他安裝工具。

3.3 吊裝鋼絲繩的選用及復核計算

3.3.1 鋼絲繩的選用

擬選用吊索為6×37S+FC-1770-φ16 mm鋼絲繩，公稱抗拉強度為1 770 N/mm2,在GB8918—2006《重要用途鋼絲繩》中查得:

[S]≤aP/K

式中：S為鋼絲繩的許用拉力kN；a為破斷拉力換算系數；P為鋼絲繩的破壞拉力總和kN；K為鋼絲繩的安全系數。

6×37S+FC-1770-φ16 mm鋼絲繩Fg=150 kN,鋼絲繩安全系數K=8,鋼絲繩破斷拉力換算系數α=0.82，允許拉力[Fg]=αFg/K=0.82×150×1.191÷8=18.29 kN。

3.3.2 鋼絲繩吊裝核算

布料機基礎節、回轉機構、平衡臂采用鋼絲繩4點吊如圖1(a)所示，布料機起重臂起吊采用2點吊，如圖1(b)所示。

圖1 鋼絲繩吊裝示意

吊裝安裝大臂后段+上下轉臺+回轉支承(最重配件)時，采用2點吊，每個吊點系2根鋼絲繩，吊索選用4根長6 m型號為6×37S+FC-1770-φ16 mm纖維芯鋼絲繩，鋼絲繩s=6 m，2個吊點跨距約為L=6 m，α=60°，sinα=0.866，布料機重約4.1 t，單根鋼絲繩受力為T=[41 kN÷(0.866×2)]/2=11.8 kN<18.29 kN，滿足鋼絲繩使用要求。

經上述復核驗算，可知選用的鋼絲繩滿足此次吊裝T4棟布料機全部部件的使用要求。

3.3.3 鋼絲繩的使用要求

按照GB/T5972-2016《起重機鋼絲繩保養、維護、安裝、檢驗和報廢》的要求進行鋼絲繩的檢查和更換。

3.4 布料機的安裝頂升及拆卸

3.4.1 安裝準備

(1)布料機安裝負責人及相關技術人員必須提前一天進行現場實地勘測，仔細分析在安裝中可能遇到的問題，對疑難問題及時與相關人員溝通，共同商討解決對策，確保施工順利安全的進行。

(2)清理現場道路障礙物，提前清理布料機基礎范圍內的場地以便布料機安裝部件的擺放并拉好安全警戒線嚴禁其他非工作人員在警戒線內經過，并設專人監護。(警戒設置在安裝范圍外的20 m處采用拉繩設警示標志)。

(3)安裝前，核實使用單位以及監理單位已經按要求進行機械的進場驗收，安裝單位再次對進場部件進行目檢，對于變形，扭曲或焊縫開裂的零部件通知產權單位維修、更換。

(4)檢查鋼絲繩、電纜等是否完好。

(5)檢查各電機的絕緣性能。

(6)檢查液壓油泵油缸工作是否正常，是否有漏油現象。

(7)根據布料機最大部件的重量確定合適的起重設備和安裝工具(輔助吊裝設備、枕木、索具、繩扣等)。PB28A布料機最大吊裝單元重量為4.1 t。

(8)整機安裝前應檢查各防護欄桿是否堅固。

(9)安裝區周圍設立警戒區，并由專職安全員負責。

(10)安裝現場實施負責人對安裝人員進行安裝安全技術交底(另行編制)。

(11)布料機電源設置：現場需提前設置好布料機專用配電箱，且一機一閘，有明顯標識。配電箱應安裝在離塔機3 m以內，高1.5 m，便于操作的位置。配電箱應防雨防塵，有門有鎖，導線都從箱下方進出，箱體應有可靠接零接地。

(12)對布料機出廠編號、配重型號等復核。

(13)應準備一些1～4 mm厚的鋼墊片，以保證基礎與塔身接合面的平面度。

(14)安裝時井道內架體應及時搭設到位，設置硬防護。

3.4.2 安裝布料機

3.4.2.1 底梁

首先進行井道清理，底梁吊裝時確保井道內無障礙物，底梁吊裝到位安裝完畢后，布料機安裝在底梁上。

3.4.2.2 塔身部分安裝

(1)安裝下節立柱(重：3 150 kg)見圖2。

圖2 下節立柱安裝示意

下節立柱吊裝到底架上，注意輸送管的安裝方向，下節立柱和底架之間采用16套10.9級M30的高強螺栓聯接，螺栓的預緊力應達到1 400 N·m，每件高強螺栓均裝配2個墊圈和2個螺母。安裝后用經緯儀或吊線法檢查的垂直度，立柱4個側面的垂直度為1/500。

(2)安裝上節立柱(重：3 200 kg)見圖3。

圖3 上節立柱安裝示意

將上節立柱吊裝在下節立柱上，用16套10.9級M30的高強螺栓聯接，螺栓的預緊力應達到1 400 N·m，注意安裝方向。

(3)裝中間平臺(重：450 kg)見圖4。

圖4 工作平臺安裝示意

組裝工作平臺。

將中間平臺放置在上節立柱的平臺支架上，用銷軸將其與支架兩端的耳座連接好后用開口銷鎖緊。

(4)安裝大臂后段+上下轉臺+回轉支承，為最重構件(重:4 100 kg)見圖5。

圖5 大臂轉臺回轉支撐安裝示意

將臂架平臺和欄桿在這一組件上裝好，然后將這一組件吊裝到上立柱上，采用16套10.9級M30的高強螺栓聯接，螺栓的預緊力應達到1 400 N·m，每件高強螺栓均裝配2個墊圈和2個螺母，并扣上螺母罩。

(5)安裝大臂前+中臂+小臂(總重：3 100 kg)見圖6、圖7。

圖6 布料機機臂安裝示意

圖7 大臂前后端連接示意

將此組件吊到大臂后段的位置，使大臂前段根部的耳板孔，與大臂后段的耳板孔對齊，穿入銷軸，并用軸端擋板和螺栓將銷軸鎖定。

然后用活節螺栓將大臂前段和大臂后段相聯。

用管卡將所有的混凝土輸送管聯接牢靠；用液壓軟管聯接好所有的液壓管路；用導線、電纜聯接好電氣系統，并且要確保接地安全，接地電阻不大于4 Ω。

檢查標準節之間的聯接螺栓、各銷軸的卡板螺栓和各平臺的聯接螺栓等是否聯接可靠；液壓系統的管路聯接是否正確；電氣系統是否正確聯接。

至此布料機安裝完畢。

3.4.3 布料機內爬頂升

3.4.3.1 內爬裝置組成

整機通過內爬長軸、內爬框架、頂升裝置爬升后與底架分離。內爬框架按上、中、下3層布置，內爬框間距爬升時不小于3 m，布料和待機時不小于6 m(圖8)。

圖8 電梯井內爬裝置

布料機工作時伸縮支腿伸出到建筑物墻體的預留孔處，預留孔表面必需平整、各孔間要對齊水平。在電梯井預留孔內用鐵塊楔緊固定內爬框架(圖9)。

圖9 固定內爬框架示意

注意：每層內爬框架的伸縮支腿必須固定牢靠，否則內爬框架會出現整體側移，造成機毀人亡的事故。

2根頂升油缸分別裝在中層內爬框架2根主支撐梁的油缸座上，2個油缸并聯工作，保證2個油缸工作同步，其額定壓力為16 MPa，平衡閥溢流壓力為22 MPa。其間采用長銷軸進行連接，長銷軸主要作用是傳遞布料機的垂直載荷。一端有拉手，方便插拔(圖10)。

圖10 油缸連接示意

3.4.3.2 內爬頂升

當施工到不方便布料機施工的高度后，需將布料機進行整體爬升。為保證爬升時布料機左右兩側的平衡性更好一點，布料機的臂架應首先轉至如圖11所示的方位，然后再按后面頂升的要求，上仰至接近垂直的狀態(約85°)。

圖11 頂升狀態臂架示意

(1)準備流程。①將頂升油缸搬至中框,接通頂升快速接頭，打開油泵，滿行程伸縮頂升油缸活塞桿，空載運行5 min，保持油路暢通；②將臂架收攏，仰至近垂直狀態；③立柱保持垂直；④至少需要兩道內爬框架；⑤根據現場情況拆開輸送管的連接接頭；⑥取出內爬框架與立柱之間的楔塊。

(2)爬升流程。①使用有線遙控器操作，開啟油泵；②按下頂升縮按鈕。全部縮回頂升油缸活塞桿；③將頂升用長銷軸插入到離頂升油缸活塞桿卡槽最近的塔身預留孔中；④緩慢伸出活塞桿，使頂升油缸活塞桿卡槽卡到長銷軸的卡槽中，使整個布料機的垂直載荷由油缸承受。繼續伸出活塞桿，將原來支撐塔身的長銷軸抽出；⑤緩慢伸出活塞桿，約100 mm，再縮回活塞桿，檢查各系統工作是否正常，各連接及安全裝置是否正常；⑥一切正常后，繼續伸活塞桿，整機隨活塞桿伸出而向上爬升；⑦換步：當整機爬升超過一個塔身預留孔距時(520 mm)，油缸停止伸出，將抽出的長銷軸再次插入到塔身的預留孔中，緩慢縮回活塞桿，使整機的垂直載荷由長銷軸承受；⑧將頂升油缸全部縮回，將頂升用長銷軸抽出，插入下一個塔身預留孔中；⑨重復步驟④⑥⑦⑧，布料機不斷地向上爬升；⑩當下節立柱的倒數第二個預留孔頂出有頂升油缸的框架上表面時，停止頂升，將承重用的長銷軸插入此孔中，然后緩緩縮回頂升油缸，使長銷軸落到中框架的銷座中完成一次的頂升工作。(注意：下節立柱下端面不能被頂出安裝頂升油缸層內爬框架的下表面，否則會出現倒塔事故。必須保證至少有兩道內爬框架受力時才能頂升。)

(3)頂升完畢。①拆掉下層內爬框架并搬運至最上預留孔，用鋼楔塊固定內爬框架；②用鋼楔塊將塔身楔緊。(注意：布料機在布料狀態及待機狀態，在上框和下框與立柱之間用鋼楔塊楔緊。中框與立柱之間不得插入鋼楔塊，否則布料機結構及墻體載荷將會過大。)③布料機完全由油缸耳座處的1根長銷軸及2道內爬框架支撐。(注意：在頂升完畢后，油缸需縮回，不能用油缸來支撐整個布料機工作，但可以將油缸虛設在那里，起保險的作用。)

3.4.4 布料機拆卸

布料機拆卸過程按照安裝過程相反順序進行即可。

3.5 布料機的保養

為了保養作業的安全，布料臂處的保養檢查應在塔身的懸出高度不能滿足布料作業功能而需要進行內爬頂升時在樓面搭平臺進行。

3.5.1 定期檢查

3.5.1.1 日檢

(1)操作之前檢查電氣系統工作是否正常。

(2)檢查油箱油位是否低于油箱一半，液壓油是否乳化。

(3)檢查液壓元件是否有滲漏油現象。

(4)檢查油泵旋向是否正確。

(5)檢查平衡閥工作是否可靠。

3.5.1.2 周檢

(1)檢查聯接螺栓、軸端卡板、銷軸、鎖緊螺母是否松動。

(2)檢查輸送管的磨損量，壁厚小于2 mm時，應及時更換。

(3)在完成約6 000 m3的輸送量后可采用如下方法增加輸送管的使用壽命，彎管可以將其旋轉180°，直管可以將其旋轉120°再使用較好。

(4)檢查欄桿開口銷是否脫落。

3.5.1.3 月檢

(1)檢查回轉限位器是否工作正常。

(2)檢查回轉減速機有無異常發熱和聲響。

(3)緊固塔身標準節的聯接螺栓。

(4)檢查電動機的聯軸器。

(5)檢查電動機和電路的絕緣電阻、電氣設備金屬外殼、金屬結構的接地電阻。

(6)檢查電纜線，如有破損或老化應立即修理和更換。

(7)全面檢查布料機各零部件、液壓和電氣元件，進行保養和更換。

3.5.2 管道清洗

可用混凝土輸送泵直接泵水或用清洗水泵(用戶自備)來清洗管路。清洗管路時機應掌握恰當，使管路中殘留混凝土能用于施工現場。φ125 mm輸送管混凝土殘留量約為12.3 L/m。

(1)用混凝土輸送泵直接泵水清洗，其操作方法：泵送結束后，打開混凝土輸送泵料斗門，放出料斗內余料，卸下料斗出料口錐管，清洗干凈，反泵點動排出混凝土缸內混凝土料，用水沖洗料斗，在錐管內裝入2個海綿球，接上錐管，關上料斗門，料斗裝水進行泵送，直至海綿球從管路末端泵出。

(2)用清洗水泵清洗管路操作方法：泵送結束后，卸去垂直管路中的混凝土料，接好管路，卸下混凝土輸送泵料斗出料口錐管，在待清洗管路中放入2個海綿球，然后將清洗水泵高壓水管與待清洗的管路接通，并用管卡卡牢。開動清洗泵，泵出高壓水進入清洗管路，直到海綿球從管路末端泵出。

泵送結束后任何情況下都應該將輸送管清洗干凈。

4 結束語

電梯井道內爬式布料機使用智能方便，結構穩定可靠。相較于傳統布料機，澆筑范圍大，安裝爬升方便，液壓爬升系統安全快捷，適應性強，采用360°全回轉臂架式布料結構，整機操作簡便、旋轉靈活，具有節能、經濟、實用等特點。在超高層建筑施工能進一步降低布料機成本，最終取得良好效果。為超高層電梯井道內爬式布料機應用提供充足的工程經驗。