特大桥索塔施工塔吊选型及布置
2017-11-13
随着桥梁的发展，超过百米高的桥墩和数百米高的索塔已不再少见，此类工程施工对垂直运输的要求越来越高。随着要求的增高，其施工难度也在增大，施工中机具、设备的投入越显重要，尤其是运输、起吊设备的投入。为确保工程能够优质高效、 安全环保地完成施工，并且做到提高劳动效率、节省机具投入、节省施工成本，就必须对所投入的机械设备进行合理选择和搭配。
一、塔吊选型
塔吊的种类有轨道式、附着式、爬升式等。塔吊型号选择时，需根据桥梁工程不同的地理环境位置、工程结构特点和施工技术方案等确定塔吊主要参数，从而选择合适的塔吊型号。
塔吊的主要参数有：工作幅度、起重量、起重力矩和起升高度。塔吊工作幅度又称回转半径或工作半径，是塔吊选型时首先需要考虑的参数，塔吊最大工作幅度必须满足施工平面需要， 塔吊工作幅度与塔吊布置位置有关，需结合施工技术方案进行考虑。塔吊起重量包括最大起重量和最大工作幅度时的起重量两个参数，起重量应包括起吊物、吊具 、吊索等作用于塔吊起重钩上的全部重量。塔吊起重力矩一般控制在其额定起重力矩的75%之下以保证作业安全并延长其使用寿命。塔吊起升高度为基础顶面至吊钩中心的垂直距离，起升高度应不小于桥墩、索塔等建筑物的总高度加上起吊物、吊具、吊索和安全操作高度，同时应满足塔吊超出建筑物顶面障碍物。
二、塔吊选型需考虑的问题
1、塔吊选型要求
首选取决于工程规模，如小型桥墩建筑工程，可选择小型的经济型塔吊，因小型工程所需要的吊次并不多，为了考虑增加塔吊的覆盖面，经常采用行走式。中大型工程，尤其是特大桥的塔吊选择，宜选大不选小，因垂直运输能力直接决定结构施工速度的快慢，要考虑选择不同塔吊的差价与加快进度的综合经济效果进行比较，要合理选择。
2、最大起重能力的要求
关于满足吊重的要求：主要考虑本工程施工过程中，可能出现各种重物对塔吊能力的要求，如建筑构件、最大重量的大模板、筒模等，应根据其存放的位置、吊运的部位，距塔中心的距离，确定该塔吊是否具备相应起重能力，确定塔吊方案时应留有余地，塔吊不满足吊重要求，必须调整塔型使其满足。
3、塔吊覆盖面的要求
塔吊型号决定了塔吊的臂长幅度，布置塔吊一般要求避免出现覆盖盲区，但不是绝对的，对一个特大桥索塔来说塔臂应全面覆盖，当出现难于解决的边、角覆盖时，可考虑采用临时租用汽车吊解决角垂直运输问题，不能盲目加大塔型，应认真进行技术经济比较分析后确定方案。
三、塔吊基础设置的要求
塔吊基础普遍采用桩基础配钢筋混凝土承台。带地下室的建筑物，塔吊基础可选择整个设置在基坑外或基坑内；一半在基坑内一半在基坑外的塔吊基础形式受力不合理，一般不考虑。设置在基坑外的塔吊基础，应尽量避开室外总体管线密集区域，为总体工程施工创造较好的条件。设置于基坑内的塔吊基础，应避免与地下室墙、柱、梁体系相碰。并设�于防水处理较方便的位置，按地下室后浇带施工方法进行基础拆除后的防水及结构补强处理。塔吊基础布置应选择并于修筑基础排水设施，有利于基础排水的平面位置。
当塔吊选型及初步定位确定后，再按照塔吊平面定位的各项原则进行具体的定位工作，供塔吊桩基础施工和塔身安装的需要。
四、工程实例
飞龙岛大桥位于江西赣州中心市区的西部，连接河套老城区和章江新城区，跨越章江。工程总长1449.761米，其中主桥长230米，引桥长565米，接线道路长624.761米，桥下道路长373.35米。主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥，主塔顺桥向为曲线型斜塔、横桥向为“A”型。塔高为87米。
综合该大桥索塔高度、外形尺寸、施工场地布置、起吊物组成、总体施工技术方案以及投入费用，本着保证塔吊安全性、实用性、高效性、可靠性的原则，最终选用特点是起吊高度高，起重力矩大，稳定性强，定位精度高等波坦公司的MD3600型塔吊。
1、MD 3600塔吊布置及基础
（1）该大桥塔吊布置及基础初步方案 MD3600塔吊基础受力大，基础柱脚处支反力极高，基础柱脚变形要求为：柱脚两点允许最大绝对水平位移土5 mm，允许最大相对垂直位移±5mm，柱脚间距允许最大误差1 mm（图略）。
（2）塔吊布置与基础
主桥全长230米，索塔高87m，斜拉索锚固段为钢锚箱。在飞龙岛大桥建设中，MD3600塔吊经改造，设置3道附墙，最大起吊高度120m，最大起重量30t。
因参与全部塔柱及上部结构施工的需要，塔吊必须在主跨钢箱梁合龙后才能够拆除，故塔吊不能占用钢箱梁的位置。塔吊基础平面尺寸为8.5m×6.94m，采用预埋钢管桩，其上设置整体钢桁架。
2、塔吊布置及基础的思考
对比在飞龙岛大桥与浙江余姚大桥这2座大桥的使用情况，在进行塔吊布置与基础设计时应考虑如下问题。
（ 1 ）桥梁总体施工工艺
浙江余姚大桥不需要MD3600塔吊进行钢箱梁等上部结构施工，而该大桥则需要此设备进行上部结构施工，因此两者在承台上的横向布置不同。
（ 2 ）对工期及费用的影响
塔吊基础置于钢箱梁上的方案，应加强钢箱梁内纵横隔板和0号块钢箱梁支架。置于承台的方案则每台塔吊须增设7节标准节和1道塔吊附墙。
（ 3 ）塔吊起重能力的合理利用
该桥塔吊对称设置是为发挥塔吊20m幅度起吊30t的最大起重能力。而该桥则是利用塔吊30m以上幅度起吊60t钢锚箱的起重能力，故可以偏心布置。
（ 4 ）结构受力的合理性
该桥的对称设置对于附墙拉杆及塔吊本身的受力，对索塔的受力变形及施工监控是有利的。而该桥的偏心设置对于附墙的受力不利，为此第3、第4道附墙设置强大的刚架来减小附墙拉杆的受力，由此带来了施工费用的增加和施工难度的加大。因此，一般情况下，建议采用横桥向对称布置 。
（ 5 ）承台的结构与尺寸
该桥的承台基础为哑铃形结构，哑铃中部细长无法直接座落塔吊基础，所以采取了强大牛腿形托架来保证塔吊基础的变形要求。而该桥的承台基础为尺寸较大的哑铃形结构，因此该大桥塔吊基础方案比较简单、经济、质量也易保证。
3、塔吊附墙设置思考
（1）附墙布置及结构的合理性
该桥的塔吊采用了对称布置，附墙结构对称，结构受力小。该桥采用了偏心布置，附墙结构非对称，结构受力大。仅就塔吊本身设备费用而言，采用对称布置的附墙结构比较经济、合理。
（2）与索塔的连接方式及附墙安装工艺
该桥附墙锚固形式为通过连接件，紧固高强螺栓与接件安装，附墙制造时进行了钢塔壁板钻孔和连接件安装，附墙安装时进行塔吊附墙拉杆与钢塔连接件的连接。该桥附墙锚固形式为通过连接件，紧固高强螺栓与混凝土它内预埋的高强螺栓套筒相连；索塔混凝土施工时预埋的高强螺栓与套筒，待爬模上升露出埋件后，安装连接件或附墙钢架，附墙安装时进行塔吊附墙拉杆与连接件或附墙钢架的连接。
五、结束语
索塔在斜拉桥施工中的地位十分重要，其施工进度影响着全桥总工期。所以在制定索塔施工时，塔吊设备的选型与布置，就起到了关键性的作用。当然可以根据索塔的大小选择合适的塔吊设备，达到经济与效益的最大化。
参考文献：
[1] 郭智博.联体斜拉桥索塔施工塔吊选型及布置[J].民营科技，2011.
[2] 单志利.塔吊在斜拉桥索塔施工中的改造应用[J].科苑论坛，2010.
