超高層建筑液壓防護(hù)屏施工技術(shù)

張相平，喬會(huì)丹，曹江，周蕓蕓，王云鑫，樊津含

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

星河雅寶高科創(chuàng)新園四A地塊項(xiàng)目位于深圳市龍崗區(qū)，項(xiàng)目占地面積約為3.5×104m2，地下5層，地上包括1棟74層的塔樓及裙樓等。其中，超高層塔樓結(jié)構(gòu)高度為338.1 m。塔樓外框結(jié)構(gòu)設(shè)有16根勁性鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)柱，外框結(jié)構(gòu)采用型鋼梁+鋼筋桁架樓承板。塔樓標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m，避難層層高為5.1 m。

塔樓平面設(shè)計(jì)為帶圓角正方形，塔樓外觀由下至上逐漸內(nèi)收，累計(jì)內(nèi)收3.56 m。塔樓平面正方形4個(gè)角部圓弧半徑由11.35 m（5F）開始變小，最小半徑為10.35 m（42F），然后再變大，最大半徑為15.03 m（74F）。

2 施工重難點(diǎn)與解決方案

本塔樓外框標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)板采用TD4-90桁架板，厚度為120 mm，混凝土等級(jí)為C30。若采用傳統(tǒng)爬架進(jìn)行塔樓外防護(hù)，按照覆蓋3.5個(gè)樓層高度及上下樓層預(yù)留一定防護(hù)高度要求，本項(xiàng)目爬架總高度至少需要16 m。考慮到傳統(tǒng)爬架設(shè)有通道，高度高，自重較大，經(jīng)驗(yàn)算，本項(xiàng)目120 mm厚強(qiáng)度等級(jí)C30的桁架樓承板無法滿足爬架附著點(diǎn)承載力要求。同時(shí)，爬架對(duì)于圓弧形且豎向收縮變化的外立面適應(yīng)性不佳，爬架爬升過程中，跟隨樓層變化對(duì)爬架進(jìn)行調(diào)整的工序較復(fù)雜。

本塔樓外框的16根矩形鋼骨混凝土柱，隨著外框邊緣線逐層收縮，柱子與樓板邊緣的距離在1.6~0.4 m變化，塔樓外框柱采用鋁合金模板+10#槽鋼背楞加固體系，鋼骨混凝土柱的施工可以利用樓層內(nèi)搭設(shè)的操作架，不依賴外爬架。

綜合上述因素并結(jié)合本塔樓結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)多方調(diào)研，本項(xiàng)目決定選擇不設(shè)置人員通行走道的PS50液壓防護(hù)屏作為塔樓結(jié)構(gòu)施工的外防護(hù)措施。由于液壓爬升防護(hù)屏沒有走道，架體自重大大降低，可滿足外框結(jié)構(gòu)板附著架體荷載需求。

3 液壓爬升防護(hù)屏構(gòu)造

液壓爬升防護(hù)屏包括液壓動(dòng)力系統(tǒng)[1]、導(dǎo)軌、埋件系統(tǒng)、承重插銷和防護(hù)屏系統(tǒng)5個(gè)部分，其標(biāo)準(zhǔn)單元示意圖如圖1所示。

本工程液壓動(dòng)力系統(tǒng)的液壓油缸行程為300 mm，額定壓力40 MPa，工作荷載60 kN，爬升速度約為0.4 m/min。導(dǎo)軌由雙Q345長(zhǎng)12 m的雙20#槽鋼焊接而成，間隔300 mm焊接梯檔，導(dǎo)軌頂部設(shè)置雙10#槽鋼，長(zhǎng)度為4 m的維護(hù)立柱。

埋件系統(tǒng)由掛座、埋件板和受力螺栓組成。每根導(dǎo)軌配有3個(gè)插銷，其中，2個(gè)是承重插銷，1個(gè)是安全插銷，防護(hù)屏爬升到位后，同時(shí)插入承重插銷和安全插銷，起到防墜作用。防墜機(jī)構(gòu)安裝于液壓油缸上，液壓缸收回時(shí)壓在掛座上，并隨液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)自動(dòng)復(fù)位，可支撐導(dǎo)軌梯檔，防止導(dǎo)軌墜落。

防護(hù)屏系統(tǒng)由維護(hù)立桿、維護(hù)橫梁、防護(hù)板及網(wǎng)板鉤栓組成，安裝在液壓爬升防護(hù)屏外側(cè)，是高層及超高層建筑施工中的安全防護(hù)系統(tǒng)。其維護(hù)橫梁為Q235級(jí)40mm×80mm×3mm的鋼方通，間距1m設(shè)置，通過U形螺栓將外防護(hù)沖孔鋼板與豎向?qū)к壒潭?，外防護(hù)沖孔鋼板為1 m×1 m的Q235級(jí)鋼材，鋼板孔徑為φ5 mm，四周設(shè)置30 mm×3 mm角鋼邊框，通過螺栓將相鄰鋼板進(jìn)行連接，其擋風(fēng)系數(shù)＜0.65。

4 液壓爬升防護(hù)屏布置方案

本塔樓外防護(hù)屏以結(jié)構(gòu)中心為原點(diǎn)，呈中心對(duì)稱布置，共設(shè)機(jī)位64榀，爬升單元32組，每個(gè)單元可獨(dú)立進(jìn)行爬升。架體總高16 m，覆蓋3.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層層高，可滿足鋼筋綁扎及混凝土澆筑層均位于防護(hù)屏覆蓋范圍內(nèi)，高度滿足層高5.1 m避難層的爬升要求。

5 施工工藝流程及工藝要點(diǎn)

工藝流程：分組單元防護(hù)屏地面拼裝→樓板預(yù)埋錨固安裝孔→安裝樓面移動(dòng)掛座→分組單元防護(hù)屏吊裝→試運(yùn)行驗(yàn)收→防護(hù)屏爬升操作→防護(hù)屏拆除。

5.1 分組單元防護(hù)屏地面拼裝

根據(jù)本工程防護(hù)屏架體設(shè)計(jì)，其最大架體單元為16 m×9.4 m。在地面已歸劃好的場(chǎng)地上，按照架體搭設(shè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量放線，架體采用承插性扣件式鋼管腳手架搭設(shè)1.2 m×1.2 m×1.5 m（縱距×橫距×步距）。

5.2 樓面預(yù)埋錨固安裝孔

根據(jù)防護(hù)屏機(jī)位的平面布置進(jìn)行測(cè)量放線定位，在距離樓板邊緣576 mm起始開設(shè)4個(gè)圓孔，其前后2個(gè)圓孔間距為250 mm，左右為280 mm。預(yù)留孔必須避開桁架樓承板鋼筋，無法避讓部位需采取鋼筋加強(qiáng)措施。

5.3 安裝樓面移動(dòng)掛座

本工程防護(hù)屏部署于7F施工完成后進(jìn)行整體吊裝，其5F為最下一層支撐，共計(jì)3層支撐[2]。樓面移動(dòng)支撐移動(dòng)掛座安裝之前，同條件混凝土試塊強(qiáng)度需達(dá)到C15及以上，安裝之前復(fù)核螺桿孔定位。埋件板通過4根強(qiáng)度等級(jí)為8.8級(jí)的M24（長(zhǎng)度L=240 mm）高強(qiáng)對(duì)拉絲桿、墊板及上下雙螺母固定于結(jié)構(gòu)板上，其埋件板下方采用50 mm×100 mm木方消除結(jié)構(gòu)邊上返50 mm高低差。對(duì)拉絲桿螺母擰緊力矩達(dá)40~65 N·m，其雙螺母與埋件板之間設(shè)置≥100 mm×100 mm×50 mm墊板，埋件板安裝完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定樓面支撐移動(dòng)掛座懸挑長(zhǎng)度，并用定位插銷依次固定樓面移動(dòng)掛座。

5.4 分組單元防護(hù)屏吊裝

吊裝使用2根8 m布制吊帶（6 t），吊具使用≥2 t吊扣，吊點(diǎn)設(shè)置于導(dǎo)軌上。用塔吊提升防護(hù)屏架體，調(diào)整防護(hù)屏架體相對(duì)結(jié)構(gòu)高度并就位。立即插入承重插銷，鎖住導(dǎo)軌。將懸挑端斜拉桿與最上一層樓面移動(dòng)支座進(jìn)行固定，此時(shí)導(dǎo)軌必須被3層樓板掛座上所有承重插銷鎖住。分樓層依次安裝鋼翻板。

5.5 試運(yùn)行驗(yàn)收

單元安裝完成后，進(jìn)行試運(yùn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收時(shí)，解除掛座以外的所有與結(jié)構(gòu)連接部分，并安裝液壓油缸及進(jìn)行驗(yàn)收工作。試運(yùn)行階段爬升一個(gè)梯檔，保證架體爬升過程無卡頓，無明顯晃動(dòng)，爬升平穩(wěn)。

5.6 防護(hù)屏爬升操作

當(dāng)N+4層混凝土達(dá)到15 MPa后，安裝樓面伸縮掛座，解開懸挑端斜拉桿，并依次往外伸出樓面伸縮掛座，調(diào)節(jié)防護(hù)屏爬升角度，安裝液壓油缸并將液壓動(dòng)力系統(tǒng)接通，液壓系統(tǒng)推動(dòng)防護(hù)屏架體爬升，爬升1~2個(gè)梯檔后，拔出承重插銷。爬升到位后，依次插入承重插銷，將導(dǎo)軌與樓面伸縮掛座鎖住，關(guān)閉液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)。液壓爬升防護(hù)屏進(jìn)入下一個(gè)爬升循環(huán)。

5.7 防護(hù)屏拆除

最后一次施工完成后，拆除鋼翻板并解開懸挑端斜拉桿，將單元之間的連接件依次解開，并拆除所有外部連接，在吊點(diǎn)處使用鋼絲繩連接牢固，采用塔吊使其上升1~2個(gè)梯檔后，逐個(gè)拆除承重插銷，分別吊裝各單元至地面，進(jìn)行解體分類堆放。

6 特殊部位關(guān)鍵技術(shù)

6.1 樓面支撐移動(dòng)掛座

通過調(diào)整移動(dòng)支座與埋件板之間的位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，其移動(dòng)支座通過雙20#槽鋼對(duì)接焊接組合，形成一個(gè)矩形方管，在其槽鋼腹板上間隔100 mm設(shè)置插銷定位孔。

樓面支撐移動(dòng)掛座設(shè)有4根螺桿與結(jié)構(gòu)連接，每個(gè)掛座處采用4個(gè)M24（長(zhǎng)度L=410 mm）的螺桿與埋件板套筒連接，螺桿強(qiáng)度等級(jí)為8.8級(jí)，并設(shè)有相同強(qiáng)度且配套的雙螺母墊片（每根螺桿配2個(gè)螺母）；在高強(qiáng)螺栓進(jìn)行初擰后24 h內(nèi)進(jìn)行終擰，48 h內(nèi)要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收。螺桿固定支座，再通過支座固定移動(dòng)梁。

6.2 三角鋼支架附墻支座

44層南側(cè)無樓板，無法與正常標(biāo)準(zhǔn)層一樣布置掛座，實(shí)現(xiàn)防護(hù)屏的爬升與使用中的固定。43層結(jié)構(gòu)樓板施工完成后，安裝三角鋼支架，其高度為4.5 m，數(shù)量與機(jī)位數(shù)量一致，用于防護(hù)屏樓面掛座附著。支撐架內(nèi)側(cè)使用可調(diào)斜桿，外側(cè)使用斜撐立柱對(duì)支撐架進(jìn)行穩(wěn)定加固，保證防護(hù)屏能夠正常爬升。

6.3 圓弧部位可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角網(wǎng)板

因其塔樓四角隨結(jié)構(gòu)升高在徑向進(jìn)行收縮，在結(jié)構(gòu)收縮一定范圍內(nèi)，采用可調(diào)節(jié)移動(dòng)掛座及可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角網(wǎng)板進(jìn)行調(diào)整變化。結(jié)構(gòu)移動(dòng)超過一定范圍后，拆除局部防護(hù)屏，以滿足封閉防護(hù)的需求。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其四角圓弧位置分別設(shè)置單元三兩組、單元四兩組和一組單元五如圖2所示，其中，單元三分別于31F、40F、46F、52F、61F及68F拆除200 mm寬防護(hù)屏網(wǎng)片，單元四分別于56F和61F拆除200 mm寬防護(hù)屏網(wǎng)片，單元五分別于40F、46F和64F拆除300 mm寬防護(hù)屏網(wǎng)片，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)收縮。

可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角網(wǎng)板：通過在防護(hù)網(wǎng)片橫向龍骨上設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)防護(hù)網(wǎng)片的弧面調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)位置與相應(yīng)單元的拆改位置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)便于后期拆除。

6.4 超長(zhǎng)自由端斜拉桿

本塔樓層高較高，塔樓標(biāo)準(zhǔn)層高為4.5 m，避難層層高為5.1 m，防護(hù)屏需高出施工作業(yè)面1.5 m，即防護(hù)屏頂部自由端長(zhǎng)度為6~6.6 m。防護(hù)屏結(jié)構(gòu)單薄，剛度遠(yuǎn)小于帶有走道的鋼爬架，為避免高空風(fēng)荷載影響防護(hù)屏安全，在最高的附著支座處增設(shè)5#槽鋼斜拉桿，將附墻掛座與豎向龍骨上端進(jìn)行拉結(jié)固定，使其樓面移動(dòng)支撐掛座、豎向龍骨與5#槽鋼斜拉桿形成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)防護(hù)屏的自由端的固定。采用斜拉桿后，防護(hù)屏自由端長(zhǎng)度可縮短4.5 m（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層）。

7 結(jié)語

在現(xiàn)有的超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其外框柱大部分為型鋼混凝土巨型柱，在其結(jié)構(gòu)柱施工過程中的安全防護(hù)是整個(gè)超高層建造過程中的重點(diǎn)之一，為確保在施工過程中的安全，通常采用全封閉式防護(hù)。通過對(duì)本塔樓結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行分析，優(yōu)化采用了液壓爬升防護(hù)屏體系，相對(duì)常規(guī)爬架減小了其自重的同時(shí)，確保了結(jié)構(gòu)柱施工安全，適用于躍層、樓層逐漸收縮及自由端超高等情況。