不規(guī)則外立面超高層建筑的附著式腳手架施工技術(shù)研究

馬世軒，劉偉民，齊玉鋒

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 工程概況

以北京市某超高層商業(yè)綜合體建筑工程為例，對(duì)附著式腳手架施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。該工程主要建筑高度為240 m，共60層，單層高度在3.3~4.2 m。建筑外立面為不規(guī)則的弧形設(shè)計(jì)形式，最大立面表面差距為17 m。施工中，使用附著式腳手架進(jìn)行逐層高空作業(yè)，腳手架施工的起始層為第10層。

2 不規(guī)則外立面超高層建筑附著式腳手架施工技術(shù)的應(yīng)用與把控

2.1 附著式腳手架施工技術(shù)的應(yīng)用方法

應(yīng)用附著式腳手架進(jìn)行超高層建筑施工時(shí)，主要基于腳手架主體及升降裝置實(shí)現(xiàn)逐層高空作業(yè)。作業(yè)過(guò)程中，升降裝置需要按照建筑外立面的不規(guī)則結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)和布置，并由電動(dòng)提升裝置為腳手架提供動(dòng)力支持。由此，腳手架與升降裝置便可在建筑外立面形成相互支撐、交替附著的作用關(guān)系，進(jìn)而滿足施工人員在不同高度、不同方位的箍筋、支模、澆筑、檢驗(yàn)等作業(yè)需求。整體作業(yè)完成后，拆除腳手架及提升裝置，并對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋孔洞實(shí)施修補(bǔ)處理。在案例工程中，附著式腳手架施工技術(shù)的應(yīng)用方法主要涉及以下3個(gè)工藝環(huán)節(jié)。

2.1.1 腳手架安裝環(huán)節(jié)

為滿足腳手架及提升裝置的固定安裝需求，首先，需要在建筑主體結(jié)構(gòu)上預(yù)留多處孔洞并預(yù)埋多個(gè)螺栓件。開(kāi)展這部分施工時(shí)，應(yīng)先根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)、腳手架設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行孔洞、螺栓件預(yù)埋點(diǎn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與放樣標(biāo)記，并嚴(yán)格保證同一外立面上各層預(yù)埋點(diǎn)處于同一水平線。在此基礎(chǔ)上，按圖紙、標(biāo)記進(jìn)行預(yù)埋設(shè)置，施工后各點(diǎn)偏差應(yīng)小于±25 mm。其后，對(duì)各桿體、連接件、機(jī)電設(shè)備、安全護(hù)具等進(jìn)行驗(yàn)收檢查與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，保證所有材料、設(shè)施達(dá)標(biāo)，不存在尺寸、數(shù)量、性能等方面的缺陷問(wèn)題[1]。各項(xiàng)施工準(zhǔn)備結(jié)束后，按流程實(shí)施附著式腳手架的安裝搭建，具體如圖1所示。

本項(xiàng)目附著式腳手架的安裝施工以第10層標(biāo)高為起始。附著式腳手架高度處在3~4.5層樓高的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，整體使用規(guī)格為48 mm×3.5 mm的鋼制管材進(jìn)行搭建，最底端設(shè)置1步水平桁架，提升連接部位設(shè)置豎向主框架，其他部位采用常規(guī)的腳手架搭設(shè)結(jié)構(gòu)，并用扣件進(jìn)行緊固連接，基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。在該架體結(jié)構(gòu)中，豎向主框架主要由外立桿、橫桿、廊道斜桿及導(dǎo)軌內(nèi)桿構(gòu)成，單節(jié)高度為1.8 m，并采用鋼管焊接與法蘭連接相結(jié)合的形式進(jìn)行固定。結(jié)合施工效果來(lái)看，豎向主框架能在豎向荷載、水平應(yīng)力等作用力的影響下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足附著式腳手架受力均衡的搭設(shè)需求。水平桁架與豎向主框架的節(jié)點(diǎn)板橫向連接，上部結(jié)構(gòu)與操作架相連，由此形成組裝穩(wěn)定、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的承力框架結(jié)構(gòu)，滿足附著式腳手架在高空平臺(tái)作業(yè)及豎向移動(dòng)提升的受力支撐需求。在此基礎(chǔ)上，腳手架支承系統(tǒng)、防傾系統(tǒng)、防墜系統(tǒng)、電動(dòng)提升系統(tǒng)均安裝到位并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。其中，支承系統(tǒng)采用懸挑式結(jié)構(gòu)，安裝設(shè)置挑梁、懸挑架、斜拉桿等構(gòu)件，能夠有效改善架體的受力分布狀態(tài)，對(duì)各橫縱節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力影響起到消除作用。防傾系統(tǒng)（見(jiàn)圖3）采用導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)，共沿建筑外立面縱向安裝3套防傾裝置，并在豎向主框架內(nèi)設(shè)置強(qiáng)化鋼板，為腳手架主體在提升過(guò)程中的正確導(dǎo)向、預(yù)防外傾夯實(shí)了保障基礎(chǔ)。防墜系統(tǒng)采用夾嵌制動(dòng)式結(jié)構(gòu)，主要安裝構(gòu)件包括防墜提環(huán)、防墜箱、防墜掛座及防墜圓鋼。腳手架在升降過(guò)程中，一旦發(fā)生動(dòng)力異常，防墜裝置可隨即觸發(fā)制動(dòng)動(dòng)作，通過(guò)防墜箱內(nèi)制動(dòng)軸與圓鋼之間的約束作用，實(shí)現(xiàn)腳手架下滑的阻滯。電動(dòng)提升系統(tǒng)以電動(dòng)葫蘆裝置為主，可滿足腳手架主體逐層提升到位的施工需求。

2.1.2 腳手架提升環(huán)節(jié)

在附著式腳手架施工技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，腳手架提升是極為關(guān)鍵的作業(yè)環(huán)節(jié)。若腳手架提升落實(shí)不到位，不僅難以滿足建筑外立面高空作業(yè)平臺(tái)的精準(zhǔn)到位需求，還可能引發(fā)嚴(yán)重的施工安全事故。所以，必須嚴(yán)格保證這一環(huán)節(jié)技術(shù)應(yīng)用的流程規(guī)范性與工藝合理性。開(kāi)展腳手架提升施工時(shí)，首先，需要對(duì)腳手架主體上用于位置固定的所有硬拉結(jié)進(jìn)行拆除，并撤掉上部隔離設(shè)施。同時(shí)，對(duì)提升機(jī)位實(shí)施預(yù)緊處理。預(yù)緊完畢后，拆除腳手架主體下拉條、掛腳連接件及下隔離設(shè)施。拆除完成后，將翻板翻起并做好固定，并對(duì)升降方向的障礙物進(jìn)行檢查清理。其后，將腳手架主體提升至工作面，并對(duì)施工平臺(tái)的空間方位實(shí)施精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。提升到位后，安裝下拉條、固定掛腳、防護(hù)網(wǎng)、硬拉結(jié)，并對(duì)翻板進(jìn)行翻轉(zhuǎn)固定。最后，安裝固定上下方隔離設(shè)施，放松電葫蘆的提升鏈條，并保證防傾、防墜裝置安裝到位。整體提升施工結(jié)束后，對(duì)各安裝構(gòu)件、限位裝置進(jìn)行檢查。若確認(rèn)無(wú)誤，即可開(kāi)展建筑外立面施工作業(yè)。由此便可實(shí)現(xiàn)腳手架在縱向相鄰工作面上的升降移動(dòng)，從而為施工人員的作業(yè)活動(dòng)提供平臺(tái)支持[2]。

2.1.3 腳手架拆除環(huán)節(jié)

在完成不規(guī)則外立面超高層建筑附著式腳手架技術(shù)的整體施工任務(wù)后，需要對(duì)腳手架及配套裝置進(jìn)行拆除處理。拆除腳手架時(shí)，應(yīng)將腳手架提升至高空特定位置或下放到最底層，案例工程中為了充分保障施工安全，選擇沿建筑外立面降至最底層后再開(kāi)展腳手架的拆除作業(yè)。拆除前，先由地面人員對(duì)腳手架拆除區(qū)域進(jìn)行警戒維護(hù)，在確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)條件滿足拆除需求后，再對(duì)腳手架各結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆卸。拆除過(guò)程中，按照自上而下的順序進(jìn)行施工。首先，拆卸腳手架主體上方的懸臂結(jié)構(gòu)，并撤除電動(dòng)提升裝置。其后，拆除水平桿體及連接件，實(shí)現(xiàn)腳手架框架結(jié)構(gòu)的逐層削減。水平構(gòu)件拆除完畢后，對(duì)架體底部的密封層進(jìn)行拆卸。最后，操作塔吊設(shè)備，將腳手架豎向主框架、導(dǎo)軌導(dǎo)向座勻速、穩(wěn)定下放至地面處，并完成后續(xù)的拆除工作。附著式腳手架拆除結(jié)束后，對(duì)各類材料構(gòu)件、設(shè)備裝置、安全設(shè)施等進(jìn)行清點(diǎn)。清點(diǎn)無(wú)誤后，即可開(kāi)展竣工驗(yàn)收。

2.2 附著式腳手架施工技術(shù)的把控要點(diǎn)

在附著式腳手架施工中，應(yīng)堅(jiān)持全面化、精細(xì)化的技術(shù)把控原則，以確保施工作業(yè)的質(zhì)量、效率及安全性整體達(dá)標(biāo)。在案例工程中，主要落實(shí)如下把控要點(diǎn)：

首先，在腳手架的安裝過(guò)程中，嚴(yán)格做好主框架、操作架、水平桁架、配套裝置等部分的連接檢查工作，確保各節(jié)點(diǎn)連接緊固，無(wú)松動(dòng)、移位等情況。安裝水平桁架時(shí)，需要對(duì)其上下弦的中部做起拱處理，起拱高度固定為30 mm。安裝豎向主框架時(shí)，實(shí)測(cè)垂直度與設(shè)計(jì)垂直度的允差范圍為±3%，提升機(jī)位的縱向偏差應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)。腳手架結(jié)構(gòu)整體垂直度的允差范圍為±4%，且最底部各點(diǎn)高差應(yīng)控制在50 mm以內(nèi)。安裝立桿時(shí)，其垂直度的允差標(biāo)準(zhǔn)以立桿高度最大值為基礎(chǔ)，不應(yīng)大于后者的1/600。為了保證腳手架主體的受力分布質(zhì)量，需要設(shè)置剪力撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中斜桿、橫桿之間的夾角應(yīng)控制在45°~60°。腳手架安裝、施工的全過(guò)程中，需要做好荷載監(jiān)控工作，并應(yīng)著重對(duì)風(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算，公式為：

式中，wk為腳手架施工作業(yè)中的風(fēng)荷載實(shí)際值，kPa；k為風(fēng)壓系數(shù)；β為風(fēng)振系數(shù)；μs為風(fēng)荷載的體型系數(shù)；μz為風(fēng)壓的高度變化系數(shù)；w0為基本風(fēng)壓，kPa。案例工程中，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得出環(huán)境風(fēng)荷載的常態(tài)值為1.36 kPa，六級(jí)風(fēng)力時(shí)風(fēng)荷載的值為0.352 kPa。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合有限元分析得知附著式腳手架在風(fēng)荷載影響下的位移量處在可接受范圍內(nèi)，即施工條件穩(wěn)定、施工風(fēng)險(xiǎn)較小。

其次，在腳手架的提升施工前，應(yīng)預(yù)先做好提升準(zhǔn)備工作，主要內(nèi)容如圖4所示。啟動(dòng)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行腳手架的提升作業(yè)時(shí)，一方面要對(duì)腳手架主體、導(dǎo)軌設(shè)施、提升裝置等進(jìn)行密切關(guān)注，確保整體過(guò)程無(wú)異響、無(wú)碰撞、無(wú)構(gòu)件變形[3]。若存在異常情況，應(yīng)及時(shí)停止提升操作，并對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行排查處理。另一方面，要及時(shí)做好硬拉結(jié)、安全網(wǎng)、下拉條、翻板、隔離設(shè)施等的撤除或安裝工作，以保證施工人員及施工用物在提升前后保有充分保障。

最后，在腳手架的拆除施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照自上而下的拆除順序，并嚴(yán)格防控連接件、桿體等構(gòu)件墜落的情況發(fā)生。同時(shí)，應(yīng)采取分層、分段的拆除方式，并在每層、每段拆除施工結(jié)束后，及時(shí)將腳手架構(gòu)件運(yùn)至特定區(qū)域存放。在工程中若遭遇暴雨、大霧、大風(fēng)等惡劣天氣，嚴(yán)禁開(kāi)展腳手架拆除施工，以免發(fā)生安全事故。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將附著式腳手架施工技術(shù)應(yīng)用到不規(guī)則外立面超高成建筑的工程建設(shè)中，具有高度的重要性與必要性。但是，腳手架施工具有技術(shù)體系復(fù)雜、施工流程煩瑣的特點(diǎn)，故而存在諸多質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)與安全隱患。對(duì)此，為了最大化地保證工程質(zhì)量、發(fā)揮技術(shù)作用，需要全面做好腳手架安裝、提升以及拆除3個(gè)階段的施工管理，并對(duì)施工期間的結(jié)構(gòu)搭設(shè)、提升控制、拆除順序等技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格把控。只有這樣才能確保腳手架整體結(jié)構(gòu)的受力穩(wěn)定，為建筑外立面高空施工人員的作業(yè)活動(dòng)提供優(yōu)質(zhì)的施工平臺(tái)，進(jìn)而達(dá)到保證工程質(zhì)量、保障施工安全的理想效果。