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1、超高层建筑施工中的顶模系统及核心筒附着爬升式动臂塔吊防雷工法 候超 陈建宾 上海市建设工程监理咨询有限公司 摘 要： 结合工程实例, 从工法特点、工艺原理和操作要点等方面, 对超高层建筑施工中的顶模系统及附着爬升式动臂塔吊防雷接地技术进行了论述。从实施效果看, 该工法简捷有效, 既保证了安全, 又节省了工期和成本, 为推动超高层建筑施工过程中防雷技术的进步积累了经验。关键词： 超高层建筑; 顶模施工; 动臂塔吊; 防雷工法; 作者简介：候超 (1972) , 男, 本科, 高级工程师。通信地址:上海市虹口区西安路 88 号 (200080) 。收稿日期：2017-09-17Top Formwo
2、rk System of Super High-Rise Building and Lightning Protection Construction Method for Climbing Type Derrick Tower Crane Attached to Core-TubeHOU Chao CHEN Jianbin Shanghai Project Management Co., Ltd.; Abstract： Combined with the engineering examples, this paper discussed the top formwork system in
3、 super high-rise building construction and the lightning protection and grounding technology of the attached climbing derrick tower crane from the aspects of construction method characteristics, process principle and key operation points. From the viewpoint of implementation effect, this constructio
4、n method is simple and effective, not only can ensure safety but also can save time and cost. It has accumulated experience for promoting the progress of lightning protection technology in the super high-rise building construction process.Keyword： super high-rise building; top formwork construction;
5、 derrick tower crane; lightning protection construction method; Received： 2017-09-17近几年, 随着西部地区经济的高速发展, 高层、超高层建筑正在飞快地建设中。西部地区超高层建筑处于起步阶段, 在同一地区分布较少, 在建超高层建筑高度超过周围建筑高度时会承担防雷安全的重要责任, 因此防雷安全工作极其重要。超高层建筑结构大多为钢筋混凝土核心筒结构, 外框为钢框架结构, 即钢框架+核心筒结构体系。基于此类结构体系, 施工过程中采用顶模工艺及附着爬升式动臂塔吊的施工方法较为经济有效, 并且可以节省工期和成本, 而附着爬
6、升式动臂塔吊和顶模结构的防雷避雷工作则是重中之重。1 工程概况兰州“鸿运金茂”城市综合体一期工程占地面积 16 149.3 m, 建筑基底面积 9 689 m, A 塔楼 51 层, B 塔楼 31 层, 裙楼 8 层。其中, A 塔楼为钢框架+核心筒+伸臂+环带结构体系, 外框有 16 根钢柱, 地上核心筒内含钢骨柱, 楼层梁为 H型钢梁。根据设计要求, 项目在 A 塔楼钢筋混凝土核心筒内利用16 mm 的钢筋连接成接地线作为防雷接地引下线, 而 A 塔楼外框 16 根钢柱与筏板和大地相连通, 即外框钢柱也作为防雷接地引下线。本项目采用附着爬升式动臂塔吊和顶模系统接地线与核心筒结构设计的接地
7、引下线或钢结构巨柱引下线相连通的防雷方法简捷有效, 每次接地电阻值检测也易开展。经总结, 形成了超高层顶模工艺施工及核心筒附着爬升式动臂塔吊防雷工法1-3。2 工法特点2.1 接地电阻值检测符合要求采用传统的接地线避雷时, 随着建筑结构高度的升高, 接地线拆装将越来越不方便, 并且塔吊和顶模系统结构不断爬升和顶升, 接地线受到自身拉力和风力影响, 达到一定限度会被拉断, 达不到防雷和接地的要求。和传统连接方式相比, 采用附着爬升式动臂塔吊和顶模系统接地线与核心筒结构设计的接地引下线或钢结构巨柱引下线相连通的防雷接地方法简捷有效, 每次接地电阻值检测也易开展。经测试, 接地电阻值符合要求, 极大
8、地提高了施工效率, 同时提高了工程安全施工的保障。2.2 工效提高该方法将附着爬升式动臂塔吊防雷、顶模系统防雷和超高层结构相结合, 做到预防先行, 结合超高层结构将附着爬升式动臂塔吊和顶模系统接地线与大地相连通, 做到了雷击电流有利引导, 且每次顶模系统顶升和动臂塔吊爬升后进行的接地电阻值检测工作, 只需花费 0.5 h 左右, 大大地提高了工效。2.3 操作方便采用便携式接地机械连接端子, 可以很好地将附着爬升式动臂塔吊和顶模系统接地线与钢结构巨柱相连通, 或将动臂塔吊爬升埋件与核心筒接地引下线主钢筋相连通, 最终和大地相连通, 达到施工过程中防雷接地的目的, 操作上简单, 且效果显著。3
9、工艺原理超高层顶模工艺施工及核心筒附着爬升式动臂塔吊防雷工法适用于超高层建筑结构施工过程的防雷接地。根据防雷接地接闪器“滚球法”保护原理, 由于 A 塔 (高塔) 2 台动臂塔吊等同于 2 个避雷针, 顶模系统也在其保护范围内 (保护半径约 60 m) , 故首先要做好动臂塔吊的防雷接地。动臂塔吊担负高空作业施工阶段防雷接地主要的工作岗位。现场操作时, 将动臂塔吊接地线 (截面积10 mm) 与钢结构巨柱相连通, 或将动臂塔吊爬升埋件与核心筒引下线主钢筋相连通, 再将钢结构巨柱或核心筒引下线主钢筋与筏板相连通, 而筏板则与地下连续墙及大地相连通。在每次爬升后进行实测, 动臂塔吊接地电阻值应不大
10、于 4。顶模系统已在 A 塔楼 2 台动臂塔吊的防雷击保护范围内。为防止侧击雷伤害, 应对顶模整个系统做可靠的接地连接, 并与 A 塔楼核心筒机电预留预埋的防雷接地系统做可靠的电气连接, 进而与大地相连通。同理, 在每次爬升后进行实测, 其电阻值应不大于 10。顶模临时施工用电配电箱应做可靠的工作接地及保护接零系统, 确保安全用电。4 施工工艺流程及操作要点4.1 施工工艺流程施工准备主体结构防雷接地引下线施工核心筒均压环焊接外框钢柱钢梁电气连接顶模结构系统电气连接附着爬升式动臂塔吊防雷装置安装顶模系统及动臂塔吊便携式接地端子与主体结构及外框钢柱接地线连接接地电阻值检测顶模系统及动臂塔吊便携式
11、接地端子拆开顶模系统顶升及动臂塔吊爬升顶模系统及动臂塔吊便携式接地端子安装接地电阻值再次检测4.2 操作要点4.2.1 施工准备超高层核心筒+外框钢巨柱在电气防雷设计时已在主体结构钢筋及钢柱上布置了防雷接地引下线, 即 2 根16 mm 的二级钢, 接头处采用圆钢跨接, 防雷接地网格为 10 m10 m 或 8 m10 m。4.2.2 主体结构防雷接地引下线施工利用超高层核心筒剪力墙结构 2 根16 mm 的二级钢主钢筋作引下线导体, 用10 mm 的热轧圆钢跨接。采用双面满焊, 焊接长度60 mm。4.2.3 核心筒均压环焊接利用超高层核心筒梁结构 2 根16 mm 的二级钢钢筋作均压环导体
12、, 用10 mm 的热轧圆钢跨接。采用双面满焊, 焊接长度60 mm。4.2.4 外框钢柱钢梁电气连接钢柱与钢柱、钢柱与钢梁之间焊接, 高强螺栓连接时应做有效的电气连接。焊缝应做探伤检测。4.2.5 顶模结构系统电气连接顶模整个系统由动力控制系统、挂架系统、模板系统、支撑系统、桁架平台系统 5 部分组成 (图 1) 。动力控制系统采用长行程 (6 m) 、大吨位 (250 t) 液压油缸, 控制系统采用电脑进行全信息化、自动化控制;支撑系统由格构柱及上下箱梁组成;桁架平台由主桁架、次桁架、连接件组成, 桁架采用 200 型高抗剪贝雷架拼装而成, 主桁架相交处连接支撑立柱;整个平台下面吊挂定型铝
13、模板和挂架。图 1 顶模系统示意 下载原图顶模平台四周设置高 1.8 m 的临边防护, 采用不锈钢拉丝网, 形成封闭围护, 保证人员安全, 同时也作为防侧击雷网格。整个顶模结构系统应形成有效的电气连接 (图 2) 。图 2 防雷引下线位置示意 下载原图4.2.6 附着爬升式动臂塔吊防雷装置安装1) 在塔吊的最高点吊臂端头安装防雷接闪装置, 该装置由避雷针和传输导线构成。需在每道爬升钢梁处预留接地点, 接地电阻不得大于 4, 将塔吊自身传输导线与接地点相连接。避雷针通过导线与大厦整体的接地装置相连接。一旦发生直击雷电, 云层传来的电流就可以顺着避雷针、导线传导到大厦的接地装置下地, 不会对塔吊造
14、成损坏。2) 雷电所带来的电磁脉冲对塔吊内电子设备也会带来干扰, 为此, 我们对塔吊内部的电子设备也分别采取了接地、屏蔽、安装电涌装置等措施, 有效避免了因雷电而带来的干扰。3) 塔吊所有线路均用金属全封闭桥架进行保护, 防止雷击。机械设备或设施的防雷引下线可利用该设备或设施的金属结构体, 但应保证电气连接。机械设备上的避雷针 (接闪器) 长度应为 12 m。塔式起重机可不另设避雷针 (接闪器) 。安装避雷针 (接闪器) 的机械设备, 所有固定的动力、控制、照明、信号及通信线路, 宜采用钢管敷设。钢管与该机械设备的金属结构体应做电气连接。施工现场内所有防雷装置的冲击接地电阻值不得大于 30。做
15、防雷接地机械上的电气设备, 所连接的 PE 线必须同时做重复接地, 同一台机械电气设备的重复接地和机械的防雷接地可共用同一接地体, 但接地电阻应符合重复接地电阻值的要求。4.2.7 顶模系统及动臂塔吊便携式接地端子与主体结构及外框钢柱接地线连接顶模系统及动臂塔吊接地线一端安装可拆卸式便携接地连接端子, 另一端与顶模系统和动臂塔吊防雷装置系统做有效的电气连接。施工时, 应采用 40 mm4 mm 热镀锌扁钢、截面积10 mm 接地线与核心筒引下线或钢结构巨柱引下线通过可拆卸式便携接地连接端子相连通。4.2.8 接地电阻值检测通过接地摇表等仪器检测接地电阻值是否符合防雷安全阻值要求。动臂塔吊接地电
16、阻值应不大于 4, 顶模系统接地电阻值应不大于 10。4.2.9 顶模系统及动臂塔吊便携式接地端子拆开拆开顶模系统及动臂塔吊防雷可拆卸式便携接地连接端子, 注意要在无雷雨及4 级以下风力天气下进行。4.2.1 0 顶模系统顶升及动臂塔吊爬升顶模系统通过液压顶升系统顶升, 动臂塔吊完成附着爬升工作。4.2.1 1 顶模系统及动臂塔吊便携式接地端子安装顶升或爬升操作完成后, 再次将顶模系统及动臂塔吊防雷便携接地连接端子通过 40 mm4 mm 热镀锌扁钢、截面积10 mm 的接地线与核心筒引下线或钢结构巨柱引下线相连通, 以上操作同样要在无雷雨及 4 级以下风力天气下进行。4.2.1 2 接地电阻值再次检测便捷式接地端子安装完成后, 再次进行接地电阻值检测, 操作方法同 4.2.8 节。5 结语目前, 该项目采用超高层顶模工艺施工及核心筒附着爬升式动臂塔吊防雷施工方法, 塔楼已施工至结构 51 层, 高度 280 m, 高于周围 3 km
