建筑電梯井道施工防護(hù)設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用

趙 濤

甘肅第七建設(shè)集團股份有限公司 甘肅 蘭州 730000

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，居民住宅及公共建筑高度不斷攀升，施工的難度也不斷增加，高層及超高層建筑的安全防護(hù)也逐漸成為了建筑工程中又一主要難題。

在高層及超高層建筑施工中，電梯井道施工作業(yè)過程中，安全防護(hù)措施、質(zhì)量管理控制、施工進(jìn)度是影響項目整體的三大要素。然而，由于電梯井道的特殊位置及其安全、質(zhì)量控制的特殊性，電梯井道的防護(hù)一直是施工難點、安全控制難點、事故高發(fā)點，進(jìn)而成為許多建筑施工企業(yè)安全防護(hù)的控制重點。

目前，國內(nèi)高層建筑電梯井道已出現(xiàn)了多種施工設(shè)備，但是大多數(shù)施工企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行施工，在施工過程中存在安全防護(hù)困難、安全性較差、人工成本高、施工效率低、模板支設(shè)困難等一系列問題。

本文針對蘭州市某建筑工程，提出了一種施工速度快，操作方便、快捷，具有防護(hù)功能且能為模板提供支撐，模板拆除便捷的高層電梯井施工設(shè)備——高層電梯井頂升模架體系，并對其研發(fā)過程、研發(fā)內(nèi)容以及應(yīng)用效果進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為國內(nèi)高層建筑電梯井道施工防護(hù)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用提供了參考。

1 工程概況

中海海富房地產(chǎn)開發(fā)有限公司項目建設(shè)地點位于蘭州市七里河區(qū)民樂路以北，蘭州市西客站以南。本工程分為東西2個地塊，西地塊由2棟二類高層住宅樓、4棟一類高層住宅樓、1棟商業(yè)及大底盤地下車庫組成；東地塊由2棟二類高層住宅樓、5棟一類高層住宅樓、1棟幼兒園及大底盤地下車庫組成。

本項目工程1#樓使用高層電梯井頂升模架體系。1#樓建筑主體高度為99.80 m，地上31層，1層層高為3.10 m，2～31層層高為2.9 m，建筑高度99.80 m，地下2層，地下1層層高為5.7 m，地下2層層高為3.5 m。

建筑定性為一類高層住宅和公建組合建筑。1#樓總建筑面積27 835.71 m2，其中地上建筑面積25 642.10 m2，地下建筑面積2 193.61 m2。1#樓設(shè)置消防電梯和普通電梯，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 項目工程1#樓電梯設(shè)置明細(xì)

2 高層電梯井頂升模架體系簡介

高層電梯井頂升模架體系是一種新型施工防護(hù)設(shè)備，將液壓提升系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、模板體系、防護(hù)裝置靈活地連接為一個整體。模板安裝、拆除時無需單獨拆除，可隨液壓提升系統(tǒng)整體提升[1-2]。

高層電梯井頂升模架體系隨建筑物的主體施工逐層進(jìn)行爬升，爬升過程中穩(wěn)定性強，模板安拆方便、快捷，可實現(xiàn)安全、快捷的施工理念。有效杜絕傳統(tǒng)高層建筑電梯井道內(nèi)剪力墻模板施工和安全防護(hù)的弊端，實現(xiàn)了高層建筑電梯井道內(nèi)剪力墻機械化、智能化施工，提高了施工的安全性與可靠性。

高層電梯井頂升模架體系分為上、下2個部分，包括底部支撐機構(gòu)、豎向液壓裝置、上部支撐機構(gòu)、模板支撐裝置和控制系統(tǒng)等機構(gòu)，底部支撐機構(gòu)和上部支撐機構(gòu)之間通過豎向液壓裝置連接，豎向液壓裝置用于頂升上部支撐機構(gòu)及提升底部支撐機構(gòu)，上部支撐機構(gòu)的頂部設(shè)置模板支撐裝置用于模板的支設(shè)，模板安裝在模板支撐裝置外周并可以進(jìn)行拆卸，適用于多種材質(zhì)的模板，豎向液壓裝置、上部支撐機構(gòu)和底部支撐機構(gòu)形成聯(lián)動系統(tǒng)并采用電動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3 高層電梯井頂升模架體系構(gòu)成

高層電梯井頂升模架體系主要由主體結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置這5個部分組成。高層電梯井頂升模架體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高層電梯井頂升模架體系結(jié)構(gòu)示意

3.1 主體結(jié)構(gòu)

高層電梯井頂升模架體系主體結(jié)構(gòu)包括底部支撐結(jié)構(gòu)、上部支撐結(jié)構(gòu)、豎向液壓裝置、導(dǎo)向桿等構(gòu)件。底部、上部支撐結(jié)構(gòu)根據(jù)項目井道尺寸進(jìn)行設(shè)計，本項目設(shè)計尺寸均為1 900 mm×1 900 mm，底部、上部支撐結(jié)構(gòu)均安裝4個牛腿梁作為升降支撐點并通過橫向液壓裝置進(jìn)行伸縮控制，底部、上部支撐結(jié)構(gòu)通過豎向液壓裝置進(jìn)行連接，形成高層電梯井頂升模架體系主體結(jié)構(gòu)。上部支撐結(jié)構(gòu)與模板支撐結(jié)構(gòu)連接。

在實際施工中，高層電梯井頂升模架體系豎向液壓裝置的高度隨建筑物層高進(jìn)行設(shè)計，適用范圍為2.9～5.2 m，可滿足不同層高的民用建筑、公用建筑電梯井道的主體施工與防護(hù)，使用范圍較廣。

3.2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)包括豎向主油缸、水平油缸、液壓管路及液壓操作控制系統(tǒng)。豎向主油缸上下分別與底部支撐結(jié)構(gòu)、上部支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，作為高層電梯井頂升模架體系的動力系統(tǒng)，為其升降提供動力。

水平油缸設(shè)置在底部、上部支撐結(jié)構(gòu)中，每個支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置4個，分別與4個牛腿梁進(jìn)行連接，控制牛腿梁的伸縮運動。

3.3 模板系統(tǒng)

模板、模板支撐結(jié)構(gòu)、人工操作平臺等構(gòu)件構(gòu)成模板系統(tǒng)。模板可使用木模板、全鋼大模板、鋁合金模板等，選用種類廣泛[3-5]。

本項目工程采用鋁合金模板，可以根據(jù)工程實際進(jìn)行模塊化組裝施工，實現(xiàn)多次周轉(zhuǎn)使用且混凝土成形質(zhì)量較好，電梯井道主體結(jié)構(gòu)表面可實現(xiàn)免抹灰，綜合效益較為突出。

3.4 控制系統(tǒng)

高層電梯井頂升模架體系采用液壓智能操作控制系統(tǒng)，將整個液壓系統(tǒng)連接為一個整體，通過液壓自動調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的同步性，利用遠(yuǎn)程控制手柄可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)一步提高了遠(yuǎn)距離傳輸?shù)目煽啃裕ＷC了混凝土質(zhì)量和安全質(zhì)量。

3.5 安全防護(hù)裝置

高層電梯井頂升模架體系配套安裝專業(yè)防護(hù)裝置及安全裝置，由機械防護(hù)與系統(tǒng)控制這2個部分組成。機械防護(hù)方面，底部、上部支撐結(jié)構(gòu)均采用花紋鋼板進(jìn)行全封閉，支撐結(jié)構(gòu)配套四周安裝防護(hù)翻板進(jìn)行防護(hù)作業(yè)，實現(xiàn)全過程的安全防護(hù)，防止高空墜物；系統(tǒng)控制方面，在高層電梯井頂升模架體系使用中，通過液壓智能操作控制系統(tǒng)實現(xiàn)上下牛腿梁互相自鎖，提升高層電梯井頂升模架體系的安全性。

4 高層電梯井頂升模架體系施工方法

4.1 支撐孔預(yù)留

在澆筑電梯井主體結(jié)構(gòu)，在墻面上逐層預(yù)留2個300 mm×300 mm的方形孔，作為高層電梯井頂升模架體系牛腿梁的支撐孔洞，孔洞間距為400 mm，并以電梯井道墻面軸線對稱。

4.2 組裝底部支撐機構(gòu)

底部支撐機構(gòu)包括底梁、底架、橫梁和牛腿梁。底梁安裝在底架的兩端部，牛腿梁置于底梁內(nèi)，液壓系統(tǒng)的水平油缸液壓桿一端與牛腿梁通過螺栓固定連接，水平油缸的液壓缸筒與底梁螺栓固定連接；底架安裝在橫梁的固定槽內(nèi)，橫梁的頂部安裝機架，豎向液壓裝置的底部與底部支撐機構(gòu)固定連接。底部支承機構(gòu)主體結(jié)構(gòu)軸測圖如圖2、圖3所示。

圖2 底部支承機構(gòu)主體結(jié)構(gòu)軸測圖

圖3 底部支承機構(gòu)主體結(jié)構(gòu)圖側(cè)視圖

4.3 安裝豎向液壓裝置

在組裝好底部支撐機構(gòu)后，通過使用起重機械吊裝豎向液壓裝置并使用螺栓固定。

4.4 安裝上部支撐機構(gòu)

按照圖紙組裝上部支撐機構(gòu)，將組裝好的上部支撐機構(gòu)利用起重機械吊裝在豎向頂升液壓裝置的頂部，完成高層電梯井頂升模架體系主體的安裝。

4.5 安裝導(dǎo)向桿

在上部支撐機構(gòu)和底部支撐機構(gòu)上分別焊接導(dǎo)向座，然后將導(dǎo)向軸安裝在2個導(dǎo)向座之間，并將導(dǎo)向軸的底部與下部導(dǎo)向座連接為一個整體，完成導(dǎo)向桿的安裝工作。

4.6 安裝模板支承裝置及模板

安裝模板支承裝置，將模板支承裝置安裝在上部支撐機構(gòu)上，使用螺栓進(jìn)行固定，然后吊裝模板，將模板組拼完整，調(diào)至收縮狀態(tài)。

4.7 進(jìn)行電路安裝及調(diào)試

待所有主體安裝完畢后，安裝控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的電機，添加液壓油，并連接線路；安裝后進(jìn)行調(diào)試，使豎向頂升液壓裝置到位，調(diào)試合格后連接內(nèi)外模板并進(jìn)行模板固定加強，等待進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。

4.8 電梯井道施工

澆筑一層混凝土后，將模板拆除，利用滑動吊鉤將模板向內(nèi)收縮，然后收縮上部支撐機構(gòu)的4個牛腿梁，啟動豎向液壓裝置將上部支撐機構(gòu)頂升到下一層，頂升到位后伸出牛腿梁；然后收縮底部支撐機構(gòu)的4個牛腿梁，啟動豎向液壓裝置，將底部支撐機構(gòu)整體提升1層后伸出牛腿梁；利用滑動吊鉤將模板向外滑動，滑動到施工位置，將模板支承固定，進(jìn)行下一層主體施工。

施工過程中，高層電梯井頂升模架體系施工相對位置如圖4所示。

圖4 高層電梯井頂升模架體系施工相對位置

4.9 拆除

循環(huán)重復(fù)電梯井道施工步驟，直至完成整個建筑物電梯間主體施工后，進(jìn)行拆除。

5 高層電梯井頂升模架體系的技術(shù)特點

1）安裝方便，操作簡單。高層電梯井頂升模架體系經(jīng)一次性組裝完畢后，無需重復(fù)拆裝，配合使用無線控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，操作簡單，替代了傳統(tǒng)施工中人工進(jìn)行腳手架搭設(shè)、模板的安拆工作，降低了人工成本[6]。

2）防護(hù)嚴(yán)密，安全性高。高層電梯井頂升模架體系根據(jù)工程實際進(jìn)行設(shè)計加工，配套安裝專業(yè)防護(hù)裝置及安全裝置，實現(xiàn)高層電梯井頂升模架體系上下層互相自鎖控制，保證高層電梯井頂升模架體系的穩(wěn)定性和安全性，安全控制點較少，安全性高。

3）機械化施工，文明施工形象好。高層電梯井頂升模架體系機械化施工，解決傳統(tǒng)腳手架安拆復(fù)雜、模板安裝不便、井道內(nèi)垃圾不易清除等問題，文明施工形象好。

4）重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，綠色環(huán)保。由于電梯井道的尺寸相對較為固定，高層電梯井頂升模架體系可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，可有效提高模板的利用率和施工效率，符合國家綠色施工節(jié)能、節(jié)材低碳環(huán)保的要求。

5）遠(yuǎn)程控制，方便快捷。高層電梯井頂升模架體系采用PLC技術(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的編程，采用智能操作控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程無線液壓系統(tǒng)自動控制，提高液壓系統(tǒng)同步性，進(jìn)一步提升工程質(zhì)量。

6 應(yīng)用效果

6.1 經(jīng)濟效益

與傳統(tǒng)的電梯井道施工方法相比較，按本施工設(shè)備進(jìn)行電梯井的施工，可實現(xiàn)電梯井施工的自動化和機械化，降低施工風(fēng)險，減少施工和管理人員的成本，提高施工的安全性，人工成本可降低35%，電梯井道施工工期可縮短1/3。

以本項目工程施工總承包工程為例，高層電梯井頂升模架體系采用租賃形式，設(shè)備的租賃價為60元/m2，人工為施工單位自行配置。而使用傳統(tǒng)木模板的包干價（包模板、方木、支撐等）以投影面積計算為52元/m2，相比傳統(tǒng)木模板，使用高層電梯井頂升模架體系省去了抹灰工序，其成本為27.8元/m2。

項目工程1#樓高層電梯井頂升模架體系應(yīng)用經(jīng)濟效益分析詳見表2。

表2 項目工程1#樓高層電梯井頂升模架體系應(yīng)用經(jīng)濟效益分析

6.2 社會效益

高層電梯井頂升模架體系施工防護(hù)設(shè)備無需在電梯井內(nèi)部從底到頂搭設(shè)腳手架，簡化了電梯井操作平臺的施工工藝，節(jié)省了租賃器材用量，降低了租賃成本；在施工層設(shè)有操作平臺，便于管理人員對模板安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查驗收；電梯井內(nèi)側(cè)模板拆除后可隨高層電梯井頂升模架體系整體提升，省時省力。

因此，該高層電梯井頂升模架體系施工防護(hù)設(shè)備具有提高安全防護(hù)性能、質(zhì)量管理能力以及施工進(jìn)度的優(yōu)點。同時，可有效提升施工企業(yè)高層建筑文明施工形象，實現(xiàn)循環(huán)利用，符合國家循環(huán)經(jīng)濟的要求。

7 結(jié)語

1）與傳統(tǒng)的施工方法相比，高層電梯井頂升模架體系施工防護(hù)設(shè)備施工方便、施工質(zhì)量好、安全性能高、施工文明形象好，具有一定的先進(jìn)性。

2）高層電梯井頂升模架體系施工防護(hù)設(shè)備能夠完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的腳手架與模板施工，可達(dá)到預(yù)期的施工效果和施工預(yù)期。

3）通過項目應(yīng)用與對比分析，高層電梯井頂升模架體系施工防護(hù)設(shè)備取得了良好的效果，項目綜合效益顯著提高[7-8]，提升了建筑主體施工的施工價值，對電梯井道專業(yè)防護(hù)設(shè)備的研發(fā)具有借鑒意義。