阻燃型組合式整體提升腳手架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用*

耿 濤 陶云海 黃 滔

1.上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120；2.上海東順建筑工程有限公司 上海 200437

1 工程概況

蘇州月亮灣B-05地塊工程位于蘇州工業(yè)園區(qū)，由1 棟47 層主樓、1 棟3 層裙房以及3 層地下室組成。主樓建筑總高222.80 m，主樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。主樓4層以上為標(biāo)準(zhǔn)層，建筑層高4.20 m，其中18層和33層為設(shè)備、避難層，建筑層高7.80 m，45～47 層建筑層高4.50 m，屋頂機(jī)房層建筑層高6.50 m，本工程主樓標(biāo)準(zhǔn)層單層面積約2 000 m2。

框架結(jié)構(gòu)外輪廓從首層至頂端無(wú)收縮變化，其中南北兩面為直線段，東西兩側(cè)則采用弧形段進(jìn)行過(guò)渡。整體提升腳手架從4層結(jié)構(gòu)施工開(kāi)始安裝，至47層結(jié)構(gòu)施工完畢后拆除，除滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)施工外，7.80 m超高桁架結(jié)構(gòu)層施工則需要著重考慮[1]。圖1為安裝完成的阻燃型組合式整體提升腳手架實(shí)景。

圖1 阻燃型組合式整體提升腳手架實(shí)景

2 阻燃型組合式整體提升腳手架設(shè)計(jì)

1）架體在平面沿結(jié)構(gòu)外輪廓布置一圈形成環(huán)通，在立面從上至下共覆蓋4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層樓層，架體總高度控制在18 m左右。其中最底部為桁架加強(qiáng)層[2]，步高為2 m（圖2），桁架層以上均為標(biāo)準(zhǔn)層，標(biāo)準(zhǔn)層架體每步步高為1.8 m。

圖2 底部桁架加強(qiáng)層

2）新架體采用了全金屬構(gòu)架，整個(gè)架體由φ48 mm鋼管內(nèi)立桿和8#槽鋼外立桿組成豎向受力主框架。外側(cè)圍護(hù)體系和走道板選用阻燃式鍍鋅鋼絲網(wǎng)板，該網(wǎng)板由密目鋼絲網(wǎng)外包角鋼框。角鋼框和主框架通過(guò)螺栓形成可拆卸連接方式。底層桁架增強(qiáng)層的上弦和下弦采用6.3#槽鋼，腹桿采用50 mm×5 mm等邊角鋼（圖3）。

3）架體沿建筑物一圈共設(shè)置40 個(gè)機(jī)位，機(jī)位間最大跨度控制在5.3 m。機(jī)位處設(shè)置100 kN環(huán)鏈?zhǔn)诫妱?dòng)葫蘆，采用動(dòng)力同步系統(tǒng)控制架體的升降，分別設(shè)置總質(zhì)量和單機(jī)質(zhì)量的上下限，當(dāng)任何一機(jī)位發(fā)生超載或欠載時(shí)，均能自動(dòng)報(bào)警并切斷總電源，起到安全保障作用。

圖3 全金屬阻燃式框架體系

4）為防止架體在升降過(guò)程中因懸臂過(guò)高而出現(xiàn)傾覆現(xiàn)象，在每一提升機(jī)位處均必須設(shè)置上下2 道防傾裝置。該防傾裝置由防傾導(dǎo)軌，導(dǎo)向滑輪機(jī)構(gòu)和連接件3 部分組成，防傾導(dǎo)軌為10#工字鋼，其一側(cè)由豎向間距為0.9 m的連接件扣于機(jī)位處豎向主框架的雙立桿上，導(dǎo)向滑輪機(jī)構(gòu)一端固定于建筑物結(jié)構(gòu)層上，一端卡于10#工字鋼的槽內(nèi)，當(dāng)架體作上下升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑輪組與工字鋼之間只能作上下相對(duì)移動(dòng)，從而起到防止架體向外或向內(nèi)傾斜的作用。

3 阻燃型組合式架體安裝

3.1 安裝技術(shù)路線

1）架體所有構(gòu)件在工廠預(yù)制完成后運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)合施工進(jìn)度，安裝過(guò)程分地面組裝和空中拼裝2 個(gè)階段。

2）在結(jié)構(gòu)樓層進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)層施工后開(kāi)始吊裝架體單元，每施工一層，架體安裝一層即2 個(gè)步高，待連續(xù)施工4 個(gè)結(jié)構(gòu)樓層后，架體完成所有拼裝步驟，形成整體提升腳手架體系，跟隨結(jié)構(gòu)施工逐層提升。

3）地面組裝時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地布置和結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，組裝一層，吊運(yùn)一層，拼裝一層，避免因施工場(chǎng)地緊張或工序銜接出現(xiàn)問(wèn)題繼而影響工程總體進(jìn)度。

3.2 安裝流程

在地面進(jìn)行豎向主框架與底部水平桁架安裝，組裝一層→進(jìn)行吊裝→完成首層的拼裝→矯正水平→設(shè)置首層硬拉結(jié)→隨結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行架體的吊裝拼裝→安裝下拉桿并與結(jié)構(gòu)有效固定→隨結(jié)構(gòu)進(jìn)行架體搭設(shè)及硬拉結(jié)→上拉桿固定、安裝電動(dòng)葫蘆及防傾覆裝置→安裝調(diào)試架體同步控制系統(tǒng)，設(shè)置超載上限和欠載下限→利用同步控制系統(tǒng)測(cè)量架體總質(zhì)量與單機(jī)質(zhì)量→聯(lián)合驗(yàn)收合格→機(jī)械檢測(cè)中心檢測(cè)合格→爬升準(zhǔn)備

3.3 地面組裝

1）地面組裝時(shí)，根據(jù)塔吊的吊裝能力，合理劃分每一榀吊裝單元。其中高度方向控制2 個(gè)步高，水平長(zhǎng)度方向控制2 個(gè)機(jī)位間距。

2）逐步安裝豎向主框架，豎向主框架之間用M12的連接螺栓進(jìn)行連接固定，嚴(yán)格控制好豎向主框架的垂直度，同時(shí)控制好腳手架水平平整度。圖4為地面組裝示意。

3.4 空中拼裝

1）將原有非標(biāo)準(zhǔn)層落地腳手架體系先拆至架體安裝樓層標(biāo)高，在上面擱置最底部桁架層組裝單元（圖5）。

圖4 地面組裝單元

圖5 架體空中吊裝和拼裝

2）單位架體落位后，沿長(zhǎng)度方向上由一邊向另一邊逐片拼接每榀單元，將鍍鋅鋼絲網(wǎng)板與外側(cè)圍護(hù)和走道板用M12螺栓連接，將各個(gè)機(jī)位豎向主框架連成整體。

3.5 動(dòng)力提升設(shè)備安裝

1）安裝防傾覆裝置。防傾導(dǎo)軌用U形螺栓與機(jī)位豎向主框架連接固定，防傾導(dǎo)軌必須保持垂直。防傾裝置一頭導(dǎo)向輪卡于防傾導(dǎo)軌內(nèi)，另一頭用M27的穿墻螺栓與建筑物主體連接固定。

2）安裝鋼梁。鋼梁一頭用M27穿墻螺栓與建筑物主體連接，另一頭利用花籃拉桿固定在上層結(jié)構(gòu)體系上。

3）安裝電動(dòng)葫蘆：電動(dòng)葫蘆一頭掛在鋼梁上，另一頭掛在承力托架上。

4 架體升降

4.1 架體的升降技術(shù)路線

根據(jù)層高不同，將架體的升降作業(yè)分成普通標(biāo)準(zhǔn)層和7.8 m超高桁架層區(qū)別對(duì)待，桁架層的架體升降須結(jié)合結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行優(yōu)化。

4.2 升降流程

驗(yàn)收、檢測(cè)合格→檢查各受力點(diǎn)，電動(dòng)葫蘆預(yù)緊情況、防傾裝置、防墜裝置是否齊全→確認(rèn)無(wú)誤，拆除下拉桿固定螺栓和每層硬拉結(jié)→試提升（下降）10 cm→正常提升（下降）→提升（下降）到位后，安裝下拉桿固定螺栓和每層硬拉結(jié)，架體底部封閉，隔離恢復(fù)→驗(yàn)收合格后，交付使用→結(jié)構(gòu)施工

4.3 標(biāo)準(zhǔn)層爬升

1）爬升前的檢查。包括防傾裝置是否安裝到位并且有效可靠；電動(dòng)葫蘆是否預(yù)緊并且處于完全受力狀態(tài)；防墜吊桿是否安裝到位并且有效可靠；腳手架與建筑物之間是否有障礙物存在，如有障礙物應(yīng)及時(shí)拆除；架體上是否有其他荷載存在，如有應(yīng)及時(shí)清理至樓層等。

2）試升降10 cm，觀察附著升降腳手架的運(yùn)行情況是否正常，同時(shí)觀察電動(dòng)葫蘆運(yùn)行情況是否正常、有無(wú)異常聲響。如發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)警示。

3）確認(rèn)無(wú)誤后正式開(kāi)始升降作業(yè)，整個(gè)爬升過(guò)程分為4 個(gè)步驟[3,4]。

步驟一：初始狀態(tài)。最上方結(jié)構(gòu)樓層施工完畢，此時(shí)整體提升腳手體系通過(guò)下拉桿與結(jié)構(gòu)形成可靠連接。

步驟二：預(yù)緊電動(dòng)葫蘆，松開(kāi)下拉桿，完成支撐體系和提升體系受力轉(zhuǎn)換。

步驟三：利用電動(dòng)葫蘆同步提升腳手架。

步驟四：架體提升到位，利用下拉桿與架體連接固定，提升體系與架體支撐體系完成受力轉(zhuǎn)換。

4.4 7.8m超高桁架層升降

4.4.1 施工流程優(yōu)化

由于桁架層的高度達(dá)到了7.8 m，比標(biāo)準(zhǔn)層4.3 m層高高出3.5 m。如通過(guò)增加架體高度的方法滿(mǎn)足該層結(jié)構(gòu)施工需求，勢(shì)必對(duì)架體的受力性能重新分析，同時(shí)每次通過(guò)桁架層的增設(shè)及拆除架體也會(huì)對(duì)工程進(jìn)度和施工安全帶來(lái)影響。因此我們對(duì)桁架層的結(jié)構(gòu)施工流程進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)有針對(duì)性地在通過(guò)桁架層時(shí)，增加架體的臨時(shí)加固、拉結(jié)等一系列安全措施。

1）分段澆筑。將7.8 m高桁架層分2 次3 900 mm澆筑，跟隨結(jié)構(gòu)的分段施工，整體提升腳手架在穿過(guò)此層時(shí)同樣分2 次提升，澆完一段，提升架體，再施工上一段，確保腳手架外圍護(hù)體系始終高于施工作業(yè)樓層面。

2）增加臨時(shí)防傾導(dǎo)軌。為防止架體在爬升過(guò)程中穿越7.8 m層高而產(chǎn)生傾覆，在原有防傾導(dǎo)軌基礎(chǔ)上，在立桿頂端增設(shè)1 道臨時(shí)防傾導(dǎo)軌，確保架體在升降過(guò)程中的垂直度與穩(wěn)定性。

3）搭設(shè)獨(dú)立方架。在桁架層結(jié)構(gòu)樓面對(duì)應(yīng)外圈機(jī)位所在位置用φ48 mm鋼管搭設(shè)獨(dú)立方架，其中立桿橫距0.8 m，縱距0.8 m，步距1.8 m，該獨(dú)立方架端部與桁架層鋼結(jié)構(gòu)作臨時(shí)搭接，另一端與腳手架體系內(nèi)側(cè)立桿相連接，并設(shè)置拋撐進(jìn)行臨時(shí)加固。

4.4.2 施工工況說(shuō)明

由于架體升降原理和標(biāo)準(zhǔn)層基本一致，這里僅針對(duì)爬升過(guò)程中離開(kāi)和進(jìn)入桁架層的特殊工況進(jìn)行說(shuō)明。

1）進(jìn)入桁架層。18層結(jié)構(gòu)樓板施工完成，準(zhǔn)備7.8 m高桁架層及19層施工，架體提升半個(gè)層高即3.9 m，搭設(shè)獨(dú)立方架，增加臨時(shí)防傾裝置，同時(shí)加設(shè)拋撐，確保高懸臂架體不發(fā)生傾覆現(xiàn)象（圖6）。

2）離開(kāi)桁架層。21層結(jié)構(gòu)樓板施工完成，準(zhǔn)備22層結(jié)構(gòu)樓板施工，架體提升到位后，架體底部離開(kāi)18層樓面3.6m，利用獨(dú)立方架與架體增加臨時(shí)拉結(jié)，同時(shí)在架體與樓面空當(dāng)處兜設(shè)安全網(wǎng)（圖7）。

5 阻燃型組合式整體提升腳手架拆除

依照架體的安裝步驟，架體的拆除依然由2 個(gè)階段組成，第1階段為架體的分段空中解體，第2階段為架體的分步地面散拆。

圖6 架體進(jìn)入桁架層工況

圖7 架體離開(kāi)桁架層工況

1）拆除準(zhǔn)備。在施工區(qū)域的樓層面和相對(duì)應(yīng)的地面范圍內(nèi)畫(huà)出警戒范圍，警戒區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁人員進(jìn)出。同時(shí)應(yīng)將架體上的建筑垃圾及零星設(shè)備材料進(jìn)行全面清理。

2）分段拆除的起吊能力，一般以2～3 個(gè)機(jī)位之間的架體作為1 個(gè)吊裝單元，立面上無(wú)需再進(jìn)行分段，按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛞来尾鸪?/p>

3）松開(kāi)螺栓，將外側(cè)圍護(hù)、走道板與豎向框架進(jìn)行分離，考慮到架體最底部螺栓處于封閉的跳空狀態(tài)，為避免破壞式的拆除方式，設(shè)計(jì)時(shí)采用了多功能一體式翻轉(zhuǎn)隔離走道板，翻板打開(kāi)時(shí)，可有足夠的空間拆除螺栓。

4）分段解體后的架體到地面后，應(yīng)水平擱置在枕木或槽鋼上，依次拆除。

6 結(jié)語(yǔ)

阻燃型組合式整體提升腳手架工廠化程度高，架體一次搭設(shè)成型，無(wú)需繼續(xù)占用施工場(chǎng)地，有效解決了施工場(chǎng)地日趨狹小的困境；由于拆裝方便，能節(jié)約大量勞動(dòng)力。與傳統(tǒng)的鋼管附著式提升腳手架相比，全新的阻燃型組合式整體提升腳手架體系將擁有更廣闊的前景。