主塔施工塔吊选型和布置方案的研究

主塔施工塔吊选型和布置方案的研究

朱斌陈康

朱斌陈康

中交一公局厦门工程有限公司

摘要：随着我国基础建设事业的突飞猛进，特大桥项目遍地开花，超过百米的主塔层出不穷，此类施工对机械设备的要求越来越高。塔吊作为主塔施工垂直运输的依赖性设备，其选型和布置对工程的安全、进度和成本影响重大，是主塔施工前期策划的重要技术举措。文章对主塔施工用塔吊选型的要素逐一展开分析，通过前期宁波清水浦大桥、重庆永川长江大桥的施工经验，并结合长门大桥主塔在实际施工中的应用进行了详细的阐述。

关键词：主塔塔吊选型布置要素分析

1.工程简介

长门大桥为550m主跨双塔双索面塔梁墩固结体系混合梁斜拉桥，主塔为花瓶型，双肢构造，分为上、中、下塔柱，其中上塔柱设置钢锚梁作为斜拉索塔端锚固装置；设置上、中、下三道横梁，其中下横梁与边中跨现浇箱梁固结浇筑，塔高186.2m，施工分为43个施工节段。

图1长门大桥主塔

花瓶型主塔施工塔吊的特点：

（1）塔柱结构变化多、模板体系转换多、横梁多、临时结构多，塔吊作业的工程量大。

（2）下横梁以上塔柱逐渐内缩，导致越往上塔吊附着越长，将出现不少超长超重的附着。

（3）下横梁以下塔柱逐渐内缩，承台较小，塔吊基础无法利用永久承台。

2.塔吊要素简介

塔吊的选型要素主要包括，数量、吊高、吊重、吊幅、类型及附着，其中数量、吊幅及附着与塔吊的布置息息相关。

数量：单个作业区域，有交叉影响的塔吊的数量。

吊高：塔吊吊钩起升到最大高度时，距离塔吊基础顶面的高度。

吊重：塔吊在某个吊幅能够起吊物品的荷载。

吊幅：塔吊吊物时大臂上起重小车距离塔吊中心的幅度。

类型：常见施工塔吊按塔顶结构分为尖头式和平头式。

附着：连接永久结构，传递非竖向荷载，保证塔吊稳定的塔吊附属结构。

3.塔吊要素分析

3.1数量选择

塔吊是高空材料运输的唯一通道，其数量必须满足与主塔施工的功效要求，由吊装工程量和工期要求决定。不同施工阶段，吊装工程量大不相同。

注：除下塔柱较低时部分工作可由履带吊完成以外，其余阶段材料运输均由塔吊完成。

长门大桥主塔施工为关键工序，工期需求紧迫，且主塔为双肢多横梁结构，吊装作业工程量较多，为确保施工功效，在主塔施工阶段配置2台塔吊，待主塔封顶、爬模拆除后留1台辅助斜拉索施工。

双塔吊配型的方式有两种：一大一小式和两台中等式。

两台中等式1、两塔塔吊各负责各自临近的塔肢及其他结构施工。

2、部分超重结构吊装采用双机抬吊。1、可以选择两台同型号的塔吊，标准节、附着框的结构通用，附着间距均等。

2、作业分工范围明确，便于管理。

长门大桥作业工程量多，较重吊装构件分布均匀，故选择两台中等式塔吊。

3.2最大吊高确定

较低安装高度塔吊的最大吊高与塔顶保证10m的安全高度，确定为196m。

较高安装高度塔吊的最大吊高在较低塔吊的顶部预留不小于3m的安全高度，暂定为206m。

由于吊装高度较大，且部分重物需采用四倍率吊装，所需塔吊钢丝绳长度超过1000m，一些型号的塔吊容绳量不够（部分型号可改装容绳滚筒，增加容绳量），塔吊选型时必须加以注意。

3.3吊重（荷载）确定

主塔塔吊作业需吊装的构件和荷载见下表：

长门大桥塔吊作业较重的构件为钢锚梁（4.8t）和桥面吊机（8.5t）。

吊重选择不小于相应荷载的1.2倍。

3.4吊幅和附着

塔吊的布置决定塔吊的位置，塔吊的位置决定各构件的吊装幅度和附着的数量及形式。

附着设置的保障要素：

（1）保证附着拉杆和挑梁的强度、刚度和稳定性。

（2）保证附着拉杆之间的最大交角满足最低要求。

3.5类型分析

单塔吊作业时，相同型号的尖头塔吊和平头塔吊使用功能一致，区别在于塔顶结构不同，尖头式较平头式高出约6m。

双塔吊作业时，两台尖头塔吊的吊钩之间的距离较两台平头塔吊的吊钩距离大6m，在较高一台塔吊高度位置相同的情况下，其中较低一台尖头塔吊的有效作业高度少6m、附着的安装高度相应提前、附着数量相应增加。故，长门大桥选用两台平头式塔吊。

4.塔吊的布置

4.1塔吊布置的原则

（1）最大限度发挥塔吊的工作性能。

（2）保证塔吊及附着的空间位置的相对独立和安拆便利。

（3）尽量减少附着的数量。

每道附着的安装及后续顶升需要占用至少2天的工作时间，超长附着（20m）每一道的重量均超10t，而附着的安装和拆除是极其危险的无固定平台高空危险作业。

4.2塔吊布置的注意要点

（1）双塔吊作业范围的安全保障：两台塔吊所有固定结构间距不小于3m的安全距离。

（2）沿海工程，考虑台风期安全，双塔吊大臂能随时放空，进行360度自旋转。

（3）尽可能减小双塔吊之间的相互影响和干扰。

（4）塔吊位置的临时用地（含基础处理需要的作业范围）可及时征迁。

（5）塔吊基础要便于处理或处理费用可以接受。

（6）塔吊大臂旋转范围的安全性，需考虑附近的高压电塔，陡峭的山崖等不利情况。

（7）塔吊安装场地满足要求，主要安装起重设备能进场并作业。

（8）塔吊拆除空间及场地满足要求，不要与斜拉索、现浇梁结构等产生冲突。

（9）塔吊与塔柱的相对位置必须保证塔吊附着安装角度及安拆空间。

（10）塔吊附着必须预留两侧塔柱的电梯安装安全空间。

（11）塔吊附着不影响斜拉主塔端挂设的作业空间。

4.3塔吊布置

长门大桥由于边中跨现浇梁与主塔同步施工，且承台均有一侧临江，塔吊无法布置在边中跨的正面，只能安装在上下游侧面。其中一个侧面的塔吊布置在承台轴线上，以便在其附着内部预留施工电梯的安装空间；另外一侧塔吊受地形和临时征地限制，布置在距离桥轴线3m的位置，两塔吊中心间距60.3m。

图2长门大桥塔吊布置

5.塔吊型号的选择

塔吊布置确定后，对塔吊的选型要素：数量、吊高、吊重、吊幅、类型及附着，进行一一确定，根据塔吊厂家的型号加以选型。

通过对以往类似主塔施工塔吊选型的研究比较，长门大桥塔吊型号的选择打破了以往“双塔吊一高一低相对高度固定”的作业模式，采用双平头塔吊布置、保证塔吊大臂独立性，确保双塔吊自由交错顶升，大量减少塔吊附着，节省工程量、节约工期、减少危险高空安拆操作。

同类型塔吊型号大小选择的注意事项：

（1）相应吊幅的吊重满足要求。

（2）最大容绳量满足要求。

（3）顶部自由高度尽可能高。

（4）附着有效间距尽可能大。

长门大桥塔吊最终选型：

（1）塔吊类型选择平头塔吊，两台STT200-10型塔吊，最大吊幅均取55m。

（2）吊幅和吊重：大臂根部15m吊幅吊重10t（桥面吊机），26m吊幅吊重6.2t（钢锚梁）。

（3）最大吊高分别为196m和206m，保证206m吊高的四倍率钢丝绳容绳量。

（4）附着设置：每台塔吊6道工作附着和最高处1道抗风附着。

5.结束语

主塔施工在大桥项目中处于关键线路上，塔吊是主塔施工垂直运输的唯一保障。结合桥梁结构形式、规模、工期及现场地形地质等实际情况，对塔吊选型要素进行综合分析，优化塔吊布置、合理塔吊选型会直接影响主塔的安全、进度和成本。目前，长门大桥已经顺利完成主塔施工，过程中塔吊使用高效，安全合理，其选型和布置为今后类似工程提供了很好的借鉴经验。

参考文献：

[1]陈明宪.《斜拉桥建造技术》[M].北京：人民交通出版社.2011.02.349页

[2]齐文忠，叶派平，欧阳潮，甬江特大桥索塔施工塔吊选型及布置[J]公路，2010年，第8期：5页

作者简介：朱斌，中交一公局厦门工程有限公司工程师；陈康，中交一公局厦门工程有限公司工程师。