裝配式混凝土結構施工新型外防護體系研究與應用

沈淺灝

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

2019年，國務院辦公廳轉發住房城鄉建設部《關于完善質量保障體系提升建筑工程品質》的通知，要求大力發展裝配式建筑，推進綠色施工，通過先進技術和科學管理，降低施工過程對環境的不利影響。

近年來，裝配式建筑由工程示范和探索階段，發展至逐步成熟和初具規模的階段。在這期間，現有的傳統腳手架體系已經不能夠適應建筑工業化綠色發展的需要和管理要求。

為提升建筑工業化裝配式結構的綠色施工標準，推行外防護體系模塊化、標準化和工具化，推廣裝配式混凝土結構施工新型外防護體系的應用，深入研究新型防護體系，分析各類防護體系的工藝特點。結合裝配式混凝土結構的施工應用，解決新型防護體系在實際應用中的問題和操作難點，并提出改進方案。同時，提升了新型工具式防護體系的工藝技術和新型外防護體系的適應性，達到高安全性、高效率的應用效果，符合建筑業工業化和綠色發展的目標要求。

1 裝配式混凝土結構專用模塊化工具式防護架

裝配式混凝土結構專用模塊化工具式防護架由三角架及作業平臺和外圍護組成，操作人員可站立在防護架上進行施工作業。

1.1 模塊化工具式防護架形式

模塊化工具式防護架的外側欄桿立桿采用40 mm×4 0 m m×5 m m 鍍鋅方鋼，圍護網采用φ 4 m m@ 30 mm×60 mm菱形孔眼浸塑鋼板網。

在預制構件生產時預留高強螺栓孔，工具式防護架通過M24高強螺栓安裝在預制構件上，隨預制構件吊運至樓層平面。

模塊化工具式防護架與預制構件的連接形式，應適應其所附著的預制構件樣式。預制外墻板處工具式防護架三角架體采用角鋼拼接焊制。三角架結構貼墻設置豎向厚10 mm鋼板背板，上部背板連接橫向槽鋼-及2個M24高強螺栓，下部背板連接豎向及斜向槽鋼，背板均與槽鋼可靠焊接（圖1）。

圖1 預制外墻板與工具式防護架連接

預制陽臺板處的工具式防護架，采用原陽臺板中8個預埋螺母固定外挑方鋼的方式進行有效連接。螺栓以及底部外挑方鋼起主要承重作用，連接處下部空隙需要加厚12 cm墊塊。

與預制凸窗構件連接時，架體穿過窗洞口，通過M24高強螺栓連接在凸窗側面兩端，以便于后期修補（圖2）。

圖2 凸窗位置防護架連接形式

1.2 模塊化工具式防護架安拆工序

配合裝配式混凝土結構標準層的施工流程，研究并制定裝配式混凝土結構專用模塊化工具式防護架的安裝及拆卸流程（圖3），保障操作便捷性及安全性。每棟樓專用工具式防護架共制作2套，按循環流水施工。

圖3 工具式防護架安拆流程

防護架拆除后，需對外墻孔洞進行處理。每道預制墻體上需預留4～6個直徑40 mm的孔洞，后期外葉墻部分可采用特制膠塞配合注漿填充型防水材料（外墻耐候密封膠），原苯板部分可打發泡劑，內葉墻使用微膨脹抗滲性混凝土，共使用3～4道防水抗滲材料。

原苯板部分打發泡劑保證了保溫性能，可規避預留孔洞滲漏冷橋的風險。

1.3 模塊化工具式防護架技術特點

模塊化工具式防護架的主要組成材料不易損壞，周轉次數高，模塊化結構簡單，安裝、拆卸靈活。在預制構件生產前，深化設計必須根據防護架應用需求在預制構件內預埋高強螺桿洞。

另外，施工現場安拆時都需要塔吊進行輔助，存在塔吊使用頻率影響其他工序的可能性，要求現場工序搭接排布合理化。

2 裝配式混凝土結構專用輕型工具式圍擋

裝配式混凝土結構專用輕型工具式圍擋，是單片式結構的新型防護體系。

2.1 輕型工具式圍擋形式

輕型工具式圍擋按外墻裝配式預制墻板平面尺寸定型制作，每塊長度一般不大于3.0 m，單塊圍擋質量較輕，便于工人搬運安裝。每塊圍擋高度1.2 m，滿足安全技術施工要求。材料選用方形鋼管，鋼絲網選用10 mm×10 mm方空鍍鋅網。

作業工人利用在預制墻板內口連接墻板用的豎向連接件，通過M16螺栓固定槽鋼，槽鋼與φ36 mm鋼管焊接，將工具式圍擋套進鋼管，完成與預制墻板的連接（圖4）。

圖4 工具式圍擋與預制墻板連接節點樣式

預制飄窗、陽臺、凸窗及豎向裝飾柱等構件，通過構件上的M20螺栓連接工具式圍擋（圖5）。

圖5 工具式圍擋與其他豎向預制構件的連接節點樣式

2.2 輕型工具式圍擋安拆工序

配合裝配式混凝土結構施工流程，研究制定了輕型工具式圍擋的安拆流程，施工中應嚴格執行，從而有效指導作業人員工作（圖6）。

圖6 工具式圍擋安拆流程

2.3 輕型工具式圍擋技術特點

輕型工具式圍擋具有構造簡單、用料節省的優點，利用預制構件原有的預埋件即可安裝，搭拆便捷，能夠加快施工周期。該防護體系適用于預制混凝土疊合剪力墻結構，在施工應用中，在編制施工方案階段需明確圍擋拆除順序與預制構件吊裝順序。由于圍擋拆除和預制構件吊裝施工交替進行，在未進行拆除及吊裝時，將其存放在臨邊洞口。

另外，事前應進行安全技術交底，操作人員安裝預制構件時應扣好安全帶。

3 裝配式混凝土結構防護與作業一體化升降平臺

為提升裝配式建筑施工現場裝備化和工業化水平，研制并應用了裝配式建筑專用防護作業平臺。

該平臺是集作業與防護于一體的大承載力自升降式高空工作平臺。

3.1 防護與作業一體化升降平臺形式

該平臺可根據建筑外圍尺寸需要進行加長、縮短或增寬，具有較好的適應性。采用齒輪齒條傳動進行升降，具有可靠的電氣和機械安全系統，可隨著建筑物的不斷升高而自行升高。

同時，該平臺搭配自動同步調平技術，具有端部防超力矩保護系統等多重安全保障措施（圖7）。

3.2 防護與作業一體化升降平臺技術特點

1）創新設計雙立柱模塊化雙層作業平臺與可伸縮連接組件，實現了裝配整體式混凝土建筑的雙層同步施工與雙向連續作業[1]。在上層進行預制構件安裝作業的同時，下層可同步進行灌漿作業，交叉作業加快施工進度。外墻打膠作業及外飾面作業可提前排期，提升了施工效率。

圖7 防護與作業一體化升降平臺結構形式

2）載重量提升。操作人員可站立在平臺上進行施工作業，同時可運輸部分材料，提升了操作人員作業的便捷性，降低運輸成本。

3）不規則立面適應性提高。適應立面形式多樣的裝配式建筑，相比傳統防護體系具有明顯優勢。平臺標準節之間采用螺栓連接，操作平臺與機位架之間通過銷軸相連，可進行自由組裝，平臺外側面設置鋼絲網圍護，保障立面適應性。

4）導架標準節懸臂高度提升。附墻裝置需要附在已養護完成的樓層，則標準節懸臂高度必須大于2層層高。考慮預制構件的吊裝工況，操作人員需要進行施工樓層的吊具卸扣工作，結合結構標高圍欄安全高度，作業平臺外圍欄高度設計為1 900 mm。為滿足工況要求，導架標準節懸臂提升至9 m。

4 裝配式混凝土結構施工防護體系對比研究

3種裝配式混凝土結構的專用施工防護體系各具優勢[2-4]：模塊化工具式防護架和輕型工具式圍擋具有結構簡單、加工便捷、安拆靈活、周轉率高的優點，防護與作業一體化升降平臺可覆蓋外裝飾階段施工作業。

將3種裝配式混凝土結構專用施工防護體系及常用的傳統懸挑式腳手架進行對比研究，比對施工工具差異，用以推廣專用防護體系的應用。

3種裝配式混凝土結構防護體系與傳統懸挑式腳手架的應用對比情況如下：

1）傳統懸挑式腳手架。

① 前期策劃階段：避開預制構件上的管線、線盒、套筒位置等進行留洞。

② 安裝階段：樓板上預埋的錨固件位置與預制墻板上留洞位置需對應，精度控制要求高。

③ 拆除階段：施工作業完成后拆除。

④ 施工操作：多名作業人員站立。

⑤ 外墻修補：連墻件穿墻而過與結構剛性連接，或設置在上、下2塊預制墻板之間，防滲漏處理工序復雜。

⑥ 適應結構形式：不能夠適應建筑工業化綠色發展的需要。

2）模塊化工具式防護架。

① 前期策劃階段：需要額外在預制構件內預埋高強螺桿洞。

② 安裝階段：在預制構件堆場內安裝，隨預制構件起吊；安裝時需塔吊輔助。

③ 拆除階段：N+1層預制構件安裝完成后，N層防護架拆除；拆除時需塔吊輔助。

④ 施工操作：防護架體上站2名作業人員。

⑤ 外墻修補：拆除后需對外墻孔洞進行修補。

⑥ 適應結構形式：預制剪力墻結構、預制疊合剪力墻結構。

3）輕型工具式圍擋。

① 前期策劃階段：利用預制構件的原有預埋件。

② 安裝階段：預制構件安裝后、內支模架搭設完成，安裝上層工具式圍擋；安裝時操作人員即可搬運。

③ 拆除階段：隨本層預制構件安裝，逐塊拆除；拆除時工人即可搬運；存在短時臨邊洞口。

④ 施工操作：無作業人員站立。

⑤ 外墻修補：無需修補。

⑥ 適應結構形式：預制疊合剪力墻體系、預制框架結構體系。

4）防護與作業一體化升降平臺。

① 前期策劃階段：附墻裝置預埋件埋在現澆段。

② 安裝階段：升降平臺需要預先升至預制構件吊裝作業面。

③ 拆除階段：外立面裝飾完成后，利用升降平臺自身吊桿拆除附墻裝置及導架標準節。

④ 施工操作：多名作業人員站立。

⑤ 外墻修補：拆除時同步進行外墻裝飾面局部處理。

⑥ 適應結構形式：較普遍地適用于裝配式混凝土結構體系。

5 工程實踐

通過防護體系的比較，將裝配式混凝土結構新型外防護設施應用于工程項目建設中。

5.1 模塊化工具式防護架

將模塊化工具式防護架應用于張江C-11-3地塊項目建設中。該項目位于上海市浦東新區張江板塊，東至川河路、南至榮科路、西至百業路、北至中科路，總建筑面積73 661.51 m2。本項目采用預制剪力墻結構體系，施工時為滿足防護結構組裝簡便及安全防護的施工要求，選用工具式防護架。

該項目預制外墻采用反打面磚技術，在拆除工具式防護架后，預留孔洞修補亦較為簡便。

5.2 輕型工具式圍擋及防護與作業一體化升降平臺

將輕型工具式圍擋應用于上海市浦東新區惠南新市鎮25號單元（宣橋）05-02地塊項目。該項目位于南六公路東側、項文路南側、宣樂路西側。總建筑面積為314 162m2，由16棟高層、9棟多層、31棟別墅以及1棟綜合樓等57棟單體組成。該項目高層單體為地上14層結構，采用預制保溫疊合外掛墻板及預制剪力墻體系。根據其特點，選用的輕型工具式圍擋及防護與作業一體化升降平臺，適應該工程的施工要求。

3種裝配式混凝土結構專用外防護設施在工程實踐中均取得了良好的效果，達到安全施工的作業要求，簡化了外防護體系施工作業流程，縮短了工期。其中，高周轉率節省了材料的使用，達到了高安全性、高效率及綠色施工的目標。

6 結語

本文從結構形式、安拆工序以及技術特點等方面出發，介紹了模塊化工具式防護架、輕型工具式圍擋及防護與作業一體化升降作業平臺這3種形式的新型外防護體系及其具體應用情況。工程實踐表明，這3種新型外防護體系的應用效果均較好，既提高了施工工效，又縮短了施工工期，且能夠適應建筑工業化綠色發展的需要和管理要求，有著良好的推廣和應用前景。

[1] 吳聯定,潘曦,邱迪.裝配式混凝土結構施工應用的導架爬升式工作 平臺[J].建筑機械化,2017,38(4):32-34.

[2] 賴澤榮.超高層建筑施工裝配式安全防護設施設計與應用[J].建筑 施工,2014,36(6):723-725.

[3] 張士興,于大海,張玉品,等.裝配式混凝土結構外墻組合型鋼懸挑防 護架施工技術[J].建筑技術,2019,50(8):931-932.

[4] 曹墨研,闕波,王靜峰,等.裝配式高層住宅施工安全防護體系實測與 分析[J].建筑結構,2019,47(增刊1):863-868.