裝配式建筑吊運(yùn)平臺(tái)高效吊裝技術(shù)

陳雷

安徽水利開發(fā)有限公司 安徽 蚌埠 233000

引言

傳統(tǒng)的裝配式建筑在進(jìn)行構(gòu)件吊運(yùn)時(shí)存在許多問(wèn)題，由于技術(shù)限制，吊運(yùn)平臺(tái)的吊運(yùn)負(fù)載小，無(wú)法高效快速完成預(yù)制構(gòu)件的吊運(yùn)工作。并且由于吊運(yùn)物料重量體積較大，傳統(tǒng)塔機(jī)吊運(yùn)很難保證吊運(yùn)過(guò)程的安全性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)工作自動(dòng)化，減輕施工人員的工作負(fù)擔(dān)。深入分析吊裝技術(shù)在實(shí)際施工過(guò)程中的應(yīng)用原理，探究高效吊裝技術(shù)應(yīng)用方法，保障裝配式建筑施工工作質(zhì)量和施工人員安全性。

1 裝配式建筑吊運(yùn)施工流程

裝配式建筑在進(jìn)行構(gòu)件吊裝時(shí)要按照施工方案預(yù)設(shè)的吊裝順序進(jìn)行施工。合理的裝配式建筑吊運(yùn)施工流程可以降低施工人員吊裝構(gòu)件的工作難度，加速吊裝工作任務(wù)進(jìn)度，縮短整個(gè)工程工期，通過(guò)自動(dòng)化吊運(yùn)技術(shù)的應(yīng)用增強(qiáng)施工人員的勞動(dòng)效率，保障施工人員的人身安全。裝配式建筑吊裝工作需要在吊裝施工之前做好吊裝物資和勞動(dòng)力準(zhǔn)備，根據(jù)工程相關(guān)規(guī)定進(jìn)行場(chǎng)地布置，按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行吊裝作業(yè)，對(duì)于吊裝工作質(zhì)量安全保障情況要做好突發(fā)事件應(yīng)對(duì)措施。在開展吊運(yùn)工作時(shí)，要在每個(gè)施工區(qū)域放置裝載預(yù)裝構(gòu)件的平板拖車箱，以便簡(jiǎn)化吊裝工作流程，減輕吊裝作業(yè)人員的工作量，提高吊裝工作效率[1]。具體吊運(yùn)施工流程要以吊裝構(gòu)件作為施工基礎(chǔ)。以疊合梁吊裝工作為例，其具體工藝流程包括以下七個(gè)步驟：第一步是測(cè)量放線。施工作業(yè)人員需要保證同一施工區(qū)域的水平控制線重合，以此為基礎(chǔ)，確定疊合梁梁底位置線。在吊裝構(gòu)件前要復(fù)核構(gòu)件相關(guān)信息，包括且不限于構(gòu)件類別、構(gòu)件編號(hào)等。第二步是梁支撐搭設(shè)，例如6m以上長(zhǎng)度的疊合梁，要有4點(diǎn)支撐，保證支撐穩(wěn)定性。第三步是對(duì)構(gòu)件進(jìn)行吊運(yùn)。第四步要對(duì)掛鉤和構(gòu)件水平情況進(jìn)行檢查。第五步是將構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確安裝。在此步驟中要檢查是否有預(yù)埋套管，要保證疊合梁底部縱向鋼筋要與外墻板之間留有一定空間。第六步是調(diào)整工作，要檢查疊合梁吊裝工作是否按照施工方案要求，其標(biāo)高、垂直度是否在規(guī)定范圍之內(nèi)，如有偏差，按要求進(jìn)行調(diào)整。第七步是在第六步的基礎(chǔ)之上進(jìn)行取鉤工作。整個(gè)吊裝過(guò)程要按照先遠(yuǎn)后近、先水平后豎直的原則開展吊裝工作，以保證吊裝系統(tǒng)的工作效率。

2 裝配式建筑吊裝技術(shù)設(shè)備基礎(chǔ)

2.1 專用起重平臺(tái)

為了讓建筑體型與平臺(tái)的協(xié)調(diào)關(guān)系和綜合裝備各功能發(fā)揮良好的作用，需要加強(qiáng)專用起重平臺(tái)的運(yùn)用。專用起重平臺(tái)的框架包括2種可拆換節(jié)組，該可拆換節(jié)組的組合件包括第一、第二、第三組合件，通過(guò)對(duì)應(yīng)的抗拉防轉(zhuǎn)部進(jìn)行連接，達(dá)到該節(jié)組抗拉防轉(zhuǎn)效果。其框架還包括3種基本節(jié)，即豎向構(gòu)件起重行車、水平構(gòu)件起重行車以及桅柱組成，在具體的使用過(guò)程中，可以根據(jù)建筑需要組成17組長(zhǎng)度，通過(guò)調(diào)整專用起重平臺(tái)節(jié)組尺寸進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)調(diào)整，以滿足不同工程建設(shè)場(chǎng)地對(duì)于起重吊裝需求。在專用起重平臺(tái)中，其豎向支撐結(jié)構(gòu)是由桅柱組成的，根據(jù)不同的建筑尺寸可以選擇4或6根桅柱。桅柱具有附墻系統(tǒng)，在建筑中，每隔三層可以將建筑物與桅柱進(jìn)行連接，進(jìn)而使專用起重平臺(tái)的穩(wěn)定性和安全性得到保障。在專用起重平臺(tái)中，上平臺(tái)框和下平臺(tái)框都有一部起重行車。下平臺(tái)框與人工作業(yè)平臺(tái)是相連接的，豎向構(gòu)件垂直運(yùn)輸供料系統(tǒng)供料口和水平構(gòu)件垂直運(yùn)輸供料系統(tǒng)分別在平臺(tái)框的兩端[2]。

2.2 構(gòu)件吊裝系統(tǒng)

構(gòu)件吊裝系統(tǒng)由水平構(gòu)件吊裝裝置、豎向構(gòu)件臨時(shí)定位支架系統(tǒng)和豎向構(gòu)件吊裝裝置組成，其主要裝置在起重平臺(tái)的起重行車上，主要用于飄窗、內(nèi)外墻板和樓梯等構(gòu)件的安裝。在專用起重平臺(tái)下平臺(tái)框的起重行車上可以進(jìn)行水平構(gòu)件裝置的設(shè)置，進(jìn)而更有效地進(jìn)行陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板和樓板等構(gòu)件的安裝。在構(gòu)件吊裝系統(tǒng)中，其兩套構(gòu)建裝置可以使構(gòu)件自動(dòng)放置和抓取，無(wú)須人工進(jìn)行作業(yè)，其中豎向構(gòu)件的應(yīng)用，可以無(wú)須工人登高進(jìn)行操作，保障了工人的安全。在具體的建筑工程中，通過(guò)水平或豎向技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的自我調(diào)整和整體的構(gòu)件精度的加強(qiáng)。

2.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)

裝配式建筑構(gòu)件高效率吊裝安裝綜合設(shè)備以自動(dòng)控制系統(tǒng)為主要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)吊裝工作的調(diào)度、安全預(yù)警以及監(jiān)控。其正常運(yùn)作主要依賴于五種技術(shù)的支持。第一，構(gòu)件吊運(yùn)路徑自動(dòng)規(guī)劃與中控平臺(tái)系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以使構(gòu)件吊裝工作自動(dòng)運(yùn)行和控制。第二，構(gòu)件實(shí)時(shí)運(yùn)行、就位位姿監(jiān)控及信息交換技術(shù)。此技術(shù)對(duì)構(gòu)件姿態(tài)、位置和吊裝系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯關(guān)系進(jìn)行研究，可以使施工需求得到滿足，加強(qiáng)對(duì)構(gòu)件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)，還可以調(diào)整構(gòu)件的姿態(tài)精度和位置。第三，軌道沉降及偏移量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警與補(bǔ)償技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要是通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而自動(dòng)補(bǔ)償構(gòu)建的實(shí)際就位位置精度。第四，裝置運(yùn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，可以保障裝置自動(dòng)運(yùn)行的安全性。第五，構(gòu)件信息校驗(yàn)與短距無(wú)線通信技術(shù)與無(wú)線控制技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)可以增強(qiáng)構(gòu)件吊裝預(yù)定程序的運(yùn)行效率。

2.4 外立面多功能施工作業(yè)平臺(tái)

外立面多功能施工作業(yè)平臺(tái)是由構(gòu)件垂直運(yùn)輸、安全防護(hù)、小型機(jī)具、建筑物外立面裝修和調(diào)運(yùn)等功能組成的，其具有兩級(jí)平臺(tái)。在上級(jí)平臺(tái)中加入下行構(gòu)件吊裝裝置，可以促進(jìn)遠(yuǎn)端水平構(gòu)件的吊裝順利完成，在進(jìn)行豎向吊裝工作時(shí)，可以同步進(jìn)行水平吊裝工作，促進(jìn)兩項(xiàng)工作同步進(jìn)行，加強(qiáng)施工的效率。

3 裝配式建筑吊運(yùn)平臺(tái)高效吊裝技術(shù)應(yīng)用

3.1 吊裝速度適配

根據(jù)吊裝工作原則分析可知，吊裝系統(tǒng)通過(guò)水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件的先后安裝，通過(guò)近端、遠(yuǎn)端水平構(gòu)件的分時(shí)安裝實(shí)現(xiàn)交叉同步施工，進(jìn)而縮短施工時(shí)間，吊具負(fù)載與吊具提升速率進(jìn)行匹配時(shí)，其方案設(shè)計(jì)要考慮到這一復(fù)雜情況。在進(jìn)行吊裝速度適配時(shí)，也要考慮到構(gòu)件自動(dòng)吊裝系統(tǒng)中其他裝置設(shè)置情況對(duì)于吊具升降速度的影響。通過(guò)實(shí)現(xiàn)吊裝工具的吊裝速率與吊具負(fù)載匹配，實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)平臺(tái)系統(tǒng)吊裝工作效率提升。具體吊裝技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要注意裝配式建筑工程的具體施工特點(diǎn)，吊運(yùn)平臺(tái)要根據(jù)吊具不同負(fù)載情況下的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行吊具升降速率調(diào)整。在進(jìn)行吊裝技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要明確本工程應(yīng)用的吊運(yùn)平臺(tái)負(fù)載能力上限，要確認(rèn)吊裝構(gòu)件的施工高度。結(jié)合吊裝工作具體情況設(shè)置吊具速度提升檔位[3]。例如：某建筑工程設(shè)計(jì)吊運(yùn)平臺(tái)負(fù)載能力上限為17t，吊具運(yùn)行最高高度為60m，對(duì)應(yīng)的吊具提升速度檔位可設(shè)置為三個(gè)檔位。為保證吊裝工作效率，吊具負(fù)載達(dá)到14t以上時(shí)，作為高負(fù)荷運(yùn)載進(jìn)行吊具低速提升；吊具負(fù)載達(dá)到7～14t之間時(shí)，設(shè)置其為中負(fù)荷運(yùn)載，吊具速度中速提升；吊具負(fù)載在7t以下時(shí)作為輕負(fù)荷運(yùn)載，可以將吊具提升速度設(shè)置為高速提升。吊具負(fù)載與吊具提升速度之間進(jìn)行合理匹配，可以保障吊裝工作整體效率提升。為保障吊裝工具可以在高、中、低速度中順利切換，避免突然制動(dòng)或停止引起設(shè)備故障，就須吊具運(yùn)行高度和提升速率之間進(jìn)行詳細(xì)測(cè)算。

3.2 吊裝構(gòu)件精確安裝

在進(jìn)行構(gòu)件吊裝時(shí)，施工人員為保證工程進(jìn)度和工程質(zhì)量，要考慮如何快速將構(gòu)件吊裝到安裝位置。裝配式建筑工程對(duì)構(gòu)件安裝精確度要求較高，在構(gòu)件進(jìn)行就位安裝時(shí)，其誤差一般都要控制在毫米級(jí)別。以陽(yáng)臺(tái)預(yù)制構(gòu)件吊裝的精度控制為例，探究如何控制實(shí)際安裝過(guò)程中的構(gòu)件安裝精度。陽(yáng)臺(tái)預(yù)制構(gòu)件的精度控制需要對(duì)構(gòu)件水平度（標(biāo)高）和垂直度進(jìn)行控制。利用構(gòu)件的支撐架調(diào)節(jié)桿進(jìn)行水平度調(diào)節(jié)控制，水平度調(diào)節(jié)情況關(guān)系著陽(yáng)臺(tái)預(yù)制構(gòu)件垂直度控制工作。在陽(yáng)臺(tái)預(yù)制構(gòu)件安裝就位前，將鋼管支撐架按照施工方案設(shè)計(jì)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，直至預(yù)制構(gòu)件標(biāo)高符合要求。對(duì)陽(yáng)臺(tái)預(yù)制構(gòu)件平面控制主要是對(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)臺(tái)外側(cè)槽鋼位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。槽鋼需要在構(gòu)件吊裝之前提前固定，并與鋼管支撐架進(jìn)行連接。因此步驟是對(duì)陽(yáng)臺(tái)預(yù)制構(gòu)件平面位置的精度進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以需要保證槽鋼水平方向位置不變。當(dāng)構(gòu)件吊裝就位時(shí)，構(gòu)件要緊靠槽鋼進(jìn)行位置調(diào)整，實(shí)現(xiàn)平面精度控制。裝配式建筑工程要求實(shí)現(xiàn)吊裝設(shè)備利用高效吊裝技術(shù)輔助構(gòu)件精準(zhǔn)平穩(wěn)的就位安裝。預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝施工一般需要標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)作為指導(dǎo)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行工廠化預(yù)制，做好吊裝準(zhǔn)備工作，按照工程方案設(shè)計(jì)完成柱吊裝、梁吊裝、板吊裝、樓梯和陽(yáng)臺(tái)吊裝、外墻板吊裝，之后對(duì)節(jié)點(diǎn)、疊合梁板面層進(jìn)行澆筑，在完成這些工作后進(jìn)行上一層安裝。吊裝工作人員可以通過(guò)對(duì)吊具的操作完成裝置移動(dòng)，通過(guò)吊具的升降實(shí)現(xiàn)豎直方向的構(gòu)件位置調(diào)整?，F(xiàn)有吊裝技術(shù)也可通過(guò)采用變頻控制進(jìn)行吊具數(shù)值方向升降。通過(guò)微動(dòng)控制調(diào)整電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)而對(duì)吊具升降步距進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件位置的精確調(diào)整。通過(guò)微動(dòng)控制可以避免施工人員需要多次手動(dòng)調(diào)整構(gòu)件位置進(jìn)行構(gòu)件準(zhǔn)確安裝，縮短構(gòu)件安裝就位環(huán)節(jié)所需時(shí)間進(jìn)而提升構(gòu)件安裝就位效率。微動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用微動(dòng)檔位調(diào)節(jié)保證構(gòu)件可以按照需求與對(duì)接點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)就位。

3.3 自動(dòng)化吊裝施工

高效吊裝技術(shù)需要裝配式建筑吊運(yùn)平臺(tái)配備自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)構(gòu)件吊裝作業(yè)情況進(jìn)行合理化調(diào)度，利用相關(guān)設(shè)備對(duì)吊裝環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)吊裝環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)向工作人員進(jìn)行提前預(yù)警。自動(dòng)化吊裝施工過(guò)程中需要規(guī)劃構(gòu)件的吊運(yùn)路徑?？梢岳孟冗M(jìn)的人工智能技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件吊運(yùn)路徑的測(cè)算規(guī)劃。構(gòu)件吊裝的自動(dòng)控制系統(tǒng)還應(yīng)對(duì)構(gòu)件運(yùn)行狀態(tài)、安全就位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，依托相關(guān)技術(shù)設(shè)置滿足對(duì)構(gòu)件狀態(tài)的監(jiān)測(cè)需求，可以為接下來(lái)構(gòu)件安裝就位調(diào)整等工作提供監(jiān)控視野。自動(dòng)化吊裝工作還可以就構(gòu)件安裝工作精度進(jìn)行測(cè)算調(diào)整，進(jìn)一步提升吊裝工作質(zhì)量。自動(dòng)控制系統(tǒng)可對(duì)構(gòu)件吊裝運(yùn)行安全情況進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)構(gòu)件吊裝過(guò)程中的其他影響要素進(jìn)行信息采集和監(jiān)測(cè)，對(duì)吊裝設(shè)備在進(jìn)行構(gòu)件吊裝環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行提前預(yù)警。預(yù)警包括且不限于對(duì)吊裝作業(yè)過(guò)程中的潛在碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，吊裝設(shè)備運(yùn)行故障預(yù)警等。為保證裝配式建筑工程的相關(guān)構(gòu)件可以高效自動(dòng)吊裝，需要自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)構(gòu)件本身進(jìn)行信息采集和校驗(yàn)，要求可以根據(jù)工程需求對(duì)構(gòu)件信息實(shí)時(shí)核對(duì)，保證吊裝環(huán)節(jié)可以按照施工方案高效執(zhí)行。在裝配式建筑具體施工過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以在疊合樓板吊裝時(shí)下達(dá)指令抓取構(gòu)件吊點(diǎn)將其吊裝至施工層，可以輔助預(yù)制墻體和飄窗吊裝作業(yè)進(jìn)行安裝精度調(diào)整。通過(guò)自動(dòng)化吊裝技術(shù)在裝配式建筑工程的應(yīng)用，可以大幅提高施工效率，減少半數(shù)以上的用工量。

3.4 吊點(diǎn)設(shè)置

在吊運(yùn)施工作業(yè)中，必須要嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)計(jì)確定吊點(diǎn)的位置，如果沒(méi)有按照規(guī)定進(jìn)行吊點(diǎn)設(shè)置，就容易造成構(gòu)件在吊運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)受力不均的情況，如果是混凝土構(gòu)件，就容易造成構(gòu)件斷裂或者更嚴(yán)重的工程事故。在設(shè)立吊點(diǎn)時(shí)通常分為九種形式：第一種是單點(diǎn)起吊法；第二種是雙點(diǎn)起吊法；第三種是三點(diǎn)起吊法；第四種是四點(diǎn)起吊法；第五種是平衡調(diào)節(jié)吊裝法；第六種是門式剛架吊裝法；第七種門式框架吊裝法；第八種是雙機(jī)抬吊超寬鋼結(jié)構(gòu)法；第九種是增加臨時(shí)加固及增加臨時(shí)加固配合扁擔(dān)吊裝法。在設(shè)置吊點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)不同吊運(yùn)材質(zhì)和施工情況針對(duì)性設(shè)置。設(shè)立合理的吊點(diǎn)必須要使用原有設(shè)計(jì)的吊耳，配合各種設(shè)備以及構(gòu)件使用。假如在吊運(yùn)時(shí)沒(méi)有吊耳，則應(yīng)該在吊運(yùn)設(shè)備兩端采用捆綁的形式附加吊索，然后根據(jù)吊運(yùn)情況，設(shè)立吊點(diǎn)，必須使吊點(diǎn)和重心處在同一水平線上。在施工過(guò)程中常常會(huì)碰到吊運(yùn)細(xì)長(zhǎng)型構(gòu)件，而這時(shí)可以采用雙點(diǎn)起吊法，兩吊點(diǎn)位置應(yīng)與重心保持相等距離，重心在兩吊點(diǎn)之間，吊力的作用線應(yīng)通過(guò)重心，這樣就可以保證細(xì)長(zhǎng)型構(gòu)件的平衡，受力也會(huì)相對(duì)均勻。如果重心在上方，進(jìn)行豎吊時(shí)，吊點(diǎn)的位置也應(yīng)該設(shè)立在重心上方。由于細(xì)長(zhǎng)型構(gòu)件在吊運(yùn)時(shí)容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)、彎曲變形以及受吊運(yùn)外力折斷或傾翻等現(xiàn)象，在確定吊點(diǎn)前一定要事先計(jì)算，按照準(zhǔn)確數(shù)據(jù)確定吊點(diǎn)位置。設(shè)置合理的吊點(diǎn)位置既可以減少吊裝環(huán)節(jié)準(zhǔn)備工作所需時(shí)間，又可以避免出現(xiàn)質(zhì)量、安全事故，進(jìn)而提升整個(gè)吊裝環(huán)節(jié)工作效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

裝配式建筑吊運(yùn)平臺(tái)高效吊裝技術(shù)貼合我國(guó)裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工需要，在一定程度上推動(dòng)了建筑工程自動(dòng)化施工進(jìn)程，裝配式建筑自動(dòng)化施工發(fā)展趨勢(shì)明顯，吊裝技術(shù)還需要進(jìn)行更高層次的創(chuàng)新改良，以期更適應(yīng)復(fù)雜的建筑施工需要，為我國(guó)裝配式建筑工程發(fā)展提供技術(shù)支持，夯實(shí)裝配式建筑工程的技術(shù)基礎(chǔ)。