聚焦机械化施工关键技术和机械管理—记2015全国施工机械化年会

本刊记者　吴学松，贾泽辉

聚焦机械化施工关键技术和机械管理
—记2015全国施工机械化年会

本刊记者吴学松，贾泽辉

由中国工程机械工业协会施工机械化分会主办的2015全国施工机械化年会于11月26～28日在广州隆重召开。本次年会主题为“大型工程机械化施工关键技术和机械管理”，吸引了来自全国各地相关行业协会、建筑施工企业、建筑机械租赁企业、工程机械制造企业等近150名代表参会。本次年会由广州市特威工程机械有限公司协办，卡特彼勒（中国）投资有限公司也给予了支持，会刊《建筑机械化》杂志参会并做全程跟踪报道。近年来，施工机械在大型、重点工程中发挥着越来越重要的作用。随着建筑业施工管理机制的变革和建筑行业人力资源的日益紧缺，机械化施工技术蓬勃发展。为了促进我国机械化施工水平和施工机械设备管理水平的发展和提高，本次年会以“大型工程机械化施工关键技术和机械管理”为主题，邀请了多位业内专家，结合国内大型工程、超高层建筑工程，介绍大型施工机械应用新技术；结合建设部两年质量安全大检查、湛江台风倒塔的教训，提出塔机管理对策与安全保障；另外还组织了施工机械智能化、信息化发展、再制造技术等大趋势的精彩报告。交流内容精彩纷呈，获得了参会代表的普遍欢迎。

中国工程机械工业协会副秘书长　严建国

中国工程机械工业协会施工机械化分会会长　刘子金

中国工程机械工业协会施工机械化分会秘书长　吴学松

2015全国施工机械化年会现场

中国工程机械工业协会严建国副秘书长出席年会并做“工程机械行业运行分析和‘十三五’展望”主题报告。严建国副秘书长在报告中指出，长期以来，工程机械广泛应用于矿山、水利、核电、军工、石化、钢铁、建筑、交通基础设施等领域，为各重点项目的建设提供了装备保障。从技术发展趋向上看，工程机械现处于数字化、智能化、宜人化、节能与环保、巨型化和微型化、减量化轻量化等技术发展阶段，将向高性能、多功能、高可靠性、人性化、环境适应性、能源多样性以及机器人工程机械方向发展。随着“一带一路”、国际产能合作、中国制造2025、长江经济带建设、京津冀协同发展和国家出台的一系列稳增长政策的落地实施，中国工程机械行业一定会走出低谷进入一个新的良好发展周期。

中国工程机械工业协会施工机械化分会刘子金会长做题为“大力推动机械化施工，促进行业进步和发展”的工作报告，对施工机械化分会一年来的工作进行总结，并提出下一年度的工作计划。刘子金会长在报告中指出，作为联系建筑施工企业和工程机械制造企业的纽带，施工机械化分会多年来一直积极开展机械化施工新技术的学术交流活动，推动了机械化施工技术的进步和发展，会员单位不断壮大；分会于2013年开始组建中国施工机械专家库，两年来专家队伍不断壮大，受到热心机械化施工和设备管理等专业人士的拥护和认可；分会于2010年、2012年、2014年连续举办三届中国塔机行业发展研讨会，在建筑起重机械行业形成了较大影响力，成为国内知名的塔机行业交流盛会；分会于2014年底首次组织业内专家开展了一例大型塔机事故分析调查，得到事故相关方认可，对于发挥协会作用进行了有益的探索。展望2016年，除了继续紧抓行业热点和科技前沿组织学术交流之外，分会将在筹划开展建筑机械操作技能培训与竞赛、制定协会标准和开展相关课题研究、构建基于“互联网+”的工程机械交易电子商务平台、开展评选先进和优秀施工机械应用奖等方面做出积极的探索和尝试。

国际领先的大型工程机械化施工技术

分会秘书长吴学松在开幕致辞中说：中国建筑业经过30多年的高速发展，创造了无数的世界奇迹，取得了举世瞩目的成绩，同时也面临着新的机遇和挑战。虽然建筑业已经进入减速慢行的新常态，但国家相继推出“一带一路”、京津冀一体化建设、海绵城市建设等，其中的重大工程并未减少、对施工技术进步的要求越来越高，机械化施工越来越重要。为了促进我国机械化施工技术水平和施工机械设备管理水平的发展和提高，2015年全国施工机械化年会主题是重点聚焦大型重点工程机械化施工关键技术和机械管理。希望通过分会一系列的活动，促进施工机械化行业的发展、技术进步和相关企业的转型升级。

据统计，全球在建的摩天大楼（中国标准高度超过100m；美国标准高度超过152m，500英尺）中有87%在中国，5年后中国的摩天大楼总数将超过800座。中国在建及规划的摩天大楼投资总额将超过1.7万亿元。可以预计：虽然经济低迷、房地产市场不景气，但随着城市用地紧张地不断加剧，超高层建筑仍将是各地追逐的投资热点。近几年，随着一些500m甚至600m以上的超高层建筑在我国不断开工与竣工，我国的超高层建筑建设水平达到了国际先进水平，甚至有的已经达到了国际领先水平。特别是高层建筑施工技术、地基与测量技术，钢结构施工技术等方面，已经跻身国际领先水平了。

国内超高层建筑施工大型动臂塔机方案综述

中国建筑工程总公司技术中心副总工程师林冰博士应邀做题为“国内超高层建筑施工大型动臂塔机方案综述”的专题报告。报告中林冰博士结合国内40余个超高层建筑施工案例分享了超高层建筑施工中大型动臂塔机的八大布置原则并指出在实际使用中应特别注意的问题。

超高层建筑结构施工涉及到很多关键问题，包括塔机爬升、核心筒爬（提、顶）模、高性能混凝土（超高泵送、配合比设计)、钢结构安装焊接、施工消防、大体积混凝土浇筑、深基坑等很多关键技术，其中塔机爬升、高性能混凝土、核心筒爬（提、顶）模问题解决得好坏，直接关系到项目的顺利与否。而在上述三个问题中，塔机爬升问题又是超高层建筑施工中最核心的问题。

中国建筑工程总公司技术中心副总工程师　林冰博士

在超高层建筑施工中，一般选用大型动臂塔机，其优点是性能优越，缩短施工周期。主要表现为：起重量大、起吊速度快、大仰角（大起升高度)、自爬升等；缺点是价格比较高，支撑系统设计复杂。塔机选型的依据主要有：最大起重量、最大作业半径、工期、劳动力组织等。

林博士结合亲身经历的广东东莞台商大厦(289m)、广州利通大厦(303m)、广州东塔(广州周大福国际金融中心539m)、厦门海峡世茂双塔(2×300m)、天津周大福金融中心(530m)、昆明西山万达广场双塔(308m、307m)、大连欲景中心ST1/ST2(383.45m、279.6m）等近40个超高层建筑施工中塔机设计选型案例，总结出了超高层建筑施工塔机布置的八大原则：

布置原则1：数量最少，满足作业半径、工期等要求（受堆料场地、吊重等的限制）；

布置原则2：尽量选择在墙体较厚处布置塔机，减少对墙体的加固；

布置原则3：尽量避开墙体开洞处，减少对墙体的加固（如果可能，电梯井位置核心筒开洞最少）；

布置原则4：爬升次数最少；

布置原则5：多部塔机时，每次爬升高度尽量相同，始终处于大致相同的标高处共同工作；

布置原则6：外挂的方案优于内爬方案，优先选用外挂的方案；

布置原则7：塔机支架的预埋件尽量布置在楼层处（平面抗侧刚度大可减少加固、一般爬升高度14～22m之间)；

布置原则8：如果核心筒有合适的“T”字型剪力墙，尽量利用“T”字型墙做为塔机预埋件的埋设位置，采用外挂的方式。

塔机选型与布置中往往存在认识不足，管理不到位，要么技术措施不当，盲目地“吃”结构设计的安全系数，要么过度设计，无法施工或者给施工带来极大的困难。存在具体问题有：①环境温度与支撑梁及预埋件设计时钢材级别的匹配问题，A级钢材不能作为结构用钢；B级钢的使用温度+20℃；C级钢0℃，等等；②个别地区在塔机选型时风荷载取值偏低，未考虑极端天气；③基础预埋节方向错误；④支撑梁预埋件错位；⑤牛腿构造不当；⑥核心筒剪力墙加固：目前没有相关验算方法。

超高层建筑智能化施工装备集成平台系统研究与应用

中国建筑第三工程局有限公司技术中心副主任　王开强博士

中国建筑第三工程局有限公司技术中心副主任王开强博士做了“超高层建筑智能化施工装备集成平台系统研究与应用”的专题报告。在超高层建筑主体结构施工中面临着垂直运输压力大，设备选型、布置不合理，设备间相互干扰，设备作业面、空间限制同步流水施工，设备承载力及抗侧刚度不足、设备在特殊位置施工中适应性不足等问题。针对以上问题，中国建筑第三工程局有限公司研究开发了智能化施工装备集成平台系统。集成平台由支承系统、钢框架系统、动力系统、模板系统、挂架系统及监控系统组成。智能化施工装备集成平台系统可实现核心筒竖向结构各工序空间同步流水施工，无缝对接，实现水平与竖向结构快速同步施工，显著缩短施工工期，大幅提升施工工效；创造性的提出并实现了塔机与平台集成，较传统自爬塔机减少了埋件预埋、牛腿高空焊接，支承系统转运安装、塔机自爬升等工序，施工安全与塔机有效使用时间大幅提升，塔机投入大幅降低，建筑垃圾及施工污染有效减少。

中建三局同时对塔机、施工升降机、布料机等施工设备以及办公及生活设施、临水、临电、照明、消防、工具房、控制室、材料堆场、转料平台等其他生产设施与平台集成进行了研究和实践，并开发了智能综合监控系统实时监测平台应力、应变、平整度、立柱垂直度、风速、温度等信息确保平台安全，可实现信息展示、查询、预警等功能。

集成平台使超高层建筑施工更加安全、高效，并大幅提升施工过程的机械化、智能化及绿色施工水平。目前，集成平台技术已应用于武汉中心、深圳华润总部大楼、武汉绿地中心、北京中国尊等4座400m以上的超高层建筑。王博士对在上述超高层建筑施工中的应用逐一进行了介绍。

利用塔机等吊装设备与平台的集成可实现吊装设备运行优化。小型塔机与平台集成，可协同大塔机吊装，实现吊装资源优化配置，同时可辅助大型塔机完成爬升动作，减少对其他大型塔机的占用。大型塔机与平台集成，可减少塔机每次爬升费用及工期，比如中国尊项目将两台法福克M900D塔机安装在集成平台上，可节省工期约60天、节约成本约1200万元。

深圳平安金融中心工程关键施工技术

中建一局集团建设发展有限公司项目总工　李彦贺

中建一局集团建设发展有限公司李彦贺项目总工介绍了“平安金融中心关键施工技术”。平安金融中心已于2015年4月30日实现主体结构封顶，达到600m高度。施工中采用了多点小吨位液压爬升模架体系，即可整体爬升，又可单独爬升，适应了12层以下钢板墙施工，尤其有效解决了核心筒与外框连接牛腿的冲突问题；超高高强混凝土泵送技术，核心筒及巨柱采用自密实混凝土, 最大泵送高度584.5m，一次泵送至顶（混凝土等级C70）。自2009年10月开工以来，深圳平安金融中心不断刷新各项工程建设记录，创造了多项世界第一，受到世人的瞩目，作为中国建筑的新典范，而跻身世界超高层建筑之林。

于家堡高铁站地下站房机械化施工技术

除了超高层建筑工程技术交流，中铁建工集团有限公司于家堡站项目总工程师李根喜介绍了“于家堡高铁站地下站房机械化施工技术”。于家堡高铁站是目前世界最大、最深的全地下高铁站房，也是全球首例单层大跨度网壳穹顶钢结构工程（2015年8月竣工）。在铁路站房建设历史上几乎没有现成经验可供借鉴。施工队伍在实施这种高难度工程的过程中，克服了基坑深、地质差、地下水多等难题，为国内高铁站房建设填补了空白，并创造了一系列“世界之最”。于家堡高铁站地下站房是一个典型的机械化施工工程案例。李根喜介绍了于家堡站房建设中的地下连续墙施工技术、AM扩孔及盖挖钢管柱施工技术、车站盖挖施工技术、车站穹顶钢结构施工技术等机械化施工关键技术。

中铁建工集团有限公司项目总工　李根喜

站房建筑面积为86168m2，其65m超深地下连续墙创造高铁站房之最。因为是全地下式车站，而且又临近海河盐碱地质，于家堡站的地下连续墙深度比一般建筑物要求高得多——地连墙深度超过60m，最深达到64.5m，基坑南侧有43幅“T”型地连墙，由于铁路工程的特殊性，在咽喉区部位的地连墙多为异形地连墙，并且本地区淤泥层、砂层超厚，地下承压水位高并且水量丰富，地质条件极差，地连墙施工难度大。

大跨度单层网壳钢结构引领全球之最。于家堡站站房的“贝壳”型大跨度穹顶，南北向长143.9m，东西宽度80.9m，最高点离地面25.8m。重达4200t、相当于半个埃菲尔铁搭重量的穹顶，主要杆件采用36根正螺旋和36根反螺旋曲线钢箱梁相互交叉连接，中间却没有任何支撑物，全部是钢结构承重和周边36个基座施力。

多角度深入研讨施工机械管理

强化建筑起重机械管理迫在眉睫

中建一局集团第三建筑有限公司租赁分公司经理、北京市危险性较大的分部分项工程吊装及拆卸工程专家　董海亮

建设部检查组专家、北京市危险性较大的分部分项工程吊装及拆卸工程专家、中建一局集团第三建筑有限公司租赁分公司董海亮经理受邀做题为“强化建筑起重机械管理迫在眉睫”的专题报告。

近几年全国起重机械安全事故居高不下，2015年截止到10月底全国已发生近百起建筑起重机械事故。2015年质量安全违法违规典型案例34起，涉及起重机械安全的22起，占比达64%，超过模板支架等其他安全隐患。董海亮经理结合建设部两年质量安全大检查，图文并茂的展示了起重机械使用中存在的较大问题，并指出加强建筑施工起重机械设备管理，保证安全运行，是一项需要长抓不懈的工作，绷紧起重机械安全监管之‘弦’”，在管理上深入细致健全制度，在技术上不断改进不断提高，真正把建筑施工起重机械设备的事故隐患消灭在萌芽状态。建筑施工起重机械设备安全管理任重而道远。希望我们从事建筑施工起重机械管理的同仁们认真履行管理职责，严格执行起重机械设备管理的规范、标准要求，为保证建筑业安全发展提供有力的保障。

湛江“彩虹”台风塔式起重机倒塔后的思考

2015年10月4日超强台风“彩虹”登陆广东湛江市，登陆时风力超15级（当地讲18级)，台风过后湛江市大面积停水停电、树木折断、部分道路受堵，建筑施工工地的塔式起重机倒塌损坏众多，据不完全统计塔机倒塌预计近200台（官方公布79台)。折断、扭曲、削顶、螺杆拉断、附着框扯裂、预埋杆件拉断拉出、整体倒塌等五花八门，施工现场一片狼藉，触目惊心。

中国建筑第八工程局有限公司广西分公司总经理助理　裴忠义

“彩虹”台风以及2014年7月的“威马逊”台风大面积倒塔现象暴露出了塔机使用管理方面存在的诸多问题，也对台风地区塔机的安全管理提出了警示。裴忠义结合多年塔机管理使用经验，从政府管理、技术方案、日常管理、应急预案等几个层面提出了塔机应对台风的措施。

1）政府管理层面：国家对沿海多台风地区的起重机械设备的设计标准要求是否要提高？当地主管部门是否对塔式起重机生产厂家也应有一定的门槛设置。在效益最大化的思维驱动下，低质优价产品的投入与引进为日后管理埋下了祸根。

2）技术方案层面：前期机械设备的选型、定位为今后的工程进度起到了决定性的作用，也决定了后期塔身悬高、附着点、附着杆的长度、预埋件点及夹角等影响塔机安全使用的诸多关键因素。

3）日常管理层面：如何有效做好过程管控与日常管理？前期机械设备选型与招投标过程中要积极参与其中。塔机使用方应详细查验企业注册资本金的额度、机械设备的新旧程序以及是否参与了全额有效保险、机械设备产权备案是否与租赁单位相一致等信息。

4）应急预案层面：针对沿海台风多发地区应当采取必要的安全措施，例如：缩短附着间距、增加附着受力、降低塔式起重机有效使用高度；减轻塔头重量、避免不必要的物品与多余的受风面积存在；在台风到来之前确保塔式起重机能够360°全自由回转、其次是固定好易脱落物件、降低塔机有效高度、在有条件的情况下锚固回转以下塔身等。

台风VS塔机，广东拉响警报

中建二局深圳南方实业有限公司郭寒竹教授结合近年来“天兔”、“威马逊”、“彩虹”等几次超强台风，对塔机在台风中破坏的原因进行分析并提出预防措施。

塔机在台风中损毁的主观原因：一是标准和规范存在缺陷：海南、广东、广西、福建等沿海地区属于台风多发地区，但这些地区并未制定符合本区域气候条件的塔机准入地方标准，以至于进入这些地区的塔机安装使用不能满足抗风需要；二是现场管理存在缺陷：塔机防台风意识欠缺、附墙系统不规范、标准节螺栓连接预紧力不规范、起重臂不能随风自由旋转、群塔作业防碰撞安全距离不规范、应急预案不完备。塔机损毁的直接原因：①塔机基础抗倾翻稳定性或基础持力层强度不足；②塔身标准节主弦杆失稳；螺栓连接失效；附着装置失效；③回转碰撞；动臂塔吊臂架后倾翻；逆风状态等。目前，广东省等地方政府已经开始研究制订地方标准，加强台风地区塔机的安全监管，但愿这样的天灾人祸不要再次上演。

中建二局深圳南方实业有限公司郭寒竹

建筑施工企业TnPM体系导入及实践案例

广州学府设备管理工程顾问有限公司徐保强总经理结合建筑施工企业设备管理的特点，分享了“建筑施工企业TnPM体系导入及实践案例”。

建筑施工单位设备管理面临的挑战：室外/野外作业，环境相对恶劣；施工现场流动作业方式，维修支援条件相对较弱；施工机械租赁模式，设备状态无法有效掌控；施工周期紧张，作业负荷大，设备得不到有效保养；人员技能和理念相对滞后；施工机械状态对工期、安全、成本控制等影响较大。

广州学府设备管理工程顾问有限公司总经理　徐保强

TnPM是设备人机系统精细化管理体系的总称，是全员参与的，步步深入的，通过制定规范，执行规范，评估效果，不断改善来提升设备综合效率的设备管理体系。徐保强总经理以鞍矿露天铁矿和青藏铁路施工机械的管理为案例，分享了运用先进的TnPM理念推动设备管理的成功经验。

建筑施工单位TnPM实施建议：采取有效措施，调动一线人员的积极性，提升问题隐患的及时发现能力；强化现场四要素管理，通过提升现场管理水平养成良好的行为规范，减少施工风险；利用施工间歇期，通过定期的计划性检修消除设备故障；从设备故障消减入手，降低突发故障对施工工期的不利影响；引进新的检测技术，持续跟踪关键部件的劣化规律，提升状态维修水平；强化设备润滑和液压系统管理；导入设备管理信息系统，引入远程诊断机制。

大型专用施工装备再制造的实践

中铁隧道集团有限公司专用设备中心康宝生总经理做题为“大型专用施工装备再制造的实践与思考”的报告，介绍了中铁隧道集团大型施工装备，尤其是隧道掘进机（盾构和TBM）再制造的研究与实践。

国外再制造已有80多年历史，在技术标准、生产工艺、配件供应及售后服务等方面都比较成熟，形成了一套完整的发展体系和较大的产业规模。我国再制造产业发展相对较晚。2014年，工信部下发《关于进一步做好机电产品再制造试点示范工作的通知》，鼓励开展盾构机、燃气轮机、重型矿用载重车、专用生产装备等高附加值大型成套设备及关键零部件再制造。2015年，《中国制造2025》全面推行绿色制造，明确了零部件再制造的地位，对行业的发展意义重大。据不完全统计，到2015年上半年，国内盾构/TBM保有量为900台左右，其中中国中铁系统保有盾构270余台、TBM10余台。

中铁隧道集团有限公司专用设备中心总经理　康宝生

国外隧道掘进机（盾构和TBM）制造、使用企业均有将隧道掘进机再制造投入使用的成功案例。据悉，罗宾斯公司近年来每年生产的35～50台掘进机中有将近70%可以通过恢复性维修成功实现旧件翻新即再制造，应用于锦屏电站排水洞工程的TBM就是由冰岛回收在上海再制造的；海瑞克公司也有多台再制造掘进机在中国市场使用（S259/S367）；其他公司如维尔特、塞利等均有再制造盾构/TBM销售和使用。

国内方面，中铁隧道集团以恢复和提升原机性能为标准，先后进行30多台全断面隧道掘进机项修、大修改造、性能升级及再制造。其中小松K02、海瑞克S217和小松K03盾构再制造工作比较系统和全面。2007年中铁隧道集团对1997年引进用于西康铁路秦岭隧道等项目施工的维尔特TB880E掘进机进行修复改造和再制造后，用于新疆中天山隧道工程，完成13.4km掘进。2009年5月，北京奥宇可鑫公司宣布对自有盾构成功进行了修复和再制造。上海机施对进口的第1台小松TM6140盾构进行了适应性改进、优化和再制造。据相关资料，利用再制造技术生产1台地铁盾构可以为国家节约金属约200t、节约电力约128万kWh。

工程机械制造商的追求

更安全、更高效、更舒适

广州市特威工程机械有限公司余晓辉总经理以“更安全、更高效、更舒适的特威施工升降机”为题介绍了特威施工升降机的突出特点和优势。

余晓辉总经理说，更安全、更高效、更舒适是特威施工升降机的研发方向。其中“更高效”主要体现在：

1）普通升降机采用3×11kW电动机配置，新的系统配置比普通型升降机节能30%，同时达到对齿轮齿条冲击小，起制动平稳的效果，并配置工变频控制系统，使升降机在变频与工频控制灵活转换，当变频系统出现故障时通过按钮直接转换为工频使用。

2）与国内知名厂家合作开发了斜伞齿减速机，其传动效率由蜗轮蜗杆的80%提高到了95%，同时采用高效电机替代原来的普通电机，不仅效率高，而且电机可采用三角接法代替传统的星型接法，由2×11kW（87Hz）代替了原来传统的3×11kW配置。该款电机减速机能代替甚至超越进口电机减速机的性能，解决了进口电机固有的断轴、爆箱体、轴承易损坏等固有顽疾。同时具有供货期短、售后服务及时到位，性价比高的优势。这款传动机构将取代现有传统的传动方式，是升降机技术的一次革命，该项技术已申请专利。

3）整体热镀锌吊笼、外笼、标准节、附墙，令产品防腐、防锈性能卓越，持久耐用，从根本上解决了导轨架内部防腐防锈的问题，延长了金属结构的使用寿命，提高了安全性，降低了用户的使用和维护成本。

4）吊笼结构与传动结构采用了可拆卸式吊耳安装方式，解决了以前传动机构的不通用性和安装不方便的缺点。

广州市特威工程机械有限公司总经理　余晓辉

工程机械智能化是发展趋势

卡特彼勒（中国）投资有限公司科技应用顾问陈葭女士以“浅谈工程机械智能化”为题，分享了工程机械智能化技术发展和数字化施工的成功经验。

作为拉动中国经济的传统支柱产业之一，建筑施工行业面临的挑战是生产效率相对较低，同时盈利能力相对较差，廉价劳动力不再取之不尽。而通过运用物联网，优化工地生产，提高职业健康和安全，推行智能化、自动化、互联化的数字化施工将成为未来建筑施工行业的发展趋势。

卡特彼勒（中国）投资有限公司科技应用顾问　陈葭

数字化施工系统贯穿于整个工程建设的前期准备、机械施工、进度控制、质量控制全过程。作为全球领先的工程机械制造商，卡特彼勒在基于工程机械产品智能化技术的数字化施工系统方面进行了深入的研究，可以提供整套的综合管理方案联合作业平台，实时双向数据通讯，为业主提供管理和决策依据，通过集成化的自动控制系统，提高施工效率，减低施工成本。目前，卡特彼勒的数字化施工系统已经在国内多个铁路、公路和机场项目获得应用。

Focus on the mechanical construction key technology and mechanical management