特大橋索塔施工塔吊選型及布置
2017-11-13
隨著橋梁的發(fā)展，超過百米高的橋墩和數(shù)百米高的索塔已不再少見，此類工程施工對垂直運(yùn)輸?shù)囊笤絹碓礁?。隨著要求的增高，其施工難度也在增大，施工中機(jī)具、設(shè)備的投入越顯重要，尤其是運(yùn)輸、起吊設(shè)備的投入。為確保工程能夠優(yōu)質(zhì)高效、 安全環(huán)保地完成施工，并且做到提高勞動效率、節(jié)省機(jī)具投入、節(jié)省施工成本，就必須對所投入的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行合理選擇和搭配。
一、塔吊選型
塔吊的種類有軌道式、附著式、爬升式等。塔吊型號選擇時，需根據(jù)橋梁工程不同的地理環(huán)境位置、工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工技術(shù)方案等確定塔吊主要參數(shù)，從而選擇合適的塔吊型號。
塔吊的主要參數(shù)有：工作幅度、起重量、起重力矩和起升高度。塔吊工作幅度又稱回轉(zhuǎn)半徑或工作半徑，是塔吊選型時首先需要考慮的參數(shù)，塔吊最大工作幅度必須滿足施工平面需要， 塔吊工作幅度與塔吊布置位置有關(guān)，需結(jié)合施工技術(shù)方案進(jìn)行考慮。塔吊起重量包括最大起重量和最大工作幅度時的起重量兩個參數(shù)，起重量應(yīng)包括起吊物、吊具 、吊索等作用于塔吊起重鉤上的全部重量。塔吊起重力矩一般控制在其額定起重力矩的75%之下以保證作業(yè)安全并延長其使用壽命。塔吊起升高度為基礎(chǔ)頂面至吊鉤中心的垂直距離，起升高度應(yīng)不小于橋墩、索塔等建筑物的總高度加上起吊物、吊具、吊索和安全操作高度，同時應(yīng)滿足塔吊超出建筑物頂面障礙物。
二、塔吊選型需考慮的問題
1、塔吊選型要求
首選取決于工程規(guī)模，如小型橋墩建筑工程，可選擇小型的經(jīng)濟(jì)型塔吊，因小型工程所需要的吊次并不多，為了考慮增加塔吊的覆蓋面，經(jīng)常采用行走式。中大型工程，尤其是特大橋的塔吊選擇，宜選大不選小，因垂直運(yùn)輸能力直接決定結(jié)構(gòu)施工速度的快慢，要考慮選擇不同塔吊的差價與加快進(jìn)度的綜合經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行比較，要合理選擇。
2、最大起重能力的要求
關(guān)于滿足吊重的要求：主要考慮本工程施工過程中，可能出現(xiàn)各種重物對塔吊能力的要求，如建筑構(gòu)件、最大重量的大模板、筒模等，應(yīng)根據(jù)其存放的位置、吊運(yùn)的部位，距塔中心的距離，確定該塔吊是否具備相應(yīng)起重能力，確定塔吊方案時應(yīng)留有余地，塔吊不滿足吊重要求，必須調(diào)整塔型使其滿足。
3、塔吊覆蓋面的要求
塔吊型號決定了塔吊的臂長幅度，布置塔吊一般要求避免出現(xiàn)覆蓋盲區(qū)，但不是絕對的，對一個特大橋索塔來說塔臂應(yīng)全面覆蓋，當(dāng)出現(xiàn)難于解決的邊、角覆蓋時，可考慮采用臨時租用汽車吊解決角垂直運(yùn)輸問題，不能盲目加大塔型，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析后確定方案。
三、塔吊基礎(chǔ)設(shè)置的要求
塔吊基礎(chǔ)普遍采用樁基礎(chǔ)配鋼筋混凝土承臺。帶地下室的建筑物，塔吊基礎(chǔ)可選擇整個設(shè)置在基坑外或基坑內(nèi)；一半在基坑內(nèi)一半在基坑外的塔吊基礎(chǔ)形式受力不合理，一般不考慮。設(shè)置在基坑外的塔吊基礎(chǔ)，應(yīng)盡量避開室外總體管線密集區(qū)域，為總體工程施工創(chuàng)造較好的條件。設(shè)置于基坑內(nèi)的塔吊基礎(chǔ)，應(yīng)避免與地下室墻、柱、梁體系相碰。并設(shè)�于防水處理較方便的位置，按地下室后澆帶施工方法進(jìn)行基礎(chǔ)拆除后的防水及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處理。塔吊基礎(chǔ)布置應(yīng)選擇并于修筑基礎(chǔ)排水設(shè)施，有利于基礎(chǔ)排水的平面位置。
當(dāng)塔吊選型及初步定位確定后，再按照塔吊平面定位的各項(xiàng)原則進(jìn)行具體的定位工作，供塔吊樁基礎(chǔ)施工和塔身安裝的需要。
四、工程實(shí)例
飛龍島大橋位于江西贛州中心市區(qū)的西部，連接河套老城區(qū)和章江新城區(qū)，跨越章江。工程總長1449.761米，其中主橋長230米，引橋長565米，接線道路長624.761米，橋下道路長373.35米。主橋?yàn)楠?dú)塔雙索面混合梁斜拉橋，主塔順橋向?yàn)榍€型斜塔、橫橋向?yàn)?ldquo;A”型。塔高為87米。
綜合該大橋索塔高度、外形尺寸、施工場地布置、起吊物組成、總體施工技術(shù)方案以及投入費(fèi)用，本著保證塔吊安全性、實(shí)用性、高效性、可靠性的原則，最終選用特點(diǎn)是起吊高度高，起重力矩大，穩(wěn)定性強(qiáng)，定位精度高等波坦公司的MD3600型塔吊。
1、MD 3600塔吊布置及基礎(chǔ)
?。?）該大橋塔吊布置及基礎(chǔ)初步方案 MD3600塔吊基礎(chǔ)受力大，基礎(chǔ)柱腳處支反力極高，基礎(chǔ)柱腳變形要求為：柱腳兩點(diǎn)允許最大絕對水平位移土5 mm，允許最大相對垂直位移±5mm，柱腳間距允許最大誤差1 mm（圖略）。
?。?）塔吊布置與基礎(chǔ)
主橋全長230米，索塔高87m，斜拉索錨固段為鋼錨箱。在飛龍島大橋建設(shè)中，MD3600塔吊經(jīng)改造，設(shè)置3道附墻，最大起吊高度120m，最大起重量30t。
因參與全部塔柱及上部結(jié)構(gòu)施工的需要，塔吊必須在主跨鋼箱梁合龍后才能夠拆除，故塔吊不能占用鋼箱梁的位置。塔吊基礎(chǔ)平面尺寸為8.5m×6.94m，采用預(yù)埋鋼管樁，其上設(shè)置整體鋼桁架。
2、塔吊布置及基礎(chǔ)的思考
對比在飛龍島大橋與浙江余姚大橋這2座大橋的使用情況，在進(jìn)行塔吊布置與基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)考慮如下問題。
?。?1 ）橋梁總體施工工藝
浙江余姚大橋不需要MD3600塔吊進(jìn)行鋼箱梁等上部結(jié)構(gòu)施工，而該大橋則需要此設(shè)備進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，因此兩者在承臺上的橫向布置不同。
?。?2 ）對工期及費(fèi)用的影響
塔吊基礎(chǔ)置于鋼箱梁上的方案，應(yīng)加強(qiáng)鋼箱梁內(nèi)縱橫隔板和0號塊鋼箱梁支架。置于承臺的方案則每臺塔吊須增設(shè)7節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和1道塔吊附墻。
（ 3 ）塔吊起重能力的合理利用
該橋塔吊對稱設(shè)置是為發(fā)揮塔吊20m幅度起吊30t的最大起重能力。而該橋則是利用塔吊30m以上幅度起吊60t鋼錨箱的起重能力，故可以偏心布置。
?。?4 ）結(jié)構(gòu)受力的合理性
該橋的對稱設(shè)置對于附墻拉桿及塔吊本身的受力，對索塔的受力變形及施工監(jiān)控是有利的。而該橋的偏心設(shè)置對于附墻的受力不利，為此第3、第4道附墻設(shè)置強(qiáng)大的剛架來減小附墻拉桿的受力，由此帶來了施工費(fèi)用的增加和施工難度的加大。因此，一般情況下，建議采用橫橋向?qū)ΨQ布置 。
?。?5 ）承臺的結(jié)構(gòu)與尺寸
該橋的承臺基礎(chǔ)為啞鈴形結(jié)構(gòu)，啞鈴中部細(xì)長無法直接座落塔吊基礎(chǔ)，所以采取了強(qiáng)大牛腿形托架來保證塔吊基礎(chǔ)的變形要求。而該橋的承臺基礎(chǔ)為尺寸較大的啞鈴形結(jié)構(gòu)，因此該大橋塔吊基礎(chǔ)方案比較簡單、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量也易保證。
3、塔吊附墻設(shè)置思考
（1）附墻布置及結(jié)構(gòu)的合理性
該橋的塔吊采用了對稱布置，附墻結(jié)構(gòu)對稱，結(jié)構(gòu)受力小。該橋采用了偏心布置，附墻結(jié)構(gòu)非對稱，結(jié)構(gòu)受力大。僅就塔吊本身設(shè)備費(fèi)用而言，采用對稱布置的附墻結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)、合理。
?。?）與索塔的連接方式及附墻安裝工藝
該橋附墻錨固形式為通過連接件，緊固高強(qiáng)螺栓與接件安裝，附墻制造時進(jìn)行了鋼塔壁板鉆孔和連接件安裝，附墻安裝時進(jìn)行塔吊附墻拉桿與鋼塔連接件的連接。該橋附墻錨固形式為通過連接件，緊固高強(qiáng)螺栓與混凝土它內(nèi)預(yù)埋的高強(qiáng)螺栓套筒相連；索塔混凝土施工時預(yù)埋的高強(qiáng)螺栓與套筒，待爬模上升露出埋件后，安裝連接件或附墻鋼架，附墻安裝時進(jìn)行塔吊附墻拉桿與連接件或附墻鋼架的連接。
五、結(jié)束語
索塔在斜拉橋施工中的地位十分重要，其施工進(jìn)度影響著全橋總工期。所以在制定索塔施工時，塔吊設(shè)備的選型與布置，就起到了關(guān)鍵性的作用。當(dāng)然可以根據(jù)索塔的大小選擇合適的塔吊設(shè)備，達(dá)到經(jīng)濟(jì)與效益的最大化。
參考文獻(xiàn)：
[1] 郭智博.聯(lián)體斜拉橋索塔施工塔吊選型及布置[J].民營科技，2011.
[2] 單志利.塔吊在斜拉橋索塔施工中的改造應(yīng)用[J].科苑論壇，2010.
