液壓爬模施工技術(shù)在工程中的應用

倪 曄

上海建工四建集團有限公司

1 工程概況

上海國際金融中心項目，位于浦東新區(qū)楊高南路388號。地塊周邊地界為竹林路（規(guī)劃中）以東，張家浜河以北，楊高南路以西，北與竹園商貿(mào)區(qū)2—16 地塊緊鄰。本工程總用地面積55287.2m2，地下5層，地上22～32層，建筑高度143m～200m，總建筑面積約516808m2。本項目地面以上為三幢獨立的超高層建筑及附屬構(gòu)筑物，無裙房，三幢塔樓在7層、8層有連廊將三幢塔樓連接成整體。其中，結(jié)算項目總用地面積11800m2，總建筑面積104068m2，地上建筑面積50524m2，地下建筑面積46020m2，地下5 層，地上24 層，建筑高度143.02m，建筑最高點高度163.02m。主樓上部采用混合結(jié)構(gòu)體系（鋼管混凝土柱—鋼框架梁—混凝土核芯筒），主樓樓層框架鋼梁與鋼柱剛接連接，與核芯筒鉸接連接；巨型支撐桁架與核芯筒鉸接連接。結(jié)構(gòu)樓面采用壓型鋼板及鋼筋桁架組合樓板。核心筒結(jié)構(gòu)剪力墻內(nèi)多處布置有勁性鋼骨柱和剪力鋼板。

中結(jié)算項目核心筒概況。中結(jié)算項目塔樓結(jié)構(gòu)高度147.95m，共24層。核心筒分為東西兩個核心筒，均為長方形布置，長25.4m，寬12.95m，中庭跨度24.3m。核心筒結(jié)構(gòu)層高變化多樣，其中5m 層高標準層為8 層，其余16 層均為不同層高。外側(cè)剪力墻墻厚自下而上由厚變薄，呈外側(cè)向內(nèi)側(cè)單向收薄。1層～4 層外剪力墻厚700mm，5 層～10 層外剪力墻厚500mm，11 層至屋頂外剪力墻厚400mm，內(nèi)墻及中庭兩側(cè)外墻均無墻厚變化。

2 核心筒結(jié)構(gòu)施工難點分析

主樓核心筒的施工無疑是對本工程的質(zhì)量及工期要求起著決定性的主導作用，因此針對核心筒施工過程中要想提高核心筒體施工速度、保證施工安全與質(zhì)量，就必須選擇合理、高效的模板體系。中結(jié)算核心筒層高相比常規(guī)層高要高，最低層高為5m，最高為11m，同時樓層層高變化多樣標準樓層僅有8層而非標準樓層有16層。并且核心筒板墻內(nèi)設置有許多建立鋼板和勁性鋼梁柱，甚至部分樓層還有桁架鋼牛腿外伸于剪力墻面，經(jīng)綜合分析與整體對比，考慮筒體外墻施工、模板和圍護腳手采用液壓爬模體系施工，鋼大模隨爬架同步上升的內(nèi)筒體區(qū)域采用散模拼裝、排架支撐的施工技術(shù)來解決上述問題。

3 液壓自動爬模主要功能及特點

液壓自動爬模系統(tǒng)是傳統(tǒng)爬架系統(tǒng)的重大發(fā)展，工作效率和安全性都得到了顯著提高。與傳統(tǒng)的爬架技術(shù)相比，具有諸多優(yōu)點。

（1）自動化程度高。在自動控制系統(tǒng)作用下，以液壓為動力可以實現(xiàn)整個爬模系統(tǒng)整體同步的爬升，并且可以將爬升導軌自動提升。

（2）生產(chǎn)效率高。與液壓滑升模板施工工藝相比，液壓自動爬模施工工藝的工序關系清晰，銜接要求比較低，操作便捷、效率較高。同時，液壓自動爬模系統(tǒng)承載力較高，能夠提供較大空間的操作平臺，可作為材料、設備堆場，避免了因重新搭設操作平臺導致材料和人工的浪費也提高了生產(chǎn)效率。另外，在鋼筋吊運、混凝土澆筑施工中，需要塔吊配合的時間大為縮減，提高了塔吊的使用效率。

（3）整體安全性好。液壓自動爬模系統(tǒng)始終附著在結(jié)構(gòu)墻體上，在6 級風作用下可以安全爬升，8 級風作用下可以正常施工。另外，經(jīng)過適當加固，爬模系統(tǒng)可以抵御12級風作用。

并且，在提升過程當中，爬模與附墻點始終保持在系統(tǒng)重心以上，可以避免架體傾覆問題的發(fā)生。另外，爬升提升作業(yè)過程中，實現(xiàn)了完全自動化，作業(yè)面上僅需安排極少施工人員，大大降低安全隱患。

（4）標準化程度高。液壓自動爬模系統(tǒng)為專業(yè)人員設計，采用標準化定型化設計，能夠適應各種工況的需求。從而使得重復利用率高，能夠有效地降低工程成本，具有良好的經(jīng)濟效益。

4 液壓自動爬模系統(tǒng)的基本組成

液壓自動爬升模板體系是一個復雜的系統(tǒng)，主要可分為：模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、爬升機械系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)五大部分。其中模板系統(tǒng)由模板和模板移動裝置組成。模板適宜采用鋼大模板，結(jié)合中結(jié)算的核心筒的結(jié)構(gòu)特點，鋼大模板定制高度為標準層高5m，高于5m 層高的部分采用鋼大模配套木模接高的模板施工方案。在模板架最上方設置導軌吊鉤，模板通過手拉葫蘆懸掛在導軌吊鉤上，裝、拆鋼大模時可以沿軌道方向前后移動。模板的豎向高低調(diào)節(jié)可通過懸掛在該裝置上的手拉葫蘆進行調(diào)整。

操作平臺系統(tǒng)自上而下分為綁筋操作架，模板操作架，設備操作架組成。綁筋操作架主要用于豎向板墻鋼筋綁扎和提供堆載平臺。共2 層，每層高2m。模板操作架用于模板的安裝固定及拆卸。共3 層，每層高2m。模板操作架頂部安裝有模板滑移懸掛裝置，可進行模板的合模、拆模操作。設備操作架主要用于液壓設備工作和爬升時的操作區(qū)域，同時便于附墻裝置的拆除工作。爬模爬升機械系統(tǒng)可分為附墻系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、防墜系統(tǒng)、承重三腳架系統(tǒng)附墻系統(tǒng)是整個爬模系統(tǒng)的生命線。爬模通過附墻系統(tǒng)和混凝土結(jié)構(gòu)相連接，導向系統(tǒng)主要就是指爬升導軌及其配套構(gòu)件。防墜系統(tǒng)是爬模爬升時的重要受力構(gòu)件，它使得由液壓千斤頂傳遞而來的頂升作用力再次傳遞給承重系統(tǒng)，同時上下防墜器的防墜卡爪通過在爬升導軌內(nèi)的交替作用，使得架體逐步爬升。承重三腳架系統(tǒng)是由承重掛鉤，承重立柱，下支撐導輪，承重橫梁組成的三腳架。它使得爬模架體結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)相互連接。液壓動力系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)主要功能是驅(qū)動爬模上升實現(xiàn)爬模同步爬升作業(yè)（見圖1）。

5 液壓爬模的組裝

中結(jié)算在主樓核心筒結(jié)構(gòu)施工至F5 層第三框（標高+27.75m）預留出爬模安裝的高度后，進行液壓爬模的安裝（見圖2）。

第一步在第3框結(jié)構(gòu)段板墻鋼筋綁扎完成后把爬架機位處螺桿預埋進板墻，第二步在第3框結(jié)構(gòu)段混凝土養(yǎng)護達到強度要求后拆除板墻模板在預埋螺桿位置處安裝爬架附墻并安裝導軌。第三步將外腳手架拆至標高+21.000m 左右，將在地面預先拼裝完成的爬模設備操作架安裝在附墻裝置上與混凝土板墻固定。第四步在設備架上安裝模板操作架，模板操作架安裝完成后綁扎第4框板墻鋼筋。第五步在板墻鋼筋綁扎完成后將地面拼裝好的鋼模板吊裝至模板操作架上，臨時擱置在主平臺上。第六步吊裝綁筋操作架，并利用手拉葫蘆將鋼大模吊在模板滑移裝置上。第七步安裝液壓動力及控制系統(tǒng)并調(diào)試，鋼大模封模板后第4框開始施工。

6 液壓爬模爬升流程

中國結(jié)算主樓單個核心筒采用外爬模內(nèi)排架散模的施工方式，施工周期擬定為7天一層，其中爬升時間約半天，一個施工周期分為七個步驟：步驟一：澆搗第N 段核心筒混凝土澆搗結(jié)束。步驟二：第N段核心筒混凝土養(yǎng)護，期間第N段核心筒內(nèi)側(cè)豎向散模及外側(cè)鋼模脫模。步驟三：第N 段核心筒混凝土養(yǎng)護拆模后同時安裝爬模附墻裝置，核心筒內(nèi)搭設第N+1 段核心筒豎向板墻鋼筋綁扎操作腳手架。步驟四：第N 段核心筒豎向板墻鋼筋綁扎，同時外爬模做爬升前施工準備工作，液壓頂升導軌一個層高，固定導軌；拆除最下端附墻裝置，以備下次使用。步驟五：液壓頂升爬模一個層高，由N-1 段爬升至N 段（見圖3），并完成力系轉(zhuǎn)換。步驟六：第N+1 段安裝爬架預埋螺桿，測量定位校正，外側(cè)大鋼模合模，內(nèi)側(cè)豎向散模安裝排架搭設樓層平臺鋼筋綁扎。完成后進入N+1段結(jié)構(gòu)施工流程。

圖3 液壓爬模由N-1段爬升至N段

7 結(jié)束語

液壓爬模施工技術(shù)通過在中結(jié)算核心筒施工過程中的運用，有效地解決了超高層建筑施工中的核心筒施工耗時耗力耗材料的問題，理順核心筒混凝土結(jié)構(gòu)和外框鋼結(jié)構(gòu)的關系，使得核心筒施工可以簡單化、標準化和程序化，減少了傳統(tǒng)施工中大量反復吊運拆裝過程中工期的浪費和成本的增加，同時鋼模板的運用又使得豎向結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量有了保障。同時，合理采用的內(nèi)筒散模拼裝排架支撐的方式，使得內(nèi)筒無須樓板補缺，更近一步加快了后期施工進度。整套液壓爬模體系完全達到方案預定目的，充分體現(xiàn)了液壓爬模體系整體剛度大、密閉性好、施工速度快、操作簡潔、工程質(zhì)量好、安全程度高、降低成本的特點，保證了工程整體結(jié)構(gòu)的順利進行。