超高層建筑斜立面伸縮式全鋼爬架施工技術(shù)

孫旭軍

中鐵二局集團建筑有限公司 四川 成都 610031

全鋼附著式升降腳手架是用于建筑結(jié)構(gòu)、安裝、裝修施工的外立面防護，以一定高度的腳手架通過與建筑結(jié)構(gòu)外圍的梁、剪力墻、板進行附著，依靠自身的升降設(shè)備，隨著工程結(jié)構(gòu)施工逐層爬升至結(jié)構(gòu)封頂后，再利用塔吊拆除或下降進行外墻裝飾作業(yè)的一種輔助施工外腳手架。

通過查閱文獻[1-2]，全鋼升降平臺在建筑結(jié)構(gòu)垂直立面施工方面的研究及應(yīng)用較廣泛。有文獻[3-4]研究了建筑平面結(jié)構(gòu)呈波浪線形的升降平臺應(yīng)用技術(shù)，但在建筑立面沿高度方向變化呈斜線形的爬架應(yīng)用方面尚無實例。本文通過對全鋼附著式升降腳手架在斜立面豎向結(jié)構(gòu)安裝過程中的研究，重點對異形結(jié)構(gòu)外立面爬架的安裝設(shè)計、安裝方法、提升、伸縮和拆除工藝進行闡述，并在某超高層寫字樓項目中進行了實踐，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

四川出版?zhèn)髅焦こ涛挥诔啥际?，由主樓和裙樓組成。主樓地下4層，地上39層，1層層高6.0 m，2～3層層高5.1 m，4～39層層高4.0 m，其中，15、28層層高5.1 m，39層層高4.05 m，建筑總高度169.15 m，采用鋼筋混凝土框架＋核心筒結(jié)構(gòu)；主樓與裙樓共用地下室，地面以上部分相連接。

高層施工升降平臺連接件附著處混凝土強度等級最低為C30。9層開始部分區(qū)域出現(xiàn)懸挑結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)邊線局部逐層變化（圖1、圖2）。

圖1 斜立面懸挑端剖面示意

圖2 斜立面懸挑端平面示意

2 伸縮式全鋼爬架的應(yīng)用條件分析

1）項目總高度169.15 m，位于成都市中心鹽道街，與小學(xué)、飯店相鄰，屬于市中心繁華區(qū)域，周邊人流、車流密集，安全防護要求高，采用普通懸挑式鋼管腳手架零散部件多，易發(fā)生高空物體打擊等安全事故。

2）采用型鋼懸挑腳手架需懸挑9道，用鋼量大，耗時長，在型鋼懸挑層有降效現(xiàn)象；且綜合成本高，不經(jīng)濟。

3）本項目為超高層辦公樓，外立面無不規(guī)則凸出結(jié)構(gòu)，立面裝飾為玻璃幕墻，適用爬架體系作為防護架。

4）采用全鋼爬架有利于超高層防火安全，大大降低高空火災(zāi)風(fēng)險。

5）采用全鋼爬架有利于提升企業(yè)的社會形象，也是建筑業(yè)十項新技術(shù)推廣應(yīng)用的要求。

3 伸縮式全鋼爬架的應(yīng)用重難點

本工程主樓西南角、東北角外立面豎向造型不規(guī)則，該部位各層自外框柱向外的懸挑長度不一，逐層遞減或遞增，故爬架在此部位為斜向爬升。其中7～10號機位27層以下向外斜向爬升，27層以上向內(nèi)斜向爬升，30～34號機位28層以下垂直向上爬升，28層開始向內(nèi)斜向爬升。附墻導(dǎo)向支座與導(dǎo)軌形成－7°～＋7°角度。

4 伸縮式全鋼爬架的應(yīng)用對策

4.1 爬架平面布置

爬架平面布置滿足JGJ 202—2010《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，結(jié)合工程實際情況，具體布置情況如下：架體寬度0.8 m，直線部分最大支撐跨度4.4 m，轉(zhuǎn)角部位架體外側(cè)距離5.4 m，架體水平懸挑部分最大2.0 m，架體全高與支撐跨度的乘積最大為79.2 m2。經(jīng)安全驗算，以上的爬架平面布置設(shè)計均滿足規(guī)范要求。

4.2 爬架立面設(shè)計

高層施工升降平臺的外防護網(wǎng)最外面是角鋼和方鋼做成的“米”字形骨架，里面設(shè)置1層有較高強度的、孔洞較小的沖孔板固定在邊框上。高層施工升降平臺共5層腳手板，腳手板步高分別為4.0、3.1 m，架體高18 m（圖3）。

架體設(shè)計3個具有承載、升降導(dǎo)向、防墜、防傾功能的附墻固定支座，升降系統(tǒng)為獨立附墻設(shè)置，與導(dǎo)向裝置和防墜裝置分離。每個附墻固定支座內(nèi)都安裝有轉(zhuǎn)輪式防墜器，實現(xiàn)全過程防墜。同時，每個附墻固定支座均安裝有與導(dǎo)軌滑套連接的防傾裝置。鋼爬架采用電腦智能化控制，通過對提升重力的信息采集，經(jīng)計算機進行綜合分析，自動均衡調(diào)整升降速度，當(dāng)超載、欠載15%時報警，超載、欠載30%時停機，實現(xiàn)了全智能化自動控制。

圖3 斜立面升降平臺立面設(shè)計

4.3 機位布置

1）高層施工升降平臺布置情況：首次安裝時共布置48個高層施工升降平臺機位，隨著懸挑長度增加，逐漸增設(shè)機位，最終機位個數(shù)為51個。

2）使用范圍：5～39層。

3）高層施工升降平臺基本概況：架體高度18.0 m，提升動力為7.5 t電動葫蘆，最大跨度4.4 m，操作層架體凈空寬度800 mm，覆蓋層數(shù)4層加半層單排防護。

4）架體結(jié)構(gòu)主要由附墻導(dǎo)座、導(dǎo)軌主框架、架體折疊單元、提升、防墜、防傾、控制等系統(tǒng)組成。附墻支座支撐處混凝土強度等級C30。

5）本工程主體結(jié)構(gòu)施工時使用高層施工升降平臺為施工提供安全防護體系。主體結(jié)構(gòu)施工時布置高層施工升降平臺提升機位51個，架體單元79個。

6）首次安裝預(yù)埋在6層（＋24.10 m），34～48號機位使用三角鐵件懸挑附著，此時平臺使用加寬翻板。9層開始有懸挑結(jié)構(gòu)后，再附著在梁上，恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)翻板。

4.4 安裝工藝

4.4.1 架體單元的組裝及吊裝

架體按爬架機位平面布置圖和架體單元編碼圖進行組裝：從架體轉(zhuǎn)角部位開始，先在地面將架體單元組裝好后逐一吊裝到圖示位置就位，再擰緊各組件連接處的螺栓，確保架體單元整體安全，吊裝過程中應(yīng)理順鋼絲繩并確保架體單元基本保持垂直，最后將連接板及轉(zhuǎn)角處周邊用鋼板網(wǎng)封堵。架體組裝完成后，項目部應(yīng)組織驗收并進行安全測試。重點對倒鏈電動葫蘆提升體系中安全保護裝置及自動控制系統(tǒng)等的安全可靠性能進行檢查測試。

4.4.2 爬架體系的提升

當(dāng)檢查確定各項技術(shù)參數(shù)正常時可進行提升操作。先對結(jié)構(gòu)外立面垂直區(qū)域的架體進行同步提升，再對結(jié)構(gòu)西南角和東北角結(jié)構(gòu)外斜立面部位的架體進行提升，提升過程中利用可伸縮三角形桁架支撐體系調(diào)節(jié)架體角度達到預(yù)設(shè)位置后停止提升，并與垂直立面架體連接成整體。

操作卸荷指令后，提升鏈條將全部放松，如定位裝置連接可靠，則卸荷幾秒內(nèi)即可完成。卸荷完成后應(yīng)斷開傳力鋼絲繩與升降架的連接；所有機位卸荷后，反轉(zhuǎn)操作使倒鏈恢復(fù)到升降前的狀態(tài)。

4.4.3 拆除工藝

先拆除升降平臺內(nèi)的所有提升裝置并吊至地面分類堆放整齊。拆除順序與其組裝順序相反，具體如下：先將鋼絲繩掛在架體單元的吊鉤上并張緊，拆除連接螺栓；將拆除的架體單元逐一吊運至地面并拆除斜撐桿，并將拆下的單元架體分組捆綁，將導(dǎo)軌、螺栓等所有配件清點打包裝車運出現(xiàn)場。

4.4.4 成品保護

架體拆除時必須注意成品保護，嚴禁破壞、污染墻面、樓地面及門窗；拆除后的所有構(gòu)件利用塔吊及時吊到地面指定處，并分類堆碼放整齊；架體折疊單元、導(dǎo)軌等較大構(gòu)件拆除吊離時應(yīng)有保護措施，避免發(fā)生碰撞破壞。

5 伸縮式全鋼爬架的關(guān)鍵技術(shù)控制

5.1 伸縮式預(yù)埋件

本工程第6層結(jié)構(gòu)（＋24.10 m）開始預(yù)留預(yù)埋工作，結(jié)構(gòu)標(biāo)高＋24.10、＋28.10 m的每機位處只預(yù)留附墻固定導(dǎo)向座安裝孔，從結(jié)構(gòu)標(biāo)高32.10 m開始每機位每層均預(yù)留預(yù)埋2個孔，2個孔的水平距離在400 mm左右。

1）應(yīng)嚴格按照機位預(yù)留孔施工圖控制孔位，每層混凝土澆筑前，采用DN40 mm的PVC塑料管預(yù)埋并將兩端封口，防止混凝土進入管內(nèi)而堵塞。

2）當(dāng)主體施工至第9層時，開始預(yù)埋上吊掛件穿墻螺桿孔洞塑料管。

3）固定導(dǎo)向座穿墻螺桿孔洞的預(yù)留位置，應(yīng)該根據(jù)機位平面布置圖上的平面位置及豎直位置（一般在該層結(jié)構(gòu)板底標(biāo)高下100 mm）預(yù)留。安裝穿墻螺栓時，需配備100 mm 100 mm鋼墊板，防止混凝土局部應(yīng)力過大。

5.2 爬升角度調(diào)節(jié)

本工程7～10號機位27層以下向外斜爬，27層以上向內(nèi)斜爬；30～34號機位28層以下直爬，28層開始向內(nèi)爬升。因此，此2處應(yīng)隨著結(jié)構(gòu)變化逐次拆除或加裝一個機位和2.4 m架體單元。具體斜爬辦法如圖4所示。

6 監(jiān)測監(jiān)控

6.1 使用階段監(jiān)測監(jiān)控內(nèi)容

1）除對垂直面架體的垂直度和操作平臺的水平度進行監(jiān)測外，還應(yīng)重點對斜立面部位的架體傾斜角度加強監(jiān)控，確保架體始終與結(jié)構(gòu)外立面的斜度保持平行，角度在設(shè)計允許偏差之內(nèi)。

圖4 斜立面懸挑段爬架提升軌跡示意

2）對斜立面角度變化樓層的連接件進行變形監(jiān)測。

3）監(jiān)測鋼絲繩有無磨損及架體各操作層的施工荷載。

4）監(jiān)測架體提升和下降時的機位同步性，控制意外施加的荷載。

6.2 提升階段及提升后階段的監(jiān)測監(jiān)控內(nèi)容

架體提升過程中采用了先進的荷載同步自動控制系統(tǒng)進行荷載同步控制，使用荷載自動控制器實現(xiàn)架體提升過程中荷載變化全過程的實時監(jiān)控。采集重力傳感器的數(shù)據(jù)對各提升點進行實時監(jiān)測、實時報警（荷載超出初始荷載15%）、實時停機（荷載超出初始荷載30%），有效地保證了高層施工升降平臺提升的同步性，確保了架體升降過程的受力均衡和安全性能。

架體提升后，還應(yīng)監(jiān)測以下內(nèi)容：監(jiān)測架體是否提升到指定高度；提升后各層翻板是否重新封閉；做好每層提升的監(jiān)測監(jiān)控記錄。

7 結(jié)語

本工程通過設(shè)計一種可伸縮式三角形桁架支撐結(jié)構(gòu)及對不同樓層機位布置進行調(diào)整，成功解決了全鋼爬架在斜立面的爬升難題，安全高效地解決了超高層斜立面建筑施工的安全防護問題，為同類工程項目施工提供了參考。