摘要：随着城市现代化不断突破，更多的超高层建筑拔地而起。超高层建筑高度高，建造周期长，且往往位于城市核心地段，多采用大型动臂式内爬升塔吊作为主要垂直运输工具。该类塔吊利用建筑内部空间进行安装，随主体结构施工持续向上爬升，满足超高层垂直运输需求。但其施工荷载将全部传递至建筑承担，一般情况需对支撑塔吊的主体结构进行加固设计。以昆明某超高层建筑塔楼施工为例，该塔楼为钢骨核心筒加巨柱外框架结构形式，其钢骨核心筒内布置一动臂式内爬升塔吊。本文针对该内爬塔吊进行基础设计及爬升套件转运进行论述，总结狭窄井道动臂塔吊内爬升关键技术。
关键词：狭窄井道；内爬升；结构加固
1项目概况
1.1工程概况
昆明某商业建筑位于城市中心核心地带，占地面积约4万平米，总规划建筑面积为58万㎡。该建筑由两栋高度为407m和308m的超高层塔楼以及附属商业裙楼构成。其407m塔楼为钢骨核心筒加巨柱外框架结构形式。
1.2塔吊概况
该塔楼核心筒内布置一台ZSL2700动臂式内爬升塔吊。塔吊塔身从下至上分别安装1节内顶升节、2节标准节、2节加强节及9节标准节。塔身上部由回转总成、平衡臂总成、起重臂总成、A型塔架等组成。塔吊平衡臂长度7.27m，最大工作半径60m，起重量为31.9t。塔吊规划爬升18次，单次爬升间距18~22m高度。塔吊共设置3套支撑系统，其中2套用于正常施工作业，1套用于爬升作业。3套支撑系统均可拆卸，可随塔吊不断爬升周转使用。
2重难点分析
（1）内爬升塔吊底部悬空，需借助周边结构剪力墙设置支撑系统，做为塔吊基础。（2）塔吊采用内爬形式，其自重荷载及施工荷载将全部通过支撑系统传递至周边结构剪力墙，需对承载剪力墙进行负荷计算并做加固设计（3）内爬式塔吊处于钢骨核心筒内部，爬升井道空间狭窄，支撑系统构件倒运困难。
3塔吊基础设计
塔吊基础采用型钢承载梁支撑系统。整个支撑系统包括加固结构、牛腿、承载梁、马镫，C型框等构件。塔吊荷载通过C型框及马镫传递至下部承载钢梁，承载钢梁通过两端牛腿将荷载传递至两侧剪力墙，剪力墙经预埋件及拉杆加固，将荷载传递至四周结构同时受力加固。以保证塔吊施工需求。
3.1基础位置选定
塔吊布置于塔楼钢骨核心筒井道内，井道利用4部电梯井道及其前室区域作为塔吊爬升井道。井道长8095mm，宽6000mm，塔机中心位于结构中轴线上，距离北侧电梯井墙体3205mm，南侧电梯井墙端2820mm。塔吊基础承载钢梁中心距离北侧电梯井墙体1161mm，两钢梁中心距4088mm。
3.2结构加固及牛腿设计
经结构设计单位复核，需对塔机安装位置处的混凝土剪力墙体进行加固，利用四根钢梁（H400×400×13×21）将塔机预埋板与后侧墙体埋件连接，将塔机埋件受力传递至后侧，并对牛腿位置剪力墙体增加配筋加强，配筋率要求为28φ25主筋，φ10@150箍筋。牛腿布置于剪力墙预埋板上，整体呈倒梯形与预埋板焊接连接，牛腿由上下水平隔板、中间横向2排及纵向3排肋板组成。上隔板采用40厚钢板，其余采用30厚钢板。
3.3承载钢梁及马镫设计
塔吊承载钢梁整体呈鱼腹式箱型结构，梁长8700mm，宽400mm，鱼腹区高1180mm，两端支角区高700mm。承载梁在支角、马镫及梁中位置均设置加筋肋板，以增加其承载能力。马镫设置于承载梁上部，作为塔吊与支撑系统的连接构件，其位置应根据塔吊C型框确定，并根据C型框螺栓孔洞位置在马镫相应位置进行孔洞预留，便于后期穿孔固定。
3.4夹持层设计
塔吊采用内爬形式，除需在底部布置一基础支撑外，还需在塔身中间位置设置一夹持层以稳固塔吊。待塔吊爬升后，原夹持层支撑系统将作为塔吊爬升后的基础支撑系统。故塔吊夹持层的加固设计与基础层相同。
3.5材料及焊接要求
支撑系统所有材料材质均为Q345B。承载钢梁、牛腿、马镫宜在工厂加工生产，各构件间连接宜在现场配焊。焊缝采用CO2气体保护焊焊接，不得有虚焊、漏焊等缺陷，焊接变形不应大于3mm。牛腿与预埋件、马凳与支撑钢梁的连接焊缝均为熔透等强焊接，焊缝为一级，焊后需无损检测合格后方可投入使用；承载梁与牛腿的连接焊缝为角焊缝，焊缝等级为三级，便于后期剔除焊缝倒运构件。
4塔吊爬升施工
4.1支撑系统安装
4.1.1预埋埋件及结构加固
根据爬升规划，在对应的楼层提前塔机支撑系统及加固系统的预埋埋件，待建筑结构的混凝土强度达到设计强度80%后方可进行牛腿及加固钢梁等的焊接。
4.1.2安装引进梁
在地面将塔吊配套引进梁、牵引小车、牵引钢丝绳、卷筒、拉杆等组合完毕，再使用塔吊吊至回转下座处，用销轴将引进梁与回转下座连接固定，再将拉杆另一端用销轴与回转下座连接固定。
4.1.3安装承载钢梁及C型框
待牛腿焊接检测合格后，利用引进梁进行承载钢梁的吊运。安装钢梁时，先将C型框固定在标准节上，然后将承载钢梁吊运至对应牛腿，使用螺栓将C型框与马墩连接固定，再进行承载钢梁与牛腿的焊接固定。
4.2塔吊爬升
4.2.1安装爬带
在塔吊第二道支撑系统的C型框两侧下端安装爬带，将分节爬带通过销轴一段段连接，下端延伸至第一道支撑系统上部。
4.2.2顶升系统
安装及调试在塔吊底部内顶升节内检查顶升油缸和液压站。启动顶升系统进行调试，来回伸缩油缸数次，检查顶升系统是否正常运转、满足爬升需求。确认无误后，将爬升梁支撑块撑至爬带台阶上，开始操作顶升控制手柄进行试顶升动作。
4.2.3顶升作业
顶升系统经检查无误后，调整塔吊吊臂方向和角度，寻找塔机的顶升平衡点，直到四周平衡力矩相等。平衡力矩调整好后便按照操作规程开始爬升作业。
4.3支撑系统倒运
塔吊爬升后，对原塔吊基础（第一道支撑系统）进行拆除。由于本塔机安装位置井道结构较窄，南侧位置承载梁距离结构边线较近（300mm），无法利用引进梁下放吊运。北侧位置承载梁距离结构梁960mm，可利用该空间对承载梁进行井道内提升吊运。为满足南侧承载梁倒运，利用工具梁及行吊电动葫芦将南侧承载梁移至北侧牛腿位置，再利用引进梁吊出并安装至顶部夹持楼层。南侧承载梁倒运步骤如下：
（1）安装卷扬机
于塔吊需转运承载梁上两层楼面安装卷扬机用于牵引，卷扬机采用M10碰撞螺栓固定于混凝土结构，防止侧滑。
（2）行吊工具梁安装
行吊工具梁采用两根40a工字钢，先通过塔吊吊运至相应楼层，将工具梁转运至爬升井道北侧洞口处。将卷扬机钢丝绳与行吊梁吊耳拉结，通过牵引缓慢将行吊梁由北侧拖至南侧楼面。行吊工具梁两端采用U型箍与楼板固定，防止其侧翻。
（3）安装行吊电动葫芦
将行吊电动葫芦吊运至行吊梁下方，打开自走小车销轴至外限位，插入工具梁腹板安装固定，安装后关闭内限位，将滚轮卡固于行吊工具梁上。
（4）倒运塔吊工具梁
将承载梁与牛腿间焊缝凿除，两台电动葫芦移动至承载梁上方，吊钩下放并拉结承载梁吊耳。确认基础梁与基础牛腿分离后，两台吊葫芦同时起吊，先缓慢提升至牛腿上方50mm，观察起吊情况稳定后，再沿水平方向同步行进小车，将承载梁托运至北侧牛腿，下放承载梁后松开吊钩，撤除葫芦及行吊梁，下放引进梁吊钩将承载梁吊出，倒运于上部加持层安装。
5结语
内爬式塔吊作为超高层建设常用垂直运输工具，利用建筑物不断向上爬升。将建筑自身井道作为塔吊爬升井道，充分利用建筑空间。本文结合项目实际情况，对内爬式塔吊支撑系统设计及安装关键技术要点进行阐述；对结构受力及加固方法进行分析；对狭窄井道支撑系统构件倒运方法进行详细介绍。解决超高层建造中狭窄井道塔吊内爬升关键难点，对类似工程有借鉴作用。
参考文献
[1]张鹏，徐绍源，陈祥，等.动臂塔机钢框架结构内爬升设计与施工[J].建筑机械化，2020，41(9):4.
[2]邓剑，张鹏，周浩文，廖雨晨，徐绍源.大型动臂塔机附着设计与安装[J].建筑机械化，2020，41(10):4.
[3]王豹，邓齐祝.周转式混凝土拌合站型钢基础施工技术[J].建筑技术，2021，52(12):3.
作者：徐绍源 郭宇航 彭铭旭 曾信 叶雄伟 单位：中国建筑第二工程局有限公司 中建重庆机械租赁有限公司
