天津高银117大厦是一幢以甲级写字楼为主,集六星级豪华酒店及其他设施为一体的大型超高层建筑(见图1)。大厦总建筑面积37万m²,地下4层,地上117层,结构高度596.5m,混凝土总用量约19万m³,总用钢量约15.3万t,建成后将成为中国结构第一高楼。

在电梯的前期策划方面,首要解决的就是施工电梯的定位问题。针对天津高银117大厦施工期垂直运输量巨大,临水、消防及排污管道和临电线路布设量,施工环保要求,施工周期特别短等施工重难点等问题,考虑到后续工作及时插入不因为占用外立面而影响工程施工进度,决定在大厦东南角设置1座附着于大厦的通道塔,将500m以内施工电梯安装于通道塔上,主要负责相应高度的垂直运输工作。

为保证垂直运输的畅通,提供高效优质安全的服务,通过结合以往施工的生产经验,并在后期对施工电梯的数量、定位、管理等方面进行深度优化,提高施工电梯的经济性和实用性。

天津高银117大厦项目在投标阶段,对于使用电梯的规划主要从以下几方面进行分析:(1)人员运送分析大厦塔楼作业人员自2014年5月投入575人,投入的作业人员逐月加大,直到2014年7月达到顶峰1 516人,其后按照施工任务需求,开始减少施工人员,于2016年8月结束。(2)材料运送分析大厦塔楼材料垂直运输从2014年5月开始,到2014年11月达到顶峰3 016梯次,于2016年8月结束。(3)人员、材料运输核算。(4)施工电梯规划及定位根据人员材料分析,塔楼需要16个梯笼。综合考虑现场场地情况,规划核心筒电梯井道内布置2台单笼施工电梯、2台双笼施工电梯,塔楼外围布置5台双笼依附通道塔的施工电梯,16个梯笼。

大厦项目针对各施工阶段进行了施工电梯安装规划,将工程建设划分成7个施工阶段。再以单个阶段为单位,统计出作业人员的数量,逐步安装电梯,不但可以满足现场的施工需求,还可降低成本投入。

在施工实施阶段,1,7,8号施工电梯首先安装,至2014年5月,开始安装通道塔2,3,4,5,6号施工电梯。2015年10月安装11号施工电梯直至施工电梯全部拆除,电梯平面布置如图2所示。1,11号核心筒施工电梯和外附着7,8号施工电梯采用中速电梯、通道塔施工电梯采用高速电梯,在实际使用中高速电梯速度为65m/s。实际使用中减少了2台单笼电梯和1台双笼电梯的安装,总结分析出原因主要有以下几点:(1)科学调度,计划管理,量化分析,动态调整。通过建立制度,不断细化现场的设备使用管理,调整设备使用规定,量化标准加以分析,本项目的楼层监控系统更为动态调整提供了技术支持,提高了设备运行效率。(2)运行时间根据现场实际情况,所有电梯均采用三班轮转制度,保证夜班电梯的运行效率,间接增加了电梯使用时间。

首先,由于施工电梯要随着楼体的增高而增加标准节的高度使之与通道塔高度相匹配,所以安装加节的工作将会持续很长时间。其次,因为核心筒电梯所处的位置四面通透,在核心筒高度到达200m后,受风力影响严重,也给施工生产带来困难。再次,由于大厦通道塔安装高度为502m,2,5号电梯实际安装高度到500m,超高建筑的电梯提高了使用效率也增加了管理难度。项目部从以下几方面有效解决了实际问题。

施工电梯标准节为垂直方向安装,附墙连接轴向垂直于通道塔,所以施工电梯侧向受力时无法全部传递至附墙连接,因此电梯安装高度增加,容易出现电梯标准节扭转变形,增加安全隐患。为保证安装精度,在安装标准节前,提前对通道塔定位孔进行垂直度检测,保证外部条件。另外,安装每道附墙后都进行吊线测量,每次安装完成后还要用全站仪进行测量。最后组织安全、质量部门进行联合验收,严把垂直精度,500m安装高度,偏差为9cm,垂直度控制在0.2‰,降低隐患存在率,为安全生产提供保障。

施工电梯标准节随高度增加,自重加大,会产生上下抖动,安装到300m后会产生20~30mm的抖动,尤其是一旦与通道塔发生共振现象,上下抖动幅度极为明显,对电梯构件将产生破坏性损坏,因此项目部联合电梯厂家设计出卸力附墙架(见图3),将施工电梯标准节的弹性应变以及所受的侧向应力卸载到通道塔,每隔50m安装1道卸力附墙,有效减小15~20mm的弹性变形,提高了电梯在运行过程中的稳定性,并且在日常维护中定期进行总体卸力,有效保障了电梯的稳定性。

当施工电梯安装高度达到300m时,电缆线使用长,自重增大,影响了施工电梯的载重量,且在使用过程中会出现电缆打扭或者断芯情况,增加了维修难度。另外,楼层每增加100m后,受到的风力就会增加2~3m/s,当施工电梯安装至300m后,受到风力影响明显,电缆线会被吹出电缆护圈,与正在运行的梯笼相剐碰,严重时会造成电缆线剐断、电缆小车剐坏等情况。为了解决此类问题,对大厦提出采用滑触线供电方式。与传统的电缆供电相比,滑触线具有安装拆卸简单、故障率小、维修方便、附加值高、可重复使用等特点,可随施工电梯标准节高度变化,特别适合高层建筑。

机械设备在长期使用运行中必然会出现零部件磨损、老化、变形、断裂、腐蚀、松动,这些都需要通过勤维护、定时保养、及时维修来减缓或恢复,使设备始终处于正常工作状态,达到安全有效运转。目前许多机械设备的安全事故是由设备失修失养和带病运转造成。大量教训证明设备的维修保养对安全生产至关重要。

三级保养包括设备日常维护保养、一级保养、二级保养。三级保养是对设备进行以保为主、保修并重的维修管理制度。严格执行三级保养、定期维护制度大大延长了施工电梯使用时间,减少维修时间,保证现场施工进行。

因大厦工期紧、任务重的特点,施工电梯运行量每日已接近满负荷,这就造成易损件磨损严重。对此,项目部要求电梯厂家对所有易损零件采用高强度材料特制如高强度齿轮、滚轮、靠背轮等。项目部通过与生产厂家的共同研讨,通过对故障统计分析,商定将施工电梯易损配件提前运送至施工现场,有针对性储备配件,在现场搭设临时库房堆放,方便更换使用。费用以实际发生为准,这样不仅减少了现场问题的出现,也保障了配件及时更换。

由于内地首次使用通道塔技术,所以外用施工电梯的安装高度也是首次突破500m,这不仅是对大厦项目的挑战,更是对施工电梯的挑战。项目部联合厂家采用联动的管理方式,厂家派遣2名分别负责机械和电气的专业代表驻守现场,一旦发生故障,联动解决,有效缩短了维修时间,提高了施工电梯运行效率。

通道塔的应用就是为了提高施工电梯使用效率,并且无须设置中转层。

塔楼东南角设置1座578m高的通道塔,标准层平面尺寸为5m×9m,一面与主楼东面相连,另外三面共附着5部高速施工电梯,主要负责机电安装及装饰装修期间的垂直运输。通道塔及其附着的施工电梯在核心筒施工至29层后开始安装并投入使用,随结构楼层的升高同步安装升高。

通道塔的主要优点有:(1)运输通道集中,有利于人员、材料运送规划;(2)占用施工现场场地较少,节约现场有限的场地资源;(3)通道塔的应用可减少施工电梯对主体结构外立面占用,化解分散布置施工电梯造成外立面装饰无法封闭的难题;(4)可避免施工电梯对正式电梯井的占用,为正式电梯安装调试提供便利条件,对后续永久电梯和装修、幕墙施工的影响较小;(5)通道塔标准节可重复使用于其他高层项目,节约资源和成本;(6)针对项目规划之初提前运营的要求,对其影响较小;(7)电梯可以一致性安装到顶,避免中间转换的环节;(8)随着摩天大厦施工高度的攀升,受高度、天气影响,中转模式运行效率会降低约40%,而通道塔技术只降效10%左右。

对于像天津高银117大厦这样的超高层项目来说,垂直运输本身就是最大限制。保证施工电梯高效运转是科学管理的最终目的。针对如何将5台施工电梯的作用发挥到最大的问题,项目部制定了“三分一动”的管理方针即人货分离、分层停靠、分时上下、动态调整。“三分一动”的实施至少提高了20%的运行效率。

人员上下和货物上下分离。现场5台电梯每日都会专门安排1台电梯负责人员上下,其他4台电梯负责其他分包使用。人货分离使现场人员上下更加有序,货物上下更加高效。

通道塔安装至100层,人员上下层数不统一,如果采用层层停靠将极大地浪费施工电梯运行时间,为此项目部规定每5层设置1层停靠层。在停靠层悬挂停靠牌加以提示。人员上下必须就近选择停靠层。

天津高银117大厦项目在施工任务最紧阶段共有1 000余人在现场进行施工,在楼体内部施工人员数量较大,这对施工电梯运输提出了较大挑战。为此项目部规划出早、中、晚3个人员上下高峰时期,在高峰期时间内所有施工电梯都只运送人员上下,不能运送货物,这极大地解决了人员上下问题。

动态调整是基于施工现场情况提出的,项目所有管理人员和分包管理人员以及施工队伍带班人员都配有对讲机,所以为每个梯笼也配置了对讲机,方便管理者直接指挥电梯操作员。另外,项目部在通道塔安装了监控系统,并有专人驻守监控室,关注通道塔人员上下情况,及时反映,动态调整梯笼运行。

要实现科学管理,就要尽可能量化指标。通过数据可以更直接地表达管理过程和管理要求。针对项目超高层的特点,项目部主要将两方面的数据进行统计分析:(1)电梯每日运送人员以及材料统计

根据当前施工情况以及施工工序,并结合各专业施工部当日的需用时间申请,经过各分包的共同协调,统一制定出科学合理的次日施工电梯使用计划表。使用计划表直接下发至各分包以及施工电梯操作员,完成对次日工作计划的安排,所有分包按照计划执行。通过执行计划管理,现场通道塔10个梯笼的任务明确,各分包使用效率也会提升。电梯操作员还会就每日电梯使用情况包括人员以及材料运转进行统计,每周项目部进行汇总分析,并且与当日的计划相对比,如果发现实际使用和计划有较大偏差,在编排使用计划时会根据量化分析数据进行调整,以此达到量化分析和计划管理相结合。通过每日运转记录的统计与分析,可以清楚直观地反映出施工电梯每日工作。通过与施工计划相对比,更能反映出施工现场生产进度和施工情况,提高了电梯使用效率。(2)电梯故障统计由于机械设备使用特性,在早期安装后的一段时间都处在磨合故障期,故障会随着时间下降,但是由于故障频发还是影响了施工生产的进行。项目部对于所发故障、原因以及维修时间进行了统计分析。通过量化统计分析找到故障原因后,通过数据统计定时更换易损件、加强定期检查、增加保养次数等方法,有效减缓了施工电梯故障对施工现场的影响。

机械设备的操作还是需要专业技术人员,所以管理机械设备的核心还是管理人员。目前现状是超高层施工电梯技术人员普遍缺乏操作经验,其原因在于他们受教育程度普遍较低、综合素质不高、接受教育能力差,且通道塔施工电梯属于新技术运用,对其操作的规范性和生产的安全意识认识相对薄弱,并且部分员工相对于专业方面的问题存在多种态度,因此要提高操作人员的操作技能,增强操作人员的安全意识。在日常工作中,每月对所有施工电梯操作员进行2次安全教育和技术培训,确保现场每名施工电梯操作员能正确地按照规范进行操作。每周安排人员现场检查,及时发现问题、解决问题,再结合现场情况对每名施工电梯操作员进行指导。另外,每月安排所有施工电梯操作员及维修人员进行安全规范考试,通过考试督促学习。最后,项目部制定了月末打分淘汰制度。将所有制度规范以及常见错误进行考核,每月得分最低者在项目平台公示,连续3个月最低得分者将被清退出该项目。通过末位淘汰制度,更加激发了操作人员的工作积极性,为施工生产提供保障。

施工电梯的管理工作繁杂琐碎,正确地选用管理模式、采用高效的管理方法将使管理工作事半功倍。通道塔的使用是中国内地首次,滑触线也是超高层建筑首次运用,在PC总承包模式下,施工电梯的管理成绩卓然。