內縮層附著爬升施工技術分析

趙 斌 源

(山西光信地產有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

近年來，隨著我國城市化建設步伐加快，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提供較好的安全保障，這也是高層建筑施工中需要重點關注的問題[1,2]。作為應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構，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號塔樓的外側設計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層出現內收，這導致第39層～41層周邊出現了空洞，距離達14 m。

2 施工關鍵問題

在該項目中內縮層全鋼爬架附著爬升施工存在以下關鍵問題：按照結構實際要求，第39層和第40層的層高達到了14 m，并且第40層為內縮層，結構周圍形成空洞，這直接導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，結構的內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，這樣會導致工期延長，同時也會增加垂直運輸的負擔。該建筑的內縮部分處于39層，高空作業有較高的風險。若采用這種施工工藝，會導致成本較高，工期也拖延。

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

3 施工工藝分析及步驟

3.1 施工工藝分析

當施工到結構內縮樓層時，需要在內縮樓層的底板安裝預先設計的鋼立柱轉換系統，把原來安裝在樓板的爬架導軌附著支座及爬升的吊掛件固定于鋼立柱，以滿足結構內縮部分鋼爬架的爬升要求[4]。設計的鋼立柱轉換系統由下列部分組成：底部的挑梁、立柱、連系桿件、斜撐、立桿、拉桿、埋件及螺桿等。按照導軌位置進行定位，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行連接，相鄰鋼立柱用連系桿件連接。在鋼立柱的側邊，采用螺栓安裝附著支座及爬升吊掛件，進行全鋼爬架的施工。

3.2 施工步驟

轉換系統的設計；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；對內收樓層進行施工，同時預埋桿件；安裝上部桿件及斜撐；鋼立柱上部附著支座的安設及二次爬升；安裝上一層的附著支座及進行爬升；拆除轉換系統。

4 施工技術方法

4.1 鋼立柱轉換系統

項目中選擇集成式的附著全鋼爬架，該系統包括折疊腳手架、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。在結構最外圍為懸挑板，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。爬架結構構造示意圖如圖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高應當低于桁架，預留出千斤頂調節的高度。

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

4.2 體系各構件的安裝

1)鋼立柱：通過在兩個槽鋼之間設置連接鋼板進行焊接，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。在夾板的下部開設螺栓孔，用于吊掛件的連接。鋼立柱結構構造如圖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。預先將槽鋼、鋼板、鋼夾板進行焊接，組成鋼立柱，鋼立柱的高度需要高出內縮樓層層高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件吊升到內縮樓層的底板，并且調整到導軌對應的方位，將構件的底部挑梁采用螺栓和在結構中預埋的套筒固定。鋼立柱之間通過槽鋼進行水平、斜向的拉結，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)在內縮樓層下一層施工結束后，采用螺栓對鋼立柱底部、中部夾板上固定附著支座，由內縮樓層下一層底板上的爬升吊掛件爬升到防護內縮的結構層，由鋼立柱上的兩個附著支座以及內收樓層下一層底板的附著支座共同分擔荷載。首次爬升示意圖如圖5所示。

2)在全鋼爬架爬升之前，需要預緊提升的鏈條，并查看吊點、吊環、吊索等相關零件，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)在完成相關準備工作后，即可以進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，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)當提升至指定高度后，先把密封板全數密封，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整。定位扣件安裝完成后，即可進行卸載。

5)當各機位卸載結束后，即可進行倒鏈操作，這時將電動葫蘆反向轉動，把電動葫蘆的傳力倒鏈回到升降之前的狀態。完成上述各步驟后，一次升降已經完成，即可關閉設備，對設備進行復檢以備下次使用。

4.4 內縮樓層的施工及埋件處理

在全鋼爬架進行第一次爬升完成后，開始結構內縮樓層的施工。鋼立柱的上部需要安裝附著支座及吊掛件，承擔較大重量。鋼立柱的頂部與主體連接，需要在內縮樓層施工過程中預埋鋼板預埋件，埋件位置需要與導軌及鋼立柱相對應。預埋件結構構造如圖6所示。

4.5 拉桿及斜撐的安裝

待內縮樓層混凝土強度達到10 MPa時，可拆除梁、板構件的側模板，使用拉桿將鋼立柱頂部和結構主體進行連接，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行固定，從吊掛件的連接盒用螺桿固定吊掛件。

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

4.7 后續爬升

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，隨著主體施工進行全鋼爬架的爬升。施工過程中需要注意內縮樓層頂板的臨邊防護問題，直至整個爬架已經離開鋼立柱，鋼立柱轉換體系已經可以拆除。后續爬升示意圖如圖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 結語

通過某實際工程中結構內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鍵難點及施工方法，包括鋼立柱的轉換系統設計、相關各桿件的安裝及爬升過程，相關施工工法可為類似工程提供經驗借鑒。