內(nèi)縮層附著爬升施工技術(shù)分析

趙 斌 源

(山西光信地產(chǎn)有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

近年來，隨著我國城市化建設(shè)步伐加快，城市中的高層及超高層建筑層出不窮。在高層建筑施工過程中，需要為建筑外防護架系統(tǒng)提供較好的安全保障，這也是高層建筑施工中需要重點關(guān)注的問題[1,2]。作為應(yīng)對方法之一的爬架便是較好的選擇，目前在高層建筑施工中應(yīng)用也極為廣泛。

1 項目概況

某超高層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上共55層，總建筑高度266.5 m。在該建筑施工中，外圍腳手架計劃選取集成式升降操作平臺，在1號塔樓的外側(cè)設(shè)計4組44榀主框架。由于該塔樓39層和40層的層高較大，且在40層出現(xiàn)內(nèi)收，這導(dǎo)致第39層～41層周邊出現(xiàn)了空洞，距離達(dá)14 m。

2 施工關(guān)鍵問題

在該項目中內(nèi)縮層全鋼爬架附著爬升施工存在以下關(guān)鍵問題：按照結(jié)構(gòu)實際要求，第39層和第40層的層高達(dá)到了14 m，并且第40層為內(nèi)縮層，結(jié)構(gòu)周圍形成空洞，這直接導(dǎo)致鋼爬架無法順利爬升，給施工造成很大的困難。如果選擇一般的施工工藝，結(jié)構(gòu)的內(nèi)縮部分則通過懸挑腳手架方法，全鋼爬架需要拆除后再重新安裝，這樣會導(dǎo)致工期延長，同時也會增加垂直運輸?shù)呢?fù)擔(dān)。該建筑的內(nèi)縮部分處于39層，高空作業(yè)有較高的風(fēng)險。若采用這種施工工藝，會導(dǎo)致成本較高，工期也拖延。

在上述情況下，施工技術(shù)部創(chuàng)新一種鋼立柱轉(zhuǎn)換體系，把原先安裝在樓板上的爬架導(dǎo)軌附著支座和爬架吊掛件安裝在鋼立柱上，實現(xiàn)全鋼爬架在內(nèi)收樓層的爬升。在該方案中，需要對架體整個爬升過程中的受力狀態(tài)進(jìn)行分析，確保設(shè)計安全富余、保證爬升過程中架體的安全性成為施工過程的關(guān)鍵問題[3]。

3 施工工藝分析及步驟

3.1 施工工藝分析

當(dāng)施工到結(jié)構(gòu)內(nèi)縮樓層時，需要在內(nèi)縮樓層的底板安裝預(yù)先設(shè)計的鋼立柱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，把原來安裝在樓板的爬架導(dǎo)軌附著支座及爬升的吊掛件固定于鋼立柱，以滿足結(jié)構(gòu)內(nèi)縮部分鋼爬架的爬升要求[4]。設(shè)計的鋼立柱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由下列部分組成：底部的挑梁、立柱、連系桿件、斜撐、立桿、拉桿、埋件及螺桿等。按照導(dǎo)軌位置進(jìn)行定位，采用螺栓將鋼立柱底部固定于樓板的組合鋼梁，立柱的中部、頂部采用拉桿和主體進(jìn)行連接，相鄰鋼立柱用連系桿件連接。在鋼立柱的側(cè)邊，采用螺栓安裝附著支座及爬升吊掛件，進(jìn)行全鋼爬架的施工。

3.2 施工步驟

轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計；安裝鋼立柱、底部斜撐、連系桿件、挑梁等；鋼立柱下部、中部附著支座首次爬升；對內(nèi)收樓層進(jìn)行施工，同時預(yù)埋桿件；安裝上部桿件及斜撐；鋼立柱上部附著支座的安設(shè)及二次爬升；安裝上一層的附著支座及進(jìn)行爬升；拆除轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

4 施工技術(shù)方法

4.1 鋼立柱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

項目中選擇集成式的附著全鋼爬架，該系統(tǒng)包括折疊腳手架、支撐部分、提升單元、控制部分以及防止墜落裝置等，架體高度為19 m。在結(jié)構(gòu)最外圍為懸挑板，通過安裝挑梁，在挑梁上安裝爬升支座及吊掛件，以完成全鋼爬架的爬升施工。爬架結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖如圖1所示。

牛腿及斜撐的焊縫按照一級焊縫施工，在滑移軌道上布置滑移車架時，需要注意車架面的標(biāo)高應(yīng)當(dāng)?shù)陀阼旒埽A(yù)留出千斤頂調(diào)節(jié)的高度。

由于樓層的內(nèi)縮，導(dǎo)致無法采用槽鋼挑梁來設(shè)置附著支座進(jìn)行爬架爬升。在施工中，通過在內(nèi)縮樓層的底板安裝鋼立柱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，把原先布置在樓板上的爬架導(dǎo)軌附著支座及吊掛件固定在鋼立柱上。鋼立柱轉(zhuǎn)換體系由挑梁、鋼立柱、連系桿件、斜撐、螺桿等構(gòu)成。在鋼立柱的底部通過螺栓固定于組合鋼梁，并依據(jù)導(dǎo)軌的位置進(jìn)行定位，立柱的中間及上部采用拉桿與主體拉結(jié)，同時鋼立柱之間采用連系桿件相互拉結(jié)。在鋼立柱的側(cè)面通過螺栓固定附著爬升的支座及吊掛件，進(jìn)行全鋼爬架在內(nèi)縮樓層的爬升。鋼立柱系統(tǒng)的構(gòu)造如圖2所示。

4.2 體系各構(gòu)件的安裝

1)鋼立柱：通過在兩個槽鋼之間設(shè)置連接鋼板進(jìn)行焊接，并在鋼立柱的上部、中部及下部均焊接鋼夾板，在夾板中間開出螺栓孔，用于附著支座的固定。在夾板的下部開設(shè)螺栓孔，用于吊掛件的連接。鋼立柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖3所示。

2)底部挑梁、斜撐、連系桿件等：在全鋼爬架爬升過程中使用的槽鋼挑梁，底部的斜撐及連系桿件均為槽鋼。預(yù)先將槽鋼、鋼板、鋼夾板進(jìn)行焊接，組成鋼立柱，鋼立柱的高度需要高出內(nèi)縮樓層層高1 m。為了施工更加方便，在吊升時提前把鋼立柱、挑梁及斜撐進(jìn)行焊接。

通過正常安裝在樓板上的吊掛件將全鋼爬架爬升到便于內(nèi)縮層往下一層施工的高度，通常這一高度高出頂板板面1.5 m，本項目中考慮到鋼立柱的安裝問題，將其爬升到高出頂板板面4.5 m的位置。在內(nèi)縮層的下一樓層施工完成時，把前述鋼立柱、挑梁及斜撐焊接一體的構(gòu)件吊升到內(nèi)縮樓層的底板，并且調(diào)整到導(dǎo)軌對應(yīng)的方位，將構(gòu)件的底部挑梁采用螺栓和在結(jié)構(gòu)中預(yù)埋的套筒固定。鋼立柱之間通過槽鋼進(jìn)行水平、斜向的拉結(jié)，槽鋼與鋼立柱之間采用焊接連接方式。鋼立柱、挑梁及斜撐安裝如圖4所示。

4.3 第一次爬升

1)在內(nèi)縮樓層下一層施工結(jié)束后，采用螺栓對鋼立柱底部、中部夾板上固定附著支座，由內(nèi)縮樓層下一層底板上的爬升吊掛件爬升到防護內(nèi)縮的結(jié)構(gòu)層，由鋼立柱上的兩個附著支座以及內(nèi)收樓層下一層底板的附著支座共同分擔(dān)荷載。首次爬升示意圖如圖5所示。

2)在全鋼爬架爬升之前，需要預(yù)緊提升的鏈條，并查看吊點、吊環(huán)、吊索等相關(guān)零件，對星輪防墜落附墻支座、密封板、使用工具、架子配件等也需要進(jìn)行檢查，對檢查中存在的問題及時整改，直至滿足提升要求。

3)在完成相關(guān)準(zhǔn)備工作后，即可以進(jìn)行集成式升降操作平臺的提升工作，在提升過程中若無故障報警等問題，可以一次提升到指定位置。提升采用環(huán)鏈電動葫蘆作為動力裝置，該動力裝置采用鏈條傳力，升降速度的偏差較小，傳力清晰合理，可以避免打滑問題的出現(xiàn)，一次行程的距離也較長。該項目中選用的是單次提升行程5 m的環(huán)鏈電動葫蘆，這樣可以避免升降過程的來回運動，降低誤差。

4)當(dāng)提升至指定高度后，先把密封板全數(shù)密封，隨后再安裝定位的扣件。若安裝時部分定位扣件高度偏高，可以通過墊高件作出調(diào)整。定位扣件安裝完成后，即可進(jìn)行卸載。

5)當(dāng)各機位卸載結(jié)束后，即可進(jìn)行倒鏈操作，這時將電動葫蘆反向轉(zhuǎn)動，把電動葫蘆的傳力倒鏈回到升降之前的狀態(tài)。完成上述各步驟后，一次升降已經(jīng)完成，即可關(guān)閉設(shè)備，對設(shè)備進(jìn)行復(fù)檢以備下次使用。

4.4 內(nèi)縮樓層的施工及埋件處理

在全鋼爬架進(jìn)行第一次爬升完成后，開始結(jié)構(gòu)內(nèi)縮樓層的施工。鋼立柱的上部需要安裝附著支座及吊掛件，承擔(dān)較大重量。鋼立柱的頂部與主體連接，需要在內(nèi)縮樓層施工過程中預(yù)埋鋼板預(yù)埋件，埋件位置需要與導(dǎo)軌及鋼立柱相對應(yīng)。預(yù)埋件結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖6所示。

4.5 拉桿及斜撐的安裝

待內(nèi)縮樓層混凝土強度達(dá)到10 MPa時，可拆除梁、板構(gòu)件的側(cè)模板，使用拉桿將鋼立柱頂部和結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行連接，拉桿主體之間采用焊接方式連接，鋼立柱的中部采用斜撐和主體的預(yù)埋件焊接連接。

4.6 第二次爬升

采用螺桿把鋼立柱中部附著支座下面的連接孔和吊掛件連接盒進(jìn)行固定，從吊掛件的連接盒用螺桿固定吊掛件。

設(shè)置完成鋼立柱的上部附著支座后，采用中間的吊掛件進(jìn)行爬架的第二次爬升，把全鋼爬架提升到內(nèi)縮層的上一層，由鋼立柱上的附著支座承受重量?？紤]到架體的懸臂高度較高，需要在內(nèi)縮層上層位置提前預(yù)埋拉結(jié)的鋼管。二次爬升示意圖如圖7所示。

4.7 后續(xù)爬升

在下一層樓板施工過程中正常安裝支座及吊掛件，配合附著支座，隨著主體施工進(jìn)行全鋼爬架的爬升。施工過程中需要注意內(nèi)縮樓層頂板的臨邊防護問題，直至整個爬架已經(jīng)離開鋼立柱，鋼立柱轉(zhuǎn)換體系已經(jīng)可以拆除。后續(xù)爬升示意圖如圖8所示。

4.8 拆除工作

爬架離開鋼立柱之后，即可開始鋼立柱拆除工作。拆除時先拆除各連系桿件、拉桿、斜撐等，隨后再拆除鋼立柱、底部挑梁及底部的斜撐。

5 結(jié)語

通過某實際工程中結(jié)構(gòu)內(nèi)縮樓層全鋼爬架附著爬升的案例，闡述了此類工程施工的關(guān)鍵難點及施工方法，包括鋼立柱的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計、相關(guān)各桿件的安裝及爬升過程，相關(guān)施工工法可為類似工程提供經(jīng)驗借鑒。