裝配式混凝土建筑外墻防護與作業一體化施工操作平臺應用技術

吳嘉琦，王 浩，高志鵬，李書文，丁鐵軍

(廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司，廣西 柳州 545001)

0 引言

裝配式施工可大大縮短施工周期，降低人工成本，是建筑行業進入現代化生產的大勢所趨。目前行業正大力推廣裝配式建筑，越來越多的新建項目采用裝配式技術進行建造，而裝配式混凝土結構，特別是復雜多樣的外墻立面，存在預制與現澆墻體組合、外立面陽臺處、窗洞口處、預制或現澆飄窗等特殊部位施工平臺生根難的問題。目前行業內采用的外架主要為落地式鋼管腳手架、懸挑架及爬架，此類腳手架既增加施工成本，又影響工期，不能實時體現和發揮裝配式建筑現場高效裝配的優勢。本文通過項目實踐研究一整套免腳手架的防護與作業一體化施工平臺，其可靠性高、技術適用性強。

1 工程概況

大都熙園項目位于廣西壯族自治區柳州市，包含9棟高層住宅和1棟2層商業用房，總建筑面積158 313.35m2，其中地上約98 848.1m2，地下約56 414.52m2，本工程地下2層，地上16～18層，地上部分采用裝配式混凝土結構，裝配率51%，是廣西首個裝配率超50%的商業住宅項目。預制混凝土構件主要包含疊合板、樓梯、飄窗、剪力墻、外圍護墻等，其中外墻主要由預制剪力墻、預制圍護墻、預制飄窗、現澆剪力墻、現澆外墻組成。

針對項目外墻構件類型多、外圍護墻造型多樣等情況，對裝配式混凝土結構外墻不同部位防護與作業一體化施工操作平臺應用技術開展研究。

2 施工操作平臺設計

2.1 全預制外墻部位操作平臺設計

全預制外墻防護與作業一體化操作平臺主要由三角支撐、鋼踏平臺板及安全防護欄組成，各組件間通過螺栓進行裝配，如圖1所示。

圖1 全預制外墻操作平臺

三角支撐由立桿、橫桿及斜桿組成(見圖2)。斜桿兩端分別與立桿和橫桿連接，立桿上端頭與橫桿內端頭焊接，且斜桿與立桿間夾角≤45°；立桿上下兩端均開設矩形孔，橫桿內端設有通孔；立桿采用對拉螺栓通過矩形孔與預制構件連接固定。

圖2 三角支撐

鋼踏平臺板由水平固定在三角支撐橫桿頂部的支撐框架及設置于支撐框架頂部的平臺板組成(見圖3)。支撐框架包括平行于預制構件的第1，2縱梁、垂直于預制構件的第1，2橫梁、排列固定在縱梁間的多個第3橫梁。第1縱梁上沿其長度方向等距排列有多個上下通透的定位孔。

圖3 鋼踏平臺板

通過螺栓將第1縱梁與三角支撐橫桿內端固定，第2縱梁與外端固定。三角支撐橫桿外端上表面固定焊接有連接角鋼，平臺支撐框架第1縱梁與三角支撐橫桿內端固定后，連接角鋼可包覆于平臺支撐框架第2縱梁外側面。預制構件上至少固定2組三角支撐組件。

安全防護欄包括沿豎向固定于支撐框架外緣的絲網支撐架及鋪設固定于絲網支撐架上的安全鋼絲網。絲網支撐架包括多根立柱、銜接桿、多個承托板及連接板；承托板位于鋼踏平臺第2縱梁上部，連接板位于第2縱梁下部；承托板與連接板上均設有互相正對的橢圓孔，且兩者的橢圓孔通過貫穿螺栓連接固定，以共同夾住第2縱梁。安全防護欄與鋼踏平臺連接節點如圖4所示。

圖4 安全防護欄與鋼踏平臺連接節點

2.2 外墻現澆部位操作平臺設計

受結構設計、外墻建筑造型等因素影響，裝配式混凝土結構項目外墻采用預制與現澆相結合。現澆部位施工常采用落地式鋼管腳手架、懸挑架及爬架等外架。針對裝配式混凝土建筑僅局部存在現澆外墻的情況，為發揮裝配式建筑標準化圍護體系的優勢，在全預制外墻部位操作平臺的基礎上對裝配式混凝土建筑局部外墻現澆部位防護與作業一體化操作平臺開展創新研究。

外墻現澆部位防護與作業一體化操作平臺主要包括三角支撐、第1鋼踏平臺板、第1安全防護欄、第2鋼踏平臺板、第2安全防護欄及支撐柱等組件，如圖5所示。

圖5 外墻現澆部位操作平臺

第1安全防護欄上的絲網支撐架包括多根立柱、銜接桿、多個承托板及與其承托板對應的連接板。承托板位于第1鋼踏平臺板的第2縱梁上部，連接板位于下部；承托板與連接板通過螺栓連接固定。第2安全防護欄與第1安全防護欄相同，且第2絲網支撐架采用與第1絲網支撐架相同的安裝方式固定在第2支撐框架外緣。

2.3 洞口部位操作平臺設計

考慮門窗、陽臺及連廊洞口等因素，帶三角支撐的施工操作平臺因無預制或現澆構件進行連接而無法在裝配式混凝土外墻施工中繼續使用，為保證操作平臺完整性及連續性，需針對洞口處操作平臺，特別是平臺的支撐體系開展研究。

洞口部位防護與作業一體化操作平臺包括下部結構和上部工作臺。上部工作臺包括平臺框架、踏板及防護欄，其設計及連接方式同全預制部位或現澆部位施工鋼踏平臺板及安全防護欄做法，主要通過在下部結構支撐上安裝2個以上轉換立柱。

下部結構包括下部支撐架和斜向拉桿支撐(見圖6)。斜向拉桿支撐一端與支撐架相連，另一端與樓板預埋件相連，斜桿與立桿間夾角為45°，作為整個腳手架裝置的斜向支撐，防止傾覆。下部支撐架為三角形支撐架結構，包括立柱1、立柱2、斜桿4、橫桿3、橫桿5、橫桿6及下部加強橫桿7。立柱2及橫桿7底部設有底板9，縱向斜拉桿8一端焊接在橫桿6上，一端焊接在底板9上，并對稱設置在橫桿6兩側。立柱1通過對拉螺栓固定在洞口翻邊結構外側的翻邊面上，立柱2比立柱1短200mm，底部加強橫桿7，與外側立柱1形成一個L形卡扣結構，防止裝置下滑，進一步提升裝置的安裝牢固性和穩定性。

圖6 洞口部位操作平臺下部結構

3 施工操作平臺加工

根據支撐及平臺各組件深化圖進行構件下料，焊接加工，采用Q235B鋼材。全預制構件及現澆構件部位連接三角支撐組件立桿及橫桿采用槽鋼，洞口部位支撐立桿柱采用方管，斜桿采用方管，鋼踏平臺板各鋼骨架(支撐框架)采用方鋼管，平臺板采用花紋鋼板制作，安全防護欄的立桿采用方管，水平橫桿采用角鋼制作。各材料間采用E43焊條或CO2氣體保護焊進行焊接。

4 施工操作平臺組裝

4.1 全預制外墻部位操作平臺組裝

1)將立桿、橫桿及斜桿組裝成三角支撐架。

2)將各三角支撐架并排安裝固定在鋼踏平臺板底部。

3)將安全防護欄安裝在鋼踏平臺板外圍，形成支撐平臺。

4.2 外墻現澆部位操作平臺組裝

1)將立桿、橫桿及斜桿組裝成三角支撐架。

2)將各三角支撐架并排安裝固定在第1鋼踏平臺板底部。

3)將第1安全防護欄安裝在第1鋼踏平臺板外圍。

4)在第2鋼踏平臺板底部焊接支撐柱，并將第2安全防護欄安裝在第2鋼踏平臺板外圍。

5)將第2鋼踏平臺板放于第1鋼踏平臺板上部，通過支撐柱下端與第1鋼踏平臺板組裝連接。

4.3 洞口部位操作平臺組裝

將下部支撐通過轉換立柱與鋼踏平臺進行安裝，再將安全防護欄與鋼踏平臺板組裝(見圖7)。

圖7 下部支撐與鋼踏平臺、安全防護欄組裝

5 施工操作平臺安裝及拆卸

5.1 全預制外墻部位操作平臺安裝及拆卸

1)將首層支撐平臺與預制構件組裝后，吊裝首層支撐平臺各立桿，并采用對拉螺栓與預制構件上的預留孔洞連接固定，吊裝首層預制構件及支撐平臺，如圖8所示。

圖8 首層支撐平臺與預制構件安裝示意

2)首層預制構件及支撐平臺吊裝完成后，進行首層預制構件灌漿連接及首層樓板混凝土施工，待混凝土達到強度后吊裝2層預制構件及支撐平臺。

3)2層預制構件及支撐平臺吊裝完成后，進行2層預制構件灌漿連接及2層樓板混凝土施工，待混凝土達到強度后進行首層支撐平臺的拆卸。

4)將拆卸下來的首層支撐平臺作為新的3層支撐平臺，與3層預制構件組裝后吊裝。該支撐平臺的各立桿同樣采用對拉螺栓與2層預制構件上預留的孔洞進行連接固定。

隨著逐層向上裝配施工，可重復上述施工步驟進行支撐平臺的輪回拆卸和安裝，達到支撐平臺循環周轉使用的目的。

5.2 外墻現澆部位操作平臺安裝及拆卸

1)支撐平臺吊裝 支撐平臺各立桿均采用對拉螺栓與現澆剪力墻上的預留孔洞進行連接固定。

2)支撐平臺拆卸 支撐平臺安裝后進行本層現澆混凝土支模及混凝土澆筑，待本層混凝土達到側模脫模強度要求后利用塔式起重機配合支撐平臺拆卸。

3)下一層支撐平臺吊裝 拆卸下來的支撐平臺轉移安裝固定在本層現澆剪力墻預留的孔洞中，進行下一層現澆混凝土支模及混凝土澆筑。

隨著逐層向上澆筑施工，可重復上述施工步驟進行支撐平臺的輪回拆卸和安裝，達到支撐平臺循環周轉使用的目的。

5.3 洞口部位操作平臺安裝及拆卸

1)首層翻邊位置結構施工 根據深化做法，進行首層結構施工，首層混凝土澆筑前，在樓板及翻邊位置根據深化圖做好預埋件的預埋和對拉螺栓孔的預留，如圖9所示。

圖9 首層結構施工示意

2)首層操作平臺安裝 首層混凝土達到相應強度后，分單元吊裝操作平臺就位，隨后用臨時斜向支撐固定，同時用對拉螺栓對拉固定，首層操作平臺即安裝完成。

3)2層結構施工 首層操作平臺安裝完成后，即可對2層作業層起到安全防護和提供操作平臺的作用。進行2層結構的模板支設、鋼筋加工安裝、混凝土澆筑等相關作業。根據深化做法，2層混凝土澆筑前，在樓板及翻邊位置根據深化圖做好預埋件的預埋和對拉螺栓孔的預留。

4)2層操作平臺安裝 2層混凝土達到相應強度后，分單元吊裝操作平臺至2層就位，隨后用斜向拉桿支撐臨時固定，同時用對拉螺栓對拉固定，2層操作平臺即安裝完成。

5)3層結構施工 施工要點同2層結構。

6)首層操作平臺拆除 用塔式起重機或汽車式起重機臨時固定首層操作平臺，隨后拆除首層對拉螺栓和臨時斜向拉桿支撐，進行首層操作平臺的拆除，同時做好3層操作平臺的吊裝。

7)3層操作平臺安裝 3層混凝土達到相應強度后，直接將首層拆除的操作平臺吊至3層進行就位，隨后用臨時斜向支撐固定，同時用對拉螺栓對拉固定，3層操作平臺即安裝完成。以后樓層依次類推，直至主體結構封頂，進行簡易腳手架的拆除。

6 施工操作平臺優勢

1)各不同部位施工操作平臺成本低廉，各組件可標準化大批量生產，也可根據要求改進定制。

2)操作平臺結構各部件組裝、拆卸方便。

3)操作平臺可重復利用。

4)操作平臺質量小，采用施工現場塔式起重機配合安裝拆卸即可，且與預制構件或現澆結構連接安全穩定性高。

5)不同部位施工操作平臺可滿足裝配式建筑對外架施工的需求，可快速裝配后直接吊裝在預制構件、現澆構件上，體現裝配式建筑的施工優勢。

7 結語

通過研究裝配式混凝土外圍護結構不同部位作業與防護一體化操作平臺設計、制作、安裝技術，解決了裝配式建筑外圍護結構不同部位的腳手架施工整體性及連續性難題。