超高層液壓爬模施工技術(shù)分析

文／龔湘軍 湖南建工集團(tuán)有限公司 湖南長沙 410000

引言：

液壓模板爬升技術(shù)簡稱爬模，是機(jī)械化程度較高的作業(yè)方式之一，極大地解決了超高層建筑施工難題，此技術(shù)不需要高層塔吊，僅依靠附著在導(dǎo)軌上的液壓同步裝置就能實(shí)現(xiàn)架體和操作平臺(tái)的自動(dòng)爬升，具有操作方便、建造工期短、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)高、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，能根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)需求對(duì)多塊爬升模板進(jìn)行組合，協(xié)同作業(yè)，本文主要圍繞此展開詳細(xì)分析。

1、液壓爬模技術(shù)的提出

現(xiàn)如今，隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國建設(shè)進(jìn)程提速，以及為平衡國內(nèi)東西部經(jīng)濟(jì)落差，大力發(fā)展城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)，加快城鎮(zhèn)建設(shè)步伐，大量高墩橋梁、高層樓房等高層建筑應(yīng)運(yùn)而生。伴隨著建筑高度的逐漸增加，對(duì)建筑施工設(shè)備的要求也越來越嚴(yán)苛。傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)難以滿足高層建筑的要求，具有自爬能力的液壓模板爬升技術(shù)逐漸步入大家的視野。

20世紀(jì)80年代，中建一局、三局等企業(yè)開始嘗試使用液壓千斤頂爬模與電動(dòng)絲杠爬模。中建柏利公司于

1996年首次采用6 噸液壓千斤頂、Φ48×3.5 鋼管支撐桿與鋼框膠合板模板，對(duì)廣東公安廳辦公樓的施工項(xiàng)目進(jìn)行爬模。2003年，中建一局在北京LG 大廈工程的核心筒墻體爬模項(xiàng)目中采用了液壓油缸爬模。江都攬?jiān)聶C(jī)械有限公司于2004年研發(fā)的200kN 與100kN 液壓升降千斤頂為液壓爬模帶來了更大的發(fā)展空間，并于次年被中建一局發(fā)展建設(shè)公司的俄羅斯聯(lián)邦大廈工程項(xiàng)目所采用。時(shí)至今日，國內(nèi)的爬模公司在高層建筑項(xiàng)目中都會(huì)優(yōu)先選用液壓油缸爬模。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2017年10月組織編制了《建筑業(yè)10 項(xiàng)新技術(shù)（2017 版）》，其中液壓爬升模板技術(shù)作為模板腳手架新技術(shù)之一，更加凸顯其應(yīng)用推廣的重要性。在液壓爬模被廣泛使用后，為了確保液壓爬模施工技術(shù)做到經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，我國建設(shè)部于2018年發(fā)布關(guān)于爬升模板技術(shù)的修訂版行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即JGJ195-2018《液壓爬升模板工程技術(shù)規(guī)程》，嚴(yán)格規(guī)范了液壓爬模施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為爬模機(jī)設(shè)計(jì)提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。大量工程實(shí)踐表明，在高度 100m 以上的建筑施工中應(yīng)用液壓爬模體系，不僅能夠提高模板周轉(zhuǎn)使用率、減少資源消耗，而且還能提高施工效率和經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)前，我國爬模技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在提高裝備自動(dòng)化，減少操作人員，提升爬模速度和可靠性，建立爬模裝置運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制等方面。力求研發(fā)操作更簡單、質(zhì)量更小的新型模板等。隨著我國對(duì)液壓爬模的不斷應(yīng)用不斷創(chuàng)新，我國液壓爬模將朝著通用化、輕量化與智能化方向不斷發(fā)展。

2、液壓爬模裝置組成與工作流程

2.1 液壓爬模裝置組成

爬模機(jī)主要由架體和操作平臺(tái)、模板系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)四大部分組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 液壓爬升模板結(jié)構(gòu)圖

（1）架體和操作平臺(tái)。架體和操作平臺(tái)主要包括架體、操作平臺(tái)、吊平臺(tái)、安全網(wǎng)、護(hù)欄等。架體分為上、下架體，通過架體掛鉤與附墻支座相連，是承受爬升機(jī)荷載的承重構(gòu)件。操作平臺(tái)分為上、中、下和滯后操作平臺(tái)，主要用于鋼筋綁扎、合模脫模、混凝土澆筑、液壓系統(tǒng)操作等，為工人作業(yè)和物料堆放提供空間。

（2）模板系統(tǒng)。模板系統(tǒng)主要由模板、推模裝置和可調(diào)斜撐等裝置組成，安裝于中操作平臺(tái)。模板系統(tǒng)主要用于合模與退模，通過調(diào)整斜撐角度，實(shí)現(xiàn)混凝土墻面的固定成型。

（3）液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)主要由多油缸同步裝置、導(dǎo)軌、換向機(jī)構(gòu)、防墜爬升器、液壓控制臺(tái)等裝置組成，位于下操作平臺(tái)。通過換向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌與架體互爬，多油缸同步系統(tǒng)為導(dǎo)軌和架體爬升提供動(dòng)力。液壓同步控制系統(tǒng)是液壓控制系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)由多個(gè)液壓執(zhí)行器組成，通過合理的分配各執(zhí)行器流量進(jìn)而控制各執(zhí)行器以相同的速度或位移運(yùn)動(dòng)。

（4）支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)主要由預(yù)埋件、附墻支座、高強(qiáng)度螺栓、承重銷等機(jī)構(gòu)組成。支撐系統(tǒng)與架體和導(dǎo)軌通過附墻支座相連，用于保持爬模機(jī)在停機(jī)、施工、爬升三種工況下附墻支座位置保持不變，是實(shí)現(xiàn)爬模機(jī)爬升的安全保障。

2.2 液壓爬模工作流程

液壓爬升模板技術(shù)，簡稱爬模，其機(jī)械裝置稱為爬模機(jī)。爬模機(jī)依靠預(yù)埋于混凝土墻體的附墻支撐，將自身附著在混凝土墻體上；待新澆筑的混凝土凝固后，爬模機(jī)脫模，以液壓同步控制系統(tǒng)作為動(dòng)力源，通過換向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)架體與導(dǎo)軌互爬，驅(qū)動(dòng)爬模機(jī)進(jìn)行循環(huán)爬升作業(yè)。爬模機(jī)循環(huán)爬升作業(yè)流程如圖2所示，爬升的關(guān)鍵在于采用液壓系統(tǒng)將架體承力點(diǎn)位移升差嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保證架體和操作平臺(tái)高效、平穩(wěn)、安全的爬升至預(yù)定高度。

圖2 液壓爬模機(jī)爬升循環(huán)作業(yè)流程圖

3、實(shí)例探析超高層液壓爬模施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 工程概況

本項(xiàng)目為某綜合體建筑T2 塔樓，塔樓總占地面積約2300m，總建筑面積約15.2 萬m。塔樓主體結(jié)構(gòu)地上69 層，地下5 層，高度為308m，采用勁性鋼骨外框柱＋核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)，墻體采用C40（P10）、C60混凝土；筏板基礎(chǔ)形式，采用C15、C35（P10）混凝土。此塔樓主體結(jié)構(gòu)爬模體系平臺(tái)在外框?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)的超高層建筑施工提供了一種革新的嘗試，實(shí)現(xiàn)了快速、綠色、安全施工生產(chǎn)。

3.2 核心筒液壓爬模系統(tǒng)選擇

T2 塔樓主體結(jié)構(gòu)工程內(nèi)外墻均采用LG-100 型液壓自爬模系統(tǒng)?；炷翂γ尜|(zhì)量達(dá)到清水混凝土效果，同時(shí)爬模架體也可以配合現(xiàn)場噴淋養(yǎng)護(hù)的設(shè)置；非標(biāo)層超過4.5m 時(shí)，爬模架體通過爬升兩次的方式實(shí)現(xiàn)架體的爬升。塔樓主體結(jié)構(gòu)工程中的通長埋件桿均已避開鋼柱，未能避開鋼柱處則采用埋件板的方式施工，埋件板的方式施工與鋼柱不會(huì)產(chǎn)生影響。正常施工過程中，墻體達(dá)到15Mpa后方可爬升，現(xiàn)場利用同條件試塊檢驗(yàn)強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，冬季施工增長較慢的情況下同理。爬模頂層平臺(tái)堆載重物限重為4kN/m。

3.3 核心筒液壓爬模架體安裝

T2 塔樓主體結(jié)構(gòu)工程外墻4 個(gè)面共布置46 榀下架體，內(nèi)墻4 個(gè)內(nèi)腔共布置40 榀下架體。內(nèi)外墻架體在設(shè)計(jì)上都已經(jīng)考慮核心筒門洞變化、梁筋位置和收縮問題，內(nèi)外墻架體可一直爬升至核心筒66 層。如下圖3所示為液壓爬模架體總裝圖。

圖3 液壓爬模架體總裝圖

如下圖4所示為核心筒下架體平面布置圖。下架體上共有3 個(gè)操作平臺(tái)，分別為：主平臺(tái)、液壓操作平臺(tái)、吊平臺(tái)。其中主平臺(tái)主要是物質(zhì)與人員的周轉(zhuǎn)平臺(tái)，模板的合模、退模、校模作業(yè)都會(huì)在主平臺(tái)上完成；液壓操作平臺(tái)主要是提供空間給操作人員控制液壓動(dòng)力裝置與修飾墻面；吊平臺(tái)用來拆卸掛座、通長高強(qiáng)螺桿等循環(huán)倒用配件與修飾墻面，角部平臺(tái)采用一側(cè)平臺(tái)懸挑的方式以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)平臺(tái)的連接。此處平臺(tái)采用H200×200 型鋼，平臺(tái)板采用3mm 厚花紋鋼板。

圖4 核心筒下架體平面布置圖

3.4 核心筒液壓爬模施工要點(diǎn)

3.4.1 平臺(tái)搭設(shè)

T2 塔樓項(xiàng)目在核心筒西北角井筒（即截面左上角）及東南角井筒（即截面右下角）上通過液壓爬模架體搭設(shè)整體大平臺(tái)，以放置布料機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)參考豎向泵管位置后充分考慮架體機(jī)位與架體平臺(tái)的影響，在布置時(shí)架體與平臺(tái)已盡量避開。架體及平臺(tái)板設(shè)置考慮泵管、消防管位置的影響。

3.4.2 塔吊布置

T2 塔樓主體結(jié)構(gòu)核心筒外側(cè)共布置兩部塔吊，在塔吊不斷提升過程中需要在核心筒外墻安裝附墻，塔吊附墻需提前預(yù)埋進(jìn)墻體，部分塔吊埋件位置（斜撐埋件）與架體埋件位置沖突，需在斜撐埋件上開孔以安裝架體埋件。塔吊附墻安裝時(shí)可能會(huì)與爬模架體導(dǎo)軌位置沖突，需在安裝塔吊附墻前將架體導(dǎo)軌抽出，待模板爬升時(shí)再插入導(dǎo)軌進(jìn)行爬升。

3.4.3 爬升工藝

本次采用超高層核心筒、外框“不等高同步攀升”施工工藝，外框梁在核心筒施工時(shí)采取鋼筋接駁器連接及設(shè)置埋抗剪件形式，解決了在混凝土梁板超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中核心筒施工時(shí)的爬模應(yīng)用。為提高施工效率，在爬模體系應(yīng)用前期，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳罨O(shè)計(jì)工作，完成了爬模中鋼模板與鋁合金模板在模數(shù)化領(lǐng)域的完美結(jié)合，達(dá)到了鋼鋁模板同步配合施工，并對(duì)綠色施工生產(chǎn)提供了有效保障。

核心筒施工時(shí)為保證人員、材料、小型機(jī)具在豎向結(jié)構(gòu)中有效運(yùn)輸及施工生產(chǎn)中消防通道的完整性、連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)了爬模在核心筒施工中外爬內(nèi)支的連續(xù)施工，保證了施工生產(chǎn)中安全、消防通道的形成。同時(shí)，為保證爬模區(qū)域混凝土強(qiáng)度增長，T2 塔樓主體結(jié)構(gòu)工程在爬模機(jī)位平臺(tái)上設(shè)置全覆蓋自動(dòng)化噴淋系統(tǒng)。噴淋系統(tǒng)沿爬模覆蓋范圍，并根據(jù)核心筒墻體走向封閉式布置，避免了混凝土養(yǎng)護(hù)盲區(qū)，滿足了超高層施工中混凝土養(yǎng)護(hù)要求。

3.5 核心筒液壓爬模施工效果

該爬模施工不僅保障了施工進(jìn)度，也實(shí)現(xiàn)綠色施工生產(chǎn)，同時(shí)極大的消除了消防安全隱患，有一定推廣應(yīng)用價(jià)值，在綠色施工安全方面提供有力保障。核心筒液壓爬模技術(shù)實(shí)施效果如下表1所示。

表1 核心筒液壓爬模技術(shù)實(shí)施效果

結(jié)語：

綜上所述，現(xiàn)代超高層建筑工程中液壓爬模技術(shù)獲得了廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)的模板腳手架體系相比，其更能適應(yīng)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)外形和施工難度高的建筑。超高層建筑施工中，需根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況合理選擇、安裝液壓爬模裝置，液壓爬模架體附著在建筑主體上，同時(shí)也作為上下施工作業(yè)面的主要通道，在工程質(zhì)量、安全、速度和成本等各方面都有著明顯的優(yōu)越性，可為工程施工創(chuàng)造了綜合效益。