DOKA液壓爬模系統(tǒng)懸掛點常見問題探討

李劍飛 吳章熙 方 虎 王 俊

1. 中建三局第三建設工程有限責任公司 湖北 武漢 430074；2. 中國建筑股份有限公司阿爾及利亞公司 北京 100025

1 工程概況

阿爾及利亞大清真寺項目位于阿爾及利亞首都阿爾及爾，項目建筑面積400 000 m2，包括宣禮塔、祈禱廳、伊斯蘭學院及文化中心等12座建筑。宣禮塔結構總高264.30 m，建成后將成為世界最高宣禮塔，非洲第一高樓。與常見超高層框架核心筒結構或者筒中筒結構體系不同，宣禮塔結構平面為正方形，4個核心筒分布在塔樓的4個角，4個核心筒之間通過鋼結構斜撐與水平樓板連接成一個整體（圖1）。標準層層高5.85 m，單層面積682 m2。施工作業(yè)面小，工程量較大，施工組織難度較大。

圖1 宣禮塔結構平面（單位：m）

2 模板體系的選擇

因宣禮塔質量要求高，合同要求宣禮塔結構施工采用工具式模板，因此項目模架體系的選擇一開始就準備進行國際招標，重點從歐洲供應商中進行選擇。通過多輪詢標，最終從Doka和Peri兩家模板廠家中選擇了Doka，由其負責宣禮塔整體模板體系的設計、供貨和現(xiàn)場安裝指導。

宣禮塔核心筒施工采用Doka SKE 100 Plus液壓爬模系統(tǒng)，每個核心筒均采用獨立的液壓爬模系統(tǒng)，單獨組織施工（圖2、圖3）。主體結構采用核心筒與水平樓板交替進行施工[1-2]。

圖2 爬模平面布置

圖3 爬模實施現(xiàn)場

3 Doka SKE 100 Plus 液壓爬模系統(tǒng)組成

Doka SKE 100 Plus液壓爬模系統(tǒng)由懸掛點系統(tǒng)、爬架系統(tǒng)、液壓爬升系統(tǒng)、工作平臺系統(tǒng)、大模板系統(tǒng)組成。

3.1 懸掛點系統(tǒng)

懸掛點系統(tǒng)由止動埋件、防水套筒、通用爬錐、定位錐、懸掛梁、嵌入式掛靴和紅頭螺栓等部分組成（圖4）。

止動埋件屬錨固消耗件，用于在混凝土內錨固通用爬錐，其長度有11.5、17.5、32.0、44.0 cm等4種規(guī)格。其中使用長度11.5 cm的止動埋件爬升時，混凝土強度需達到35 MPa，使用長度17.5 cm及以上的止動埋件爬升時，混凝土需強度達到25 MPa。防水套筒用于分離通用爬錐與混凝土，防止混凝土與通用爬錐接觸，便于通用爬錐的周轉，屬消耗件；通用爬錐、定位錐、懸掛靴、紅頭螺栓均可周轉使用。

懸掛點預埋時（圖5），將止動埋件、防水套筒、通用爬錐、紅頭螺栓和定位錐固定在剪力墻的模板上進行預埋。懸掛點距離施工縫及洞口邊緣的最小尺寸為750 mm。

圖4 懸掛系統(tǒng)

圖5 懸掛點預埋

3.2 爬架系統(tǒng)

爬架系統(tǒng)由懸掛插銷、防墜落安全插銷、爬架頭、豎向桿件、支重底座、水平桿件和調節(jié)支撐組成（圖6、圖7）。

圖6 爬架系統(tǒng)3D示意

圖7 爬架系統(tǒng)側視

懸掛插銷插入懸掛靴，作為爬架頭的懸掛支撐點。爬架頭、豎向桿件、支重底座、水平桿和調節(jié)支撐共同組成SKE 100爬架。爬架頭懸掛在懸掛插銷上。爬架的所有豎向、水平向荷載通過爬架頭傳遞到懸掛系統(tǒng)的懸掛梁上；爬架頭掛入懸掛插銷后，在爬架頭上方插入防墜落安全插銷。

3.3 液壓爬升系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要包括爬升導軌、提升裝置、液壓千斤頂、液壓柜、十字分配器、遙控裝置（圖8）。

爬升導軌在爬架爬升過程中，支撐整個爬架的質量，其頂部通過懸掛楔鐵固定在上層的懸掛靴上。爬架爬升時爬升導軌底部支撐靴支撐在墻面上。

提升裝置分為上提升裝置和下提升裝置，分別位于液壓千斤頂?shù)纳喜亢拖虏俊Ｅ郎龝r爬架依靠提升裝置支撐在爬升導軌上。提升裝置單向鎖定機構可鎖定在爬升導軌上，每提升一個行程自動鎖定。液壓千斤頂通過上、下提升裝置的交替運動使爬架能連續(xù)爬升；爬架提升時先提升爬升導軌，導軌固定后，再轉換提升裝置鎖定方向，提升爬架。

宣禮塔結構施工中采用了2臺Doka公司最先進的RL型液壓柜，每臺液壓柜最多可以同時為20個液壓千斤頂提供均勻而同步的動力，每個千斤頂最大許用頂升力為100 kN。

爬升作業(yè)時，液壓系統(tǒng)通過十字分配器將油壓均勻地分配到千斤頂上，保證了每個千斤頂能同步頂升和同步回油。

3.4 工作平臺系統(tǒng)

工作平臺固定在爬架系統(tǒng)上，也為大模板的懸掛提供支撐。宣禮塔爬模架體上設置6個操作平臺，每個操作平臺均有特定的功能（圖9）。

圖8 爬升系統(tǒng)

圖9 工作平臺系統(tǒng)

1）－2層懸掛平臺，用于拆除爬錐和懸掛梁，以及混凝土面修復收尾作業(yè)。

2）－1層懸掛平臺，也是液壓千斤頂所在平臺，用于操作爬升裝置。

3）0層工作平臺，即爬架系統(tǒng)所在平臺，作為鋼筋和模板施工操作平臺。

4）中間平臺位于0層平臺和＋1層平臺之間，用于模板施工。

5）＋1層工作平臺作為懸掛模板的平臺，所有Top50模板單元全部懸掛在＋1層平臺上。同時也作為鋼筋綁扎平臺和澆筑平臺。

6）＋2層平臺為最上一層平臺，用于超長豎向鋼筋施工和鋼結構螺栓緊固作業(yè)。

3.5 大模板系統(tǒng)

宣禮塔采用的Top50大模板系統(tǒng)，由木膠合板、H20木梁、鋼圍檁、對拉螺桿等組成。

4 SKE 100 Plus爬模系統(tǒng)應用問題及解決方法

4.1 爬錐預埋偏差

4.1.1 爬錐整體定位偏差

SKE 100 Plus系統(tǒng)爬錐豎向允許偏差1 cm，水平向允許偏差1.5 cm。如果水平偏差超出了允許范圍，則爬升導軌提升后無法伸入上層的掛靴內，爬升導軌無法固定，爬模無法爬升。

宣禮塔在施工至92.25 m高度時，91.86 m高度有4個爬錐水平偏差5 cm。由于出現(xiàn)偏差的爬錐在內墻上，并無鋼結構。處理方案為在正確的爬錐位置利用水鉆在墻上鉆φ80 mm的穿墻圓孔，放入φ42 mm的鋼管，鋼管周圍用高強度灌漿料灌注密實。用長1 m的8.8級M30高強螺栓代替紅頭螺栓和爬錐，將懸掛梁固定在剪力墻上，作為爬架系統(tǒng)的懸掛點（圖10）。

圖10 爬錐偏差鉆孔處理方案

4.1.2 拆模后爬錐傾斜角度大于2°

Doka SKE 100 Plus爬模系統(tǒng)說明書規(guī)定，爬錐軸線必須與混凝土面成直角，最大角度偏差2°。爬錐傾斜角度過大，在安裝懸掛梁時，紅頭螺栓無法完全擰入爬錐，易造成螺栓脫出爬錐。紅頭螺栓的螺帽不能與懸掛梁緊密接觸，在懸掛梁受力后，紅頭螺栓螺帽局部受力，造成螺栓承受彎矩，易造成螺栓斷裂。以上因素將導致爬架墜落風險增大。

在剪力墻合模時，爬錐及止動埋件固定在模板上，如果爬錐位置有鋼筋阻擋，則會將爬錐碰歪。模板反復周轉使用，也導致模板固定爬錐位置變得薄弱。在澆筑混凝土時，模板變形也是導致爬錐傾斜的原因。

為避免出現(xiàn)爬錐傾斜的問題，在剪力墻模板封閉前，應注意調整爬錐附近的鋼筋，防止鋼筋碰撞爬錐。在模板上安裝爬錐時，模板兩側增加厚2～4 mm的薄鋼板墊片，對模板開孔進行加固。

如果出現(xiàn)爬錐傾斜角度大于2°的情況，則需另外設置懸掛點。新的懸掛點設置可采用4.1.1節(jié)中提到的鉆孔處理方案。在宣禮塔結構施工至22.25 m高度時，21.25 m高度處的外墻上有2個爬錐出現(xiàn)傾斜角度超過2°的情況。由于外墻內部有鋼結構，故無法采用鉆孔處理的方案。此時懸掛模板的＋1層平臺還未安裝。采用在傾斜的爬錐上部1.5 m高度處重新預埋爬錐，待下一段剪力墻澆筑后，再爬升爬架（圖11）。

圖11 增加爬錐處理方案

4.1.3 爬錐冒出混凝土表面

爬錐受力形式為錐體抗剪力，如果爬錐冒出混凝土表面，則抗剪錐體將減小。且由于懸掛梁無法靠緊墻面，在懸掛梁受力后，懸掛梁易向下扭曲，造成紅頭螺栓受彎斷裂，導致爬架墜落的風險增大。

在宣禮塔主體結構施工至109 m高度時，有4個爬錐凸出剪力墻面6 mm。經過Doka公司的力學分析，凸出6 mm在可接受的范圍內。唯一需要采取的措施為防止紅頭螺栓受彎，故需將懸掛梁與墻面之間加墊厚6 mm鋼板，確保懸掛梁與墻之間無縫隙，使得懸掛梁在受力后，不向下扭曲，紅頭螺栓不會承受彎矩。

4.2 爬錐與剪力墻上預留洞沖突處理

宣禮塔施工過程中，存在爬錐位于剪力墻上預留洞內的情況。因這種情況于每層樓均存在，且每層樓的情況均一致，故設計了一種特殊鋼構件，用于在預留洞內固定懸掛系統(tǒng)的懸掛靴。該特殊鋼構件可以周轉使用（圖12）。

圖12 特殊鋼構件安裝在洞口內（正視）

此方案解決了爬錐位于洞口內時，懸掛靴固定的問題。但是此方案對于洞口上緣和下緣的剪力較大，存在安全隱患。故實施時，采用長1 m的8.8級M30螺栓代替紅頭螺桿固定懸掛靴。在墻的另一面設置IPB140雙槽鋼，拉結M30螺桿（圖13）。

圖13 M30高強螺桿代替紅頭螺栓

4.3 剪力墻變薄后爬錐無法安裝處理

宣禮塔23層以上外墻厚度變成600 mm，29層以上外墻厚度變成450 mm。由于外墻內有勁性鋼結構柱，鋼結構柱外混凝土的厚度僅165 mm，部分樓層厚度135 mm。而通過爬錐在使用最短的11.5 cm止動埋件時，最小長度為170 mm。還需考慮到鋼結構安裝允許偏差，鋼結構柱外混凝土厚度不夠，無法安裝長170 mm的懸掛點。原設計為在鋼結構柱上爬錐的位置開洞，使用長32 cm或44 cm的止動埋件穿過鋼結構進行錨固。但是此方案對于鋼結構和爬錐定位點預埋的精度要求太高，允許偏差僅5 mm。現(xiàn)場施工無法達到偏差僅5 mm的要求，故鋼結構上開孔的方案無法實施。為了能夠安裝長170 mm的懸掛點（通用爬錐＋長11.5 cm的止動埋件），在爬錐周圍400 mm范圍內，將剪力墻局部加厚21 mm。

由于剪力墻局部加厚的厚度僅21 mm（模板厚度），在鋼結構外部混凝土厚度僅135 mm的墻上，僅加厚混凝土墻仍然無法安裝長170 mm的懸掛點。因此采用在鋼結構上焊接懸掛點的方式代替爬錐＋止動埋件的懸掛點[3-5]。

5 結語

宣禮塔液壓爬模施工過程常見的問題主要集中在懸掛點上。通過對爬模施工過程中所遇到的問題進行總結，為類似工程的實施提供了參考。Doka SKE 100 Plus爬模系統(tǒng)懸掛點預埋較簡單，預埋件較小，對結構的影響較小；可以根據(jù)結構的造型進行設計，適用范圍較大，具有很高的推廣應用價值。