大型医疗项目中塔吊的智慧管理与工效分析

王 伟，赵书东，王志滨，明 皓，崔建波，何 棋

（北京城建集团有限责任公司，北京 100088）

0 引言

项目的生产要紧紧围绕施工生产五要素“人、机、料、法、环”进行，机械的科学管理和工作效率直接关系到现场生产进度，进而影响形象进度及产值。塔吊的主要作用在于解决施工现场垂直运输的问题[1]，属于起重设备中的高危特种设备。其主要结构包括地基、基础节、标准节拼装的塔身、平衡臂、平衡重、回转塔架、转台、起重臂、塔顶等部分，通过塔式起重机各部分的配合进行起升、变幅、回转下降等动作完成运输作业[2]。随着建筑行业的现代化，信息化管理水平不断提高，特别是在大规模的建筑群中，需要更加科学有效的进行塔吊、塔司的管理及塔吊工效的分析。

目前，关于塔吊受力分析与安全监控方面的研究已相对成熟，但是关于在实际工程应用的智慧化管理与工效分析的研究较少，特别是在大型医疗项目与钢结构中的应用与施工方面。本文结合北京安贞医院通州院区建设项目对大型医疗项目中的塔吊进行智慧化管理与工效分析。

1 工程概况

北京安贞医院通州院区建设项目为北京市重点工程，总体规模34 万m2，建筑高度最高为49m。本工程动物实验楼与地下室为钢筋混凝土框架结构，地上为钢结构+屈曲约束支撑结构。根据塔吊布置原则及结构分布情况现场共布置9 台不同型号的塔吊。其中行政办公区为地下一层，地上两栋8 层，一栋4 层，一栋3 层，布置3 台ZTT7530 塔吊；综合医疗区地下两层，且面积较大，故分为东、西两个区布置塔吊，东区全部为低层裙楼共布置3 台ZTT7530 塔吊，西区有两栋10 层高住院楼，故布置2 台ZTT8041 塔吊，辅以1 台ZTT7530塔吊。

2 塔吊的智慧管理

2.1 塔吊智能化设施配置

本项目塔吊安装了吊重传感器、高度传感器、变幅传感器、无线通信模块、摄像头等，通过云服务器将数据、监控视频等实时传送至BIM+智慧工地数据决策系统。经过智慧工地管理平台进行精准运算分析，得出科学合理的监测、工效、视频等数据，并在PC 端、移动端进行展示。

2.2 塔吊可视化吊钩

塔吊吊运时通常存在视线距离远、隔物吊、沟通难等情况，现场极易因沟通不畅、盲吊等情况而产生安全隐患。本项目塔吊吊钩安装监控实现吊钩可视化，塔司可以现场实时查看吊钩运行状态，避免因视线、沟通等问题造成安全隐患，同时大幅提高吊运效率。管理人员可通过远程客户端，随时随地查看各塔吊现场吊运情况，有效提高管理效率。

2.3 塔吊监测

塔机监测系统，可数字化显示现场塔机的幅度、高度、重量、倾角等运行数据，塔司可实时查看吊物情况，做到提前预判，大大的消除了安全隐患。一旦塔吊操作过程中发生不安全行为，进行实时预警，塔司根据警报，可按规定操作及时将隐患排除。另外运行记录和报警信息实时上传到智慧工地系统，便于管理人员远程监管和信息留存。管理人员可根据相关预警信息的统计整理，对经常出现预警的塔司进行针对性的教育和交底，也能对塔吊的检修、隐患排查提供有力依据。

3 塔吊的工效分析

3.1 土建施工阶段

本工程地下结构建筑面积10.5 万m2，主要材料钢筋为2.8 万t；混凝土为20 万m3。塔吊主要以钢筋、模板、木方、盘扣等材料的吊运为主。根据计划安排，土建施工阶段时间为2021 年5—8 月，工期较紧张。为保施工进度，前期现场9 台塔吊全部安排3 名塔司，实行24h 工作制。

3.1.1 塔吊吊次分析

通过智慧工地管理平台数据统计分析，得出5 月份各塔吊吊次如图1 所示。由图1 可知，5 月份9 台塔吊共计30d 吊次超过100 次，工作24h；且5 月中下旬进入竖向结构以后现场9 台塔的吊次均出现明显降低。

图1 5 月份各塔吊吊次

选取最繁忙的1 号塔吊作为分析对象，5 月每天吊次如图2 所示。

图2 1# 塔吊5 月份每天吊次

根据图2 数据统计分析得知，1 号塔只有9d 工作超100 次，平均每天吊78 次；5 月中旬以后吊次明显下降，闲置时间较长，达不到24h 工作状态。基于数据分析和现场实际情况，项目部立即调整方案在6—8 月份每台塔吊减少一名塔司；考虑到现场部分区域可能需要24h 工作，配备了2 名机动塔司（ZTT8041 塔、ZTT7530塔各1 名）以满足加班使用，减少项目成本。

3.1.2 塔吊工效分析

综合5—8 月份数据进行分析，取代表性较强的7#塔吊（ZTT8041 塔吊，地下两层使用，吊次最多塔）和9#塔吊（ZTT7530 塔吊，地下一层使用，吊次最少塔）进行分析。

7#塔吊（现场最大塔吊，型号ZTT8041，臂长80m，最大起重26t，最小起重4.1t）覆盖区域为地下两层，覆盖建筑面积约29000m2，配备3 名塔司。

5—6 月份塔吊每天工作时间T7=18h，平均每天吊次N7=97 次，每吊使用时间可用公式“t7=T7/N7”表示，带入相关数值得t7=11.2min。5—8 月份中每天最多吊108 次，最少吊90 次，吊次比较平稳，符合前期施工部署和计划工期要求。

9#塔吊（现场最小塔，型号ZTT7530，臂长70m，最大起重18t，最小起重3.32t）覆盖区域为地下一层，覆盖建筑面积约6800m2，配备2 名塔司。

5—6 月份塔吊每天工作时间T9=12h，平均每天吊次N9=35 次，每吊使用时间可用公式“t9=T9/N9”表示，带入相关数值得t9=20.6min。5—6 月份中每天最多吊39 次，最少吊31 次，吊次较少，塔吊工作效率较低。而7—8月份塔吊每天工作时间T9=12h，平均每天吊次N9=59 次，每吊使用时间可用公式“t9=T9/N9”表示，带入相关数值得t9=12.2min。7—8 月份中每天最多吊68 次，最少吊50 次，吊次较少，塔吊工作效率较低。

综上所述，通过工效分析，可看出5—6 月份现场存在部分塔吊工效较低的情况。为保证塔吊的利用率，项目部制定相关制度，通过智慧平台对每名塔司的工作时长、工作效率进行每天排名，指定奖罚制度。通过项目工程管理与智慧平台管评结合，充分调动了塔司的积极性，7—8 月份各个塔吊工效有明显提升，最终土建结构提前15d 出正负零，即提前完成计划。

3.2 钢结构施工阶段

3.2.1 工期分析

本工程钢结构共计3.4 万t，合同工期从2021 年8月底开始至2022 年1 月底封顶，其中南区2021 年11月底完成，北区裙楼计划2021 年11 月底完成，北区主楼计划在2022 年1 月底完成。根据塔吊布置和结构分布情况，项目部在钢结构吊装前通过计算对工期进行了分析。

北区裙楼工期分析：北区裙楼共4 层，6 台塔吊参与吊装，共有梁、柱构件12773 根，即需要12773 吊次。构件吊装每吊次按ts=30min 计算，有效吊装时间按18h 计算，每台塔吊配3 名塔司。则需要绝对吊装天数T=12773/0.5/18/6=60d，通过常规经验，2021 年10 月底可以完成。

北区主楼工期分析：北区主楼共十层，五层及以上3 台塔吊参与吊装，共有梁、柱构件5349 根，即需要5349 吊次。按上述计算方法需要绝对吊装天数T=50d，通过常规经验，2021 年12 月底可以完成。

南区工期分析：南区共有梁、柱构件3689 根，其中教学楼1288 根，科研楼1832 根，会议中心569 根。每栋楼配一台塔吊，教学楼、科研楼、会议中心分别按照12h、15h、8h，计算分别需要54d、61d、36d，2021 年10月底可以完成。

经计算，现场布置的9 台塔吊可以按合同工期提前1 个月完成。按照工期计算及分析，项目部重新制定了钢结构施工计划：北区裙楼及南区10 月底完成，北区主楼12 月底完成。

3.2.2 塔吊工效分析

根据平台数据分别选取低层3#塔吊、中层10#塔吊、高层5#塔吊作为常规塔吊进行塔吊工效分析。9—10 月份10#塔吊每天有效吊装时间T10=12h，平均每天吊次N10=37 次，每吊使用时间可用公式“t10=T10/N10”表示，带入相关数值得t10=19.5min。

9—10 月份3#塔吊每天有效工作时间18h，平均每天吊次N3=53 次，每吊使用时间可用公式“t3=T3/N3”表示，带入相关数值得t3=20.4min。

9—10 月份5#塔吊每天有效吊装时间T5=18h，平均每天吊次N5=58.5 次，每吊使用时间可用公式“t5=T5/N5”表示，带入相关数值得t5=18.5min。

通过9—10 月份塔吊工效计算，塔吊每吊次约20min，比计划时间少约10min，现场应比计划提前约20 天，但因土建钢筋、楼承板、机电管线、钢结构施工材料等占用了塔吊部分时间，实际基本按照原计划工期完成，并无提前，若按照此进度持续1、2 号住院楼钢结构的吊装，且考虑冬季施工的降效，主体结构封顶将在2022 年1 月初完成。

项目部考虑到2021 年冬天可能为寒冬，降低冬季施工的措施费用，且综合分析了塔吊、吊车的使用费用，决定调整施工部署，计划在12 月初完成钢构吊装，为混凝土浇筑创造条件。因按现有3 台塔吊无法满足工期，故在11 月份增加两台150t 汽车吊进行1、2 号住院楼吊装，最终在12 月11 日结构封顶，提前20d 完成。设备具体费用计算如下。

使用2 台汽车吊一个月时间费用：2 台×7 万元/月=14 万元。

节省2 台ZTT8041 塔吊和1 台ZTT7530 塔吊使用时间费用：2 台×14.75 万×20/30 月+1 台×8.1 万×20/30月=25 万元。

共节省费用：25-14=11 万元，且提前20d 结构封顶，减少了工期。

4 结语

本文结合安贞医院通州院区的实际情况，对现场塔吊进行选型与布置；通过配置智能化设施、可视化吊钩对塔吊进行智慧化管理与监测；结合智慧工地管理平台进行塔吊工效分析，通过数据统计分析发现问题并调整策略，最终优化施工计划，取得较好效果。得到的主要结论。

（1）塔吊智能设施可通过云服务器将数据、监控视频等实时传送至BIM+智慧工地数据决策系统，再通过运算分析得出科学合理的监测、工效、视频等数据，实现塔吊的智慧化管理；吊钩可视化可避免安全隐患，提高吊运效率和管理效率；塔机监测系统可实现提前预判和实时预警，对塔吊的检修、隐患排查提供有力依据。

（2）通过对塔吊进行吊次分析与工效分析，及时调整计划，在土建施工阶段节省了塔吊闲置时间成本，同时工期减少15d；在钢结构施工阶段，设备节省费用11 万元，工期减少2 个月，综合考虑共可节约150 万左右。地下混凝土结构施工每吊时间在12min 以内为塔吊正常工作效率，该使用时间经现场验证可以作为塔司和塔吊工作效率考评标准；地上箱型柱+H 型钢梁的钢结构，钢构件吊装每吊次约20min。