塔式起重機(jī)布設(shè)典型問題與解決措施研究*

徐愛水，李翠翠，張同波，付長春，于德湖,3

(1.青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院，山東 青島 266033； 2.青建集團(tuán)股份公司，山東 青島 266071；3.青島理工大學(xué)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)工程建設(shè)與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，山東 青島 266033)

0 引言

塔式起重機(jī)是建筑工程施工不可或缺的垂直運(yùn)輸機(jī)械，在施工過程中，塔式起重機(jī)常存在工作盲區(qū)、碰撞、拆除困難等問題，對(duì)施工進(jìn)度、施工效率、成本控制、安全控制等造成一定影響。上述問題與塔式起重機(jī)選型布設(shè)有關(guān)，為此，分析總結(jié)塔式起重機(jī)布設(shè)典型工程問題，提出相應(yīng)解決措施，為塔式起重機(jī)合理使用提供參考。

1 塔式起重機(jī)布設(shè)問題

塔式起重機(jī)選型布設(shè)時(shí)主要依靠施工人員經(jīng)驗(yàn)，由于缺乏系統(tǒng)性的分析研究，常造成整個(gè)施工過程存在多方面安全隱患。實(shí)際工程中常存在群塔作業(yè)情況，因此進(jìn)行塔式起重機(jī)布設(shè)時(shí)需考慮其與相鄰建筑物或塔式起重機(jī)的碰撞。

經(jīng)查閱工程文件，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研，總結(jié)得到常見塔式起重機(jī)布設(shè)問題。

1)工作盲區(qū) 塔式起重機(jī)起重臂無法覆蓋的施工區(qū)域，工作盲區(qū)面積較大時(shí)，影響正常施工進(jìn)度，導(dǎo)致施工成本增加。

2)碰撞 包括塔式起重機(jī)間碰撞及塔式起重機(jī)與建筑物碰撞，嚴(yán)重碰撞可能導(dǎo)致塔式起重機(jī)起重臂毀壞甚至塔身傾倒，造成嚴(yán)重影響，危及人身安全。較輕的碰撞可能導(dǎo)致塔式起重機(jī)無法正?；剞D(zhuǎn)，從而影響施工進(jìn)度。

3)拆除困難 前期布設(shè)考慮不周造成塔式起重機(jī)拆除時(shí)與建筑物間距不滿足要求，從而導(dǎo)致無法順利拆除，影響施工進(jìn)度，需通過其他方式拆除，增加了施工成本。

為避免發(fā)生上述問題，需對(duì)塔式起重機(jī)布設(shè)位置進(jìn)行系統(tǒng)性研究，并針對(duì)現(xiàn)存問題提出科學(xué)合理的解決措施。

2 典型問題分析

2.1 工作盲區(qū)

1)工程概況

某新建醫(yī)院工程包括1棟門診主樓和2棟裙樓，其中門診主樓為11層，長、寬分別為103，57m，2棟裙樓分別為4，6層。由于門診主樓占地面積較大，共布置4臺(tái)塔式起重機(jī)，分別為1號(hào)QTZ80型塔式起重機(jī)，2，4號(hào)QTZ63型塔式起重機(jī)，3號(hào)QTZ40型塔式起重機(jī)。

2)主要問題

該工程進(jìn)行塔式起重機(jī)選型布設(shè)時(shí)，考慮成本、相鄰塔式起重機(jī)碰撞等問題，塔式起重機(jī)實(shí)際分布較分散，進(jìn)而在建設(shè)區(qū)域中存在起重臂無法到達(dá)區(qū)域，其中門診主樓工作盲區(qū)面積近200m2，兩側(cè)裙樓工作盲區(qū)面積>100m2(見圖1)。

圖1 工作盲區(qū)分布示意

3)解決措施

針對(duì)該工程塔式起重機(jī)存在的工作盲區(qū)問題，提出以下解決措施：①前期規(guī)劃階段對(duì)塔式起重機(jī)布設(shè)位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整(3，4號(hào)塔式起重機(jī)西移，1，2號(hào)塔式起重機(jī)南移)，以減小工作盲區(qū)面積(見圖2)；②如果工期緊張，可將1號(hào)塔式起重機(jī)換為5號(hào)QTZ63型塔式起重機(jī)與6號(hào)QTZ40型塔式起重機(jī)(見圖3)，并合理安排布設(shè)位置，以實(shí)現(xiàn)主樓全面覆蓋。

圖2 塔式起重機(jī)位置調(diào)整后工作盲區(qū)分布

圖3 塔式起重機(jī)型號(hào)與數(shù)量調(diào)整后工作盲區(qū)分布

通過調(diào)整塔式起重機(jī)位置，主樓工作盲區(qū)面積減小50m2；西側(cè)裙樓工作盲區(qū)變化明顯，面積減小超過80m2；東側(cè)裙樓工作盲區(qū)面積有所增加，約增加90m2。由于該工程以主樓修建為主，應(yīng)盡量保證主樓工作盲區(qū)面積較小。

將1號(hào)塔式起重機(jī)換為5，6號(hào)塔式起重機(jī)后，基本實(shí)現(xiàn)了主樓全面覆蓋，減小了裙樓工作盲區(qū)面積。

2.2 碰撞

1)工程概況

某住宅小區(qū)共布設(shè)5臺(tái)塔式起重機(jī)，包括3臺(tái)QTZ40型塔式起重機(jī)與2臺(tái)QTZ63型塔式起重機(jī)。3，5號(hào)住宅樓附著的塔式起重機(jī)發(fā)生碰撞問題，3號(hào)住宅樓共11層，高32.75m，長27.5m，寬14.6m；5號(hào)住宅樓共11層，高33m，長39.2m，寬15m。

2)主要問題

根據(jù)建設(shè)需要，3，5號(hào)住宅樓施工進(jìn)度最快，且均使用QTZ40型塔式起重機(jī)。前期規(guī)劃階段，為防止塔式起重機(jī)出現(xiàn)碰撞問題，控制塔式起重機(jī)高度(按2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)錯(cuò)開)，3號(hào)住宅樓塔式起重機(jī)為低位機(jī)，5號(hào)住宅樓塔式起重機(jī)為高位機(jī)，將3號(hào)住宅樓塔式起重機(jī)起重臂截掉1節(jié)，但由于3號(hào)住宅樓施工進(jìn)度較快，塔式起重機(jī)需進(jìn)行加節(jié)，加節(jié)后吊鉤與大臂斜拉繩發(fā)生碰撞。

3)解決措施

塔式起重機(jī)在回轉(zhuǎn)過程中，起重臂經(jīng)過的區(qū)域固定，且影響區(qū)域較大，易對(duì)鄰近建筑、塔式起重機(jī)及其他臨時(shí)設(shè)施造成影響。當(dāng)塔式起重機(jī)升至一定高度時(shí)，建筑物或鄰近塔式起重機(jī)可能與其發(fā)生碰撞。如果相鄰塔式起重機(jī)高度相差較小，易使高位塔式起重機(jī)吊鉤、吊繩與低位塔式起重機(jī)斜拉繩發(fā)生纏繞，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致塔式起重機(jī)傾倒，出現(xiàn)安全事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，塔式起重機(jī)起重臂所處豎向空間需存在一定安全范圍，塔式起重機(jī)運(yùn)行時(shí)該范圍內(nèi)不允許存在其他物體，避免發(fā)生碰撞。

針對(duì)該工程塔式起重機(jī)出現(xiàn)的碰撞問題，提出以下解決措施：①適當(dāng)調(diào)整塔式起重機(jī)位置，保證塔式起重機(jī)互不干擾，不對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響；②嚴(yán)格控制3號(hào)住宅樓施工進(jìn)度，從而保證整個(gè)工程正常施工。

2.3 拆除困難

1)工程概況

某工程為集特色商業(yè)樓、辦公樓、酒店客房、會(huì)議中心、餐飲中心等于一體的綜合性建筑，共布置4臺(tái)塔式起重機(jī)，分別為1臺(tái)QTZ63型塔式起重機(jī)與3臺(tái)QTZ40型塔式起重機(jī)，如圖4所示。

圖4 塔式起重機(jī)分布示意

2)主要問題

建筑群西側(cè)QTZ40型塔式起重機(jī)負(fù)責(zé)1棟8層33.65m高辦公樓、1棟3層14.15m高特色商業(yè)樓、1棟3層14.15m高餐飲中心施工，該塔式起重機(jī)轉(zhuǎn)至任意角度均與建筑物存在碰撞現(xiàn)象，拆除至建筑物高度范圍后，無法繼續(xù)向下拆除，需借助汽車式起重機(jī)。

3)解決措施

塔式起重機(jī)拆除時(shí)，施工現(xiàn)場可用空間較小，由于塔式起重機(jī)起重臂較長，需提前預(yù)留起重臂拆除位置。如果預(yù)留拆除位置較小，起重臂易與兩側(cè)建筑物或其他物體發(fā)生碰撞，造成經(jīng)濟(jì)損失。如果未預(yù)留拆除位置，需通過其他方式拆除，不僅會(huì)造成不必要的租賃費(fèi)用，且影響后期施工。

針對(duì)該工程塔式起重機(jī)出現(xiàn)的拆除困難問題，提出以下解決措施：①在物料堆場位置、面積等合適的情況下，將塔式起重機(jī)位置調(diào)整至建筑群西側(cè)；②適當(dāng)加大塔式起重機(jī)與建筑物間距，使平衡臂與建筑物間不存在交叉情況，進(jìn)而安全拆除塔式起重機(jī)。

3 通用解決措施

3.1 工作盲區(qū)

針對(duì)塔式起重機(jī)工作盲區(qū)問題，總結(jié)得到以下通用解決措施：①塔式起重機(jī)布設(shè)前，對(duì)建筑物面積與物料堆場進(jìn)行測量，選擇塔式起重機(jī)合適布設(shè)位置與型號(hào)，保證塔式起重機(jī)起重臂能夠完全覆蓋建筑物與物料堆場。②選取最佳布設(shè)位置后塔式起重機(jī)仍存在工作盲區(qū)時(shí)，首先控制主樓工作盲區(qū)范圍。當(dāng)工作盲區(qū)面積較小(<100m2)，且無重大構(gòu)件需求，未對(duì)施工進(jìn)度造成影響時(shí)，工作盲區(qū)所需材料可通過人工方式運(yùn)輸；當(dāng)工作盲區(qū)面積較大(>100m2)或工作盲區(qū)內(nèi)存在大型構(gòu)件，人工無法完成材料運(yùn)輸時(shí)，對(duì)施工進(jìn)度造成影響，應(yīng)換用更大型號(hào)塔式起重機(jī)或選用2臺(tái)小型塔式起重機(jī)配合施工。

3.2 碰撞

針對(duì)塔式起重機(jī)間碰撞問題，總結(jié)得到以下通用解決措施：①水平方向上，塔式起重機(jī)起重臂端部和其他塔式起重機(jī)塔身至少保持2m水平距離。②豎直方向上，2臺(tái)塔式起重機(jī)需錯(cuò)高布設(shè)(一高一低)，低位塔式起重機(jī)起重臂端部應(yīng)與相鄰塔式起重機(jī)塔身至少保持2m垂直距離，高位塔式起重機(jī)最低位置部件與低位塔式起重機(jī)最高位置部件至少保持2m垂直距離。③如果工期不緊張，可適當(dāng)調(diào)整施工工藝，保證高、低位塔式起重機(jī)具有充分操作空間，從而避免發(fā)生碰撞；如果工期緊張，需嚴(yán)格控制施工工藝流程，保證塔式起重機(jī)勻速上升。④遵循群塔作業(yè)防碰撞原則。

針對(duì)塔式起重機(jī)與相鄰建筑物間的碰撞問題，需嚴(yán)格控制施工工藝流程，使相鄰建筑物同時(shí)施工，并保持施工進(jìn)度基本一致。

3.3 拆除困難

針對(duì)塔式起重機(jī)拆除困難問題，總結(jié)得到以下通用解決措施：①塔式起重機(jī)拆除時(shí)，首先降至一定高度，下降過程中確保塔式起重機(jī)平衡臂、起重臂與建筑物不發(fā)生碰撞，塔式起重機(jī)尾部與周邊建筑物及外圍施工設(shè)施的安全距離≥0.6m；②高出建筑物部分塔式起重機(jī)自降；③塔式起重機(jī)與建筑物接近導(dǎo)致無法繼續(xù)拆除時(shí)，需通過相鄰塔式起重機(jī)或汽車式起重機(jī)協(xié)助拆除。

4 結(jié)語

塔式起重機(jī)合理布設(shè)對(duì)于施工進(jìn)度、施工效率、成本控制、安全控制等具有重要意義，通過工程實(shí)例對(duì)塔式起重機(jī)工作盲區(qū)、碰撞、拆除困難問題進(jìn)行分析，主要得出以下結(jié)論。

1)對(duì)于塔式起重機(jī)工作盲區(qū)問題，布設(shè)塔式起重機(jī)時(shí)須綜合考慮建筑物主體、物料堆場位置關(guān)系，避免出現(xiàn)較大的工作盲區(qū)，必要時(shí)可采取2臺(tái)塔式起重機(jī)配合工作的方式。

2)對(duì)于塔式起重機(jī)碰撞問題，群塔施工或周圍存在其他建筑物時(shí)，不僅應(yīng)保證塔式起重機(jī)起重臂與相鄰塔式起重機(jī)塔身間(水平方向)具有一定安全距離，還應(yīng)嚴(yán)格控制施工工藝流程，確保塔式起重機(jī)與相鄰塔式起重機(jī)、建筑物具有足夠安全的豎向施工距離。

3)對(duì)于塔式起重機(jī)拆除困難問題，塔式起重機(jī)布設(shè)時(shí)應(yīng)避開建筑物拐角位置，塔身與建筑物間保證安全距離。建筑物主體周圍存在裙房時(shí)，需提前對(duì)塔式起重機(jī)布設(shè)位置進(jìn)行測量。