筒架支撐式液壓爬升整體鋼平臺(tái)的模架安裝*

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 整體鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

專為上海中心大廈施工設(shè)計(jì)的筒架支撐式液壓爬升整體鋼平臺(tái)模架由鋼平臺(tái)系統(tǒng)、內(nèi)、外掛腳手系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、液壓動(dòng)力及電氣控制系統(tǒng)和大模板系統(tǒng)共5部分組成。通過(guò)鋼梁組成的鋼平臺(tái)與掛腳手架連接，形成了一個(gè)全封閉的施工操作環(huán)境。其原理是利用鋼牛腿擱置在核心筒墻體上，通過(guò)液壓油缸頂升，帶動(dòng)鋼平臺(tái)完成模架的爬升。由于本工程的超高層核心筒的形體復(fù)雜，施工難度特別大，在整體鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮以下諸多因素[1,2]：

（a）考慮墻體變形后內(nèi)外掛腳手系統(tǒng)的調(diào)整，局部位置平臺(tái)連系鋼梁的拆除與補(bǔ)缺。

（b）考慮鋼結(jié)構(gòu)剪力鋼板、伸臂桁架、樓面桁架吊裝。平臺(tái)連系鋼梁在原則上以避讓為主，如無(wú)法避讓則將其設(shè)計(jì)成可拆卸式。

（c）考慮到核心筒外墻面逐級(jí)向內(nèi)收分，需將外掛腳手設(shè)計(jì)為可滑移式。

（d）考慮塔吊、布料機(jī)、泵管等對(duì)鋼平臺(tái)的影 響[3,4]。

1.1 鋼平臺(tái)

鋼平臺(tái)在正常施工時(shí)處于整個(gè)體系的頂部，作為施工人員的操作平臺(tái)及鋼筋堆放場(chǎng)所。鋼平臺(tái)由縱橫向主次梁、平臺(tái)鋼板及外圍擋板組成，鋼平臺(tái)初始面積約為1 136 m2。

鋼平臺(tái)連系鋼梁主要由HN500 mm×200 mm×10 mm×16 mm型鋼組成，考慮到外掛腳手的需要，部分HM350 mm×250 mm×9 mm×14 mm鋼梁分布在核心筒翼墻外側(cè)，所有鋼梁上翼緣頂面均位于同一水平面。在鋼梁上根據(jù)施工實(shí)際情況覆蓋鋼板作為操作平臺(tái)，平臺(tái)鋼板由厚5 mm的花紋鋼板及40 mm×60 mm方管鋼焊接組成。未鋪設(shè)平臺(tái)鋼板的位置采用鍍鋅格柵板覆蓋，在施工需要時(shí)將該位置鍍鋅格柵板翻起。鋼平臺(tái)的外周邊一圈設(shè)置2 m高的沖孔封閉板擋墻，以防止人、物等高空墜落。鋼平臺(tái)鋼梁平面布置見圖1。

圖1 鋼梁平面布置

1.2 內(nèi)、外掛腳手

內(nèi)、外掛腳手固定于鋼平臺(tái)的聯(lián)系鋼梁底部。外掛腳手分為角部固定部分和中部可滑移部分。外掛腳手共分6 層，其中1～4層步高為2 100 mm， 5層步高為2 160 mm，6層步高為1 900 mm。由8#槽鋼、Φ48 mm腳手鋼管組成豎向吊架，上5 層的走道板由角鋼框架加鋼板網(wǎng)組成，底層的走道板由角鋼框架加花紋鋼板組成。外掛腳手內(nèi)立桿腳手管中心距離核心筒外墻面400 mm。在外掛腳手的底部靠近核心筒外墻體處設(shè)置可移動(dòng)式防墜閘板，防止構(gòu)件及建筑垃圾墜落。

內(nèi)掛腳手系統(tǒng)由一個(gè)中間掛架筒和周邊8 個(gè)構(gòu)架筒組成。8 個(gè)構(gòu)架筒內(nèi)安裝有頂升油缸及支撐牛腿，每個(gè)構(gòu)架系統(tǒng)分為內(nèi)構(gòu)架及外構(gòu)架2部分，外構(gòu)架從頂部鋼平臺(tái)梁底到最底層鋼梁分為7層， 1～6層為施工段，7層為外構(gòu)架支撐系統(tǒng)。1～6層步高與外掛腳手相對(duì)應(yīng)，第7層的高度為5 800 mm。內(nèi)構(gòu)架為動(dòng)力系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)所在層，通過(guò)油缸缸筒與外構(gòu)架4層剛性圈梁層連接。中間筒內(nèi)不安裝任何動(dòng)力及支撐裝置。內(nèi)掛腳手示意見圖2，內(nèi)、外掛腳手立面見圖3。

圖2 內(nèi)掛腳手

圖3 內(nèi)、外掛腳手立面

1.3 鋼平臺(tái)支撐系統(tǒng)及液壓動(dòng)力系統(tǒng)

支撐系統(tǒng)是整個(gè)頂升鋼平臺(tái)的承重構(gòu)件，又是頂升鋼平臺(tái)的導(dǎo)軌。鋼平臺(tái)支撐系統(tǒng)由外構(gòu)架支撐系統(tǒng)和內(nèi)構(gòu)架支撐系統(tǒng)2部分組成。其中內(nèi)構(gòu)架支撐系統(tǒng)位于8 個(gè)構(gòu)架筒的第6層至第7層之間，由內(nèi)架牛腿擱置裝置、承重鋼梁組成。內(nèi)構(gòu)架鋼梁采用HN600 mm×200 mm型鋼組成平面受力框架，作為頂升油缸的底部支承。外構(gòu)架支撐位于構(gòu)架筒最底層，采用8 根HN500 mm×200 mm型鋼組成平面受力框架，由外架牛腿擱置裝置、承重鋼梁組成。支撐系統(tǒng)擱置在墻體上，承受鋼平臺(tái)施工時(shí)的荷載。整個(gè)模架利用油缸的頂升和回提跟隨核心筒墻體的施工完成每一樓層的爬升。

動(dòng)力設(shè)備由1 套集中控制系統(tǒng)、8 臺(tái)液壓泵站和若干套液壓頂升油缸組成。其中每臺(tái)液壓泵站帶動(dòng)4～5 個(gè)液壓頂升油缸。液壓油缸是頂升鋼平臺(tái)的重要?jiǎng)恿Σ考?，固定在?nèi)構(gòu)架層的底部。電氣控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)施工鋼平臺(tái)及內(nèi)、外掛腳手的爬升進(jìn)行全程監(jiān)控，集測(cè)量、傳輸、設(shè)定、控制為一體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的協(xié)調(diào)動(dòng)作，以保證頂升的同步性（圖4）。

1.4 大模板系統(tǒng)

圖4 支撐系統(tǒng)及液壓動(dòng)力系統(tǒng)示意

大模板系統(tǒng)采用鋼框木模，采用21 mm×1220 mm×2440 mm維薩芬蘭板作為面板，平均間距為700 mm的雙拼10#槽鋼為橫向圍懔，間距≤250 mm的6#槽鋼為豎向圍懔。采用Φ16 mm高強(qiáng)螺桿為拉桿螺栓，間距≤1 050 mm。大模板按辦公區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層層高4 500 mm配置，非標(biāo)準(zhǔn)層施工時(shí)上接接高模板。每塊大模板上設(shè)置2 個(gè)Φ16 mm鋼板吊耳，每個(gè)Φ16 mm鋼板吊耳用3 t倒鏈掛在鋼平臺(tái)鋼大梁吊點(diǎn)耳板上，隨鋼平臺(tái)整體提升。

2 安裝工藝流程及驗(yàn)收

上海中心大廈主樓核心筒墻體1～12層采用常規(guī)方法施工，13～125層的施工才采用液壓爬升整體鋼平臺(tái)模架。根據(jù)施工需要，液壓爬升整體鋼平臺(tái)模架的安裝分2部分進(jìn)行，其中施工第12層核心筒混凝土?xí)r，開始安裝模板系統(tǒng)，待第12層核心筒施工完成后，即在核心筒標(biāo)高61.30 m處，逐步完成其余系統(tǒng)的安裝。

本工程體形大、安裝高度高、工期又緊，須制定一個(gè)安全、快速的安裝施工方案。根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，盡可能在地面完成高空危險(xiǎn)工作，以減少高空組裝次序和工作量。但由于本工程施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地局限，可以拼裝、堆放構(gòu)件的地方受到極大的限制。所以，必須制定一個(gè)詳細(xì)周密的安裝施工方案，并能根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整[1]。因此本工程整體鋼平臺(tái)的模架安裝有以下幾個(gè)特點(diǎn)和難點(diǎn)：

（a） 鋼平臺(tái)體系的構(gòu)件數(shù)量特別多，是以往工程的3倍。需制定一個(gè)嚴(yán)格的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間順序表。

（b）鋼平臺(tái)構(gòu)件組裝后單件質(zhì)量較重，要合理考慮拼裝、吊運(yùn)的地面位置，保證在塔吊的半徑、起重范圍之內(nèi)。

（c） 液壓設(shè)備的安裝工作交叉在內(nèi)筒外架之間。安裝專業(yè)隊(duì)伍之間要協(xié)調(diào)配合，做到互不影響。

2.1 準(zhǔn)備工作

整體鋼平臺(tái)安裝之前，在標(biāo)高61.30 m的外側(cè)搭設(shè)傳統(tǒng)施工腳手，外立柱必須距墻面2.5 m，高出61.30 m標(biāo)高2 m，設(shè)網(wǎng)形成一個(gè)周邊安全圍護(hù)，以防止安裝鋼平臺(tái)時(shí)人、物件等墜落。在澆搗標(biāo)高56.80～61.30 m核心筒混凝土前應(yīng)設(shè)置鋼平臺(tái)安裝支架的埋件，安放好后應(yīng)由設(shè)計(jì)人員驗(yàn)收，合格后方可澆混凝土。鋼平臺(tái)安裝之前，大模板應(yīng)提前1層安裝使用[5]。

為配合液壓爬升整體鋼平臺(tái)模架的安裝，須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工腳手架做出部分調(diào)整。周邊8 個(gè)筒體內(nèi)的滿堂腳手架按照鋼平臺(tái)內(nèi)筒架安裝順序依次拆除至9層樓面標(biāo)高，中間筒體腳手架在安裝內(nèi)筒之前拆除至10層樓面標(biāo)高。核心筒墻體外側(cè)的施工腳手暫時(shí)保留，待安裝鋼平臺(tái)外掛腳手時(shí)再將其拆除至10層樓面。

檢查牛腿預(yù)留孔的標(biāo)高位置，并及時(shí)清理預(yù)留孔洞中的垃圾。

檢查翼墻、腹墻上是否有突出物影響鋼平臺(tái)安裝。

2.2 鋼平臺(tái)和腳手系統(tǒng)安裝

安裝主要流程：鋼平臺(tái)支撐系統(tǒng)安裝（外構(gòu)架支撐系統(tǒng)、內(nèi)構(gòu)架支撐系統(tǒng)、內(nèi)掛腳手和液壓油缸）→鋼平臺(tái)梁安裝→外腳手安裝

內(nèi)筒分區(qū)及安裝次序，如圖5所示。

圖5 內(nèi)筒分區(qū)

2.2.1 內(nèi)掛腳手及液壓動(dòng)力系統(tǒng)的安裝

內(nèi)腳手架為拆裝式腳手架，由工廠制作。在鋼平臺(tái)安裝前將內(nèi)腳手架放置在筒體內(nèi)，待鋼平臺(tái)安裝完畢后再將該內(nèi)腳手架頂與鋼平臺(tái)梁的下端連接成為整體。內(nèi)腳手架安裝順序?yàn)椋?/p>

（a）內(nèi)腳手架安裝之前將核心筒內(nèi)落地排架拆除至外構(gòu)架底座大梁底。

（b）安裝外構(gòu)架最底部大梁及牛腿，接著安裝內(nèi)構(gòu)架梁（圖6）。

（c）腳手架第5～6層的主框架在地面與油缸采取臨時(shí)固定，整體吊裝入核心筒內(nèi)（圖7）。

（d）4層以上的主框架在地面分別連接次梁、走道板及扶梯，形成內(nèi)腳手架平臺(tái)，整體由塔吊吊裝于核心筒內(nèi)，油缸缸筒與外構(gòu)架4層剛性圈梁層連接，形成一個(gè)整體（圖8、圖9）。

（e）作為自爬動(dòng)力的油缸在腳手外構(gòu)架底座大梁及外構(gòu)架立柱安裝之后，安裝于內(nèi)構(gòu)架大梁上。液壓缸按設(shè)計(jì)要求，支撐在內(nèi)構(gòu)架的大梁。

（f）操作室的電源來(lái)自鋼平臺(tái)上的主電箱，由150A空氣斷路器單獨(dú)提供鋼平臺(tái)的施工用電。

圖6 內(nèi)、外構(gòu)架吊裝示意

圖7 腳手第5～6層主框架的連接

圖8 腳手1～4層主框架吊裝

圖9 油缸與圈梁層連接

2.2.2 鋼平臺(tái)安裝

（a）鋼平臺(tái)安裝前在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，檢查幾何尺寸，合格后方可進(jìn)行安裝。鋼平臺(tái)安裝按照塔吊的吊裝能力及鋼梁的分布情況分塊進(jìn)行安裝。

（b）在核心筒埋件上焊接鋼平臺(tái)安裝支架，安裝支架上的限位角鋼應(yīng)事先在工廠內(nèi)焊接在安裝支架上（圖10）。

（c）在標(biāo)高61.30 m處開出軸線，主、次梁均按軸線準(zhǔn)確就位，次梁與主梁結(jié)合時(shí)對(duì)號(hào)入座。如因螺栓孔移位，可以手工鉸刀擴(kuò)孔，每個(gè)螺栓孔緊固后的測(cè)力扳不少于80 N。

（d）鋼平臺(tái)分塊吊裝（圖11）：用塔吊將地面分塊拼裝完成的鋼平臺(tái)整體吊裝，各分塊之間安裝時(shí)用螺栓固定，待全部安裝完畢還需將各連接節(jié)點(diǎn)用電焊固定。

圖10 鋼平臺(tái)安裝支架

圖11 鋼平臺(tái)分塊吊裝

（e）鋼梁全部安裝就位后安裝鋼平臺(tái)鋪板。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在安裝腳手架部分暫時(shí)不安裝，但應(yīng)設(shè)網(wǎng)以保證安全，在腳手架安裝后應(yīng)盡快將鋪板安裝就位。

（f）鋼平臺(tái)鋪板安裝完后，安裝走道板和格柵板，就位后與鋼平臺(tái)鋪板點(diǎn)焊固定（圖12）。

（g）安裝安全圍護(hù)網(wǎng)：在鋼平臺(tái)部分構(gòu)件安裝就位連接成可靠安裝單元后，立即開始鋼平臺(tái)上部側(cè)網(wǎng)的補(bǔ)缺安裝，將安裝好的鋼平臺(tái)部位的上部側(cè)網(wǎng)（高2 m）全部安裝到位。

2.2.3 外掛腳手安裝

（a）外掛腳手的拼裝：在鋼平臺(tái)梁拼裝結(jié)束后，立即在地面進(jìn)行外腳手的拼裝，拼裝順序?yàn)橥饽_手的進(jìn)場(chǎng)順序。腳手拼裝單元為相鄰的2 個(gè)吊架及其中間的走道板和側(cè)網(wǎng)。2 個(gè)拼裝單元之間安裝的構(gòu)件按照安裝位置掛在前一個(gè)安裝單元的相應(yīng)部位。按照上述方法依次將所有構(gòu)件拼裝結(jié)束。

（b）在鋼平臺(tái)及側(cè)網(wǎng)安裝結(jié)束后，將原結(jié)構(gòu)施工用的落地腳手拆除13.5 m的高度。

（c）腳手構(gòu)件的安裝：安裝時(shí)用塔吊吊起已拼裝好的構(gòu)件單元，吊至安裝位置下方，然后用自制吊具將構(gòu)件吊住，用安裝螺栓將構(gòu)件同平臺(tái)鋼梁相連接，即完成一個(gè)腳手單元的吊裝。在相鄰2 個(gè)安裝單元吊裝就位后，立即將走道板和側(cè)網(wǎng)安裝就位。按照上述方法完成所有外腳手構(gòu)件。

（d）安裝防墜閘板：在腳手最下層的走道板上安裝厚4 mm的閘板，它用284 mm寬板以Φ16 mm螺栓限位固定，每2 塊走道板之間空開1 mm。提升時(shí)退出，施工時(shí)閘板封閉，不容許有1 mm以上的物件自高空墜落。鋼平臺(tái)外腳手系統(tǒng)安裝示意見圖13。

圖12 鋼平臺(tái)鋪設(shè)格柵板、走道板

圖13 鋼平臺(tái)外腳手系統(tǒng)安裝示意

2.3 鋼平臺(tái)系統(tǒng)驗(yàn)收

整體鋼平臺(tái)模板體系安裝完成后，清理鋼平臺(tái)和腳手上的雜物，塔吊、泵管、水管及電纜與鋼平臺(tái)之間要有足夠的提升間距，鋼平臺(tái)上設(shè)備須穩(wěn)固良好。對(duì)內(nèi)外腳手架的垂直度要進(jìn)行復(fù)測(cè)，保證垂直度偏差滿足要求。確保操縱室線路電源正常，液壓系統(tǒng)性能良好，使整個(gè)系統(tǒng)安全順利施工[6]。

3 安全技術(shù)措施

在安裝筒架支撐式液壓爬升整體鋼平臺(tái)的模架時(shí)，應(yīng)采用以下安全技術(shù)措施：

（a）根據(jù)施工進(jìn)度，在取得現(xiàn)場(chǎng)指定時(shí)間和指定卸貨位置后方可進(jìn)場(chǎng)。因部分鋼梁為超長(zhǎng)件，應(yīng)取得交通部門的許可，并裝車綁扎牢固、堆放合理，禁止散落。

（b）在61.30 m標(biāo)高處安裝鋼平臺(tái)時(shí)，懸挑腳手的外立柱應(yīng)至少高出2 m，距墻面2.5 m，全部用綠網(wǎng)封閉,形成安全圍護(hù)。

（c）安裝腳手外側(cè)立網(wǎng)時(shí)，在碰到鋼平臺(tái)安裝支架的位置處，腳手外側(cè)立網(wǎng)的最上部一片暫時(shí)不安裝，此處用腳手鋼管及綠網(wǎng)臨時(shí)封閉。然后，待鋼平臺(tái)完全擱置于承重銷上并割除安裝支架后，再拆除臨時(shí)封閉并安裝此側(cè)網(wǎng)。

（d）由于安裝焊接工作量較大，在61.30 m標(biāo)高處須布置一定數(shù)量的滅火器。施工現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格動(dòng)火申報(bào)制度，動(dòng)火全過(guò)程須有專人監(jiān)護(hù)。

（e）安裝鋼平臺(tái)的操作人員應(yīng)經(jīng)過(guò)交底培訓(xùn)，明確工作內(nèi)容后方可進(jìn)行鋼平臺(tái)的安裝工作。鋼平臺(tái)在按照加工圖和安裝方案安裝完成后，應(yīng)由設(shè)計(jì)人員和監(jiān)理共同驗(yàn)收，合格后方可使用。

未提及的安全技術(shù)要求，按照本工程的《安全專項(xiàng)方案》、《整體提升鋼平臺(tái)專項(xiàng)方案》以及國(guó)家、上海市的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以上海中心大廈主樓核心筒工程為背景，介紹了施工所采用的液壓爬升整體鋼平臺(tái)模架的現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)。在工程施工過(guò)程中，采用了工廠制作、地面拼裝單元整體吊裝工藝，安全快速地完成了整體鋼平臺(tái)模架的安裝。工程實(shí)踐證明，該施工方法安全風(fēng)險(xiǎn)小，可有效加快施工進(jìn)度，為我國(guó)超高層復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系工程的施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。