新型花籃式懸挑腳手架施工關鍵技術

呂康亭，蘭銘博，賴永軍

(1.廣州建筑股份有限公司,廣東 廣州 510030; 2.中國建筑第八工程局有限公司華南分公司,廣東 廣州 510730)

0 引言

高層住宅建筑一般結構形式單一,多標準層,在傳統的施工中一般采用木模板支撐體系結合擱置型鋼懸挑腳手架施工。受施工工藝及材料性質影響,木模板施工周轉損耗高、觀感質量差,作業工效低。懸挑鋼梁須穿越外墻,后期修補工程量大易造成墻面滲漏,且鋼梁擱置在室內結構樓面上,影響室內二次結構、樓地面及其他裝飾工程的施工,同時平面布置不靈活,鋼材用量大。

鑒于木模結合擱置型鋼懸挑外架的諸多缺點,高層住宅建筑主體結構施工近些年逐漸采用了鋁合金模板支撐體系結合新型花籃式懸挑腳手架施工體系。目前國內外學者對高層住宅建筑主體結構施工模板支撐體系和外腳手架的研究主要以單一類型施工工藝研究為主。張星[1]對高層住宅建筑項目中鋁模的應用進行對比研究,分析了鋁模與木模的支撐體系和施工工藝。尹友成等[2-4]對高層建筑“花籃拉桿”式型鋼懸挑腳手架在木模支撐體系中的施工工藝進行實踐研究,表明了新型花籃式懸挑架可以安全應用于高層建筑施工中,并對新型花籃式懸挑架與擱置型鋼懸挑架在工期、材料用量、質量三方面進行對比,驗證新型花籃式懸挑架的優越性。本文以某城市公建綜合配套工程三棟高層建筑為例,論述了鋁模支撐體系結合新型花籃式懸挑外架施工中完整的施工難點以及應對措施。

1 工程、設計概況

1.1 工程概況

南方某城市公建綜合配套工程項目總建筑面積為62 700.5 m2,共包括A,B,C三棟26層高層建筑以及兩座垃圾站房、一座泵房。三棟塔樓建筑結構形式為框架剪力墻結構,采取的外腳手架布置形式為落地式(15層及以下部分)+花籃懸挑式(16層及以上)。

1.2 設計概況

考慮現場施工的進度需求以及建筑高度,落地式腳手架施工速度快、安全便捷、造價低,但后期拆架會對外墻施工以及后期的市政園林施工造成影響。本項目計劃落地式腳手架搭設至15層(即建筑高度為46.5 m),16層 以上才用花籃式懸挑工字鋼外腳手架搭設。腳手架設計基本參數如表1所示。

表1 外腳手架搭設基本參數表

花籃懸挑式外腳手架選擇16號工字鋼懸挑錨固,最大懸挑長度2.5 m,工字鋼固定位置卸荷環選用φ20 mm Q355號圓鋼拉桿,其余卸荷點均選用φ16 mm鋼絲繩。工字鋼錨固采用預埋鋼套管+后擰六角螺栓,卸荷預埋件采用預埋套管+后擰雙耳螺栓拉環。

2 施工工藝流程及關鍵技術

2.1 施工工藝流程

花籃式懸挑外架施工工藝流程:確定施工方案,各構件定型化制作→預埋螺栓鋼套管→安裝主梁和次梁→安裝縱向掃地桿和橫向掃地桿→立桿安裝→安裝水平桿、攔腰桿、剪刀撐、鋪腳手板、掛安全網→拉吊層預埋拉桿螺栓鋼套管→鋼拉桿安裝。

2.2 施工關鍵難點及應對措施

花籃懸挑外架施工工藝的主要難點在于預埋件的定位安裝以及特殊位置卸荷構造措施的施工,主要關鍵難點及應對措施有以下幾點:

1)花籃懸挑工字鋼預埋件定位措施。懸挑外架工字鋼是通過預先埋設在混凝土結構邊梁的鍍鋅鋼套管+高強螺栓及上拉鋼拉桿進行鎖定[5]。在結構施工時,需要根據工字鋼平面布置圖,將鋼套管埋在梁內,同鋼筋骨架焊接固定。為保證工字鋼處于同一水平高度,鋼套管預埋位置需提前放線(見圖1)。鋼套管均需要用埋件堵頭進行封堵,避免混凝土進入套管。待結構梁體混凝土完成澆筑,強度達到設計強度50%以后,即可拆除梁外側鋁板,將加工好的工字鋼端部就位,套入兩個φ20 mm的六角螺栓[6]。工字鋼安裝完成后,需待結構梁體混凝土強度達到設計強度80%后方可在其上進行立桿和橫桿的安裝。

2)懸挑工字鋼上拉桿預埋措施。對于不同長度的懸挑工字鋼,本項目采用單拉桿和雙拉桿兩種形式的上拉結構。工字鋼長度不小于1.8 m時,采用上拉桿形式,其他形式則采用單拉桿形式。因鋁模體系外剪力墻底部均設置K板,K板在上層結構澆筑完成后才進行拆除,因此拉桿常規預埋位置與K板位置沖突,因此調整上欄桿預埋套管位置為K板下方50 mm位置(見圖2,圖3)。上拉桿底部用M22高強螺栓與工字鋼上的耳板進行固定連接,形成整體的花籃式懸挑結構,保證了整個架體的穩定性和安全性。

3)鋼絲繩卸荷環預埋措施。為了保證架體整體的安全性,每段懸挑外架增加一道卸荷層,第一道卸荷環預埋在第21層,第二道卸荷環預埋在第26層。卸荷采用6×19φ16 mm的鋼絲繩。梁板內預埋的受拉卸荷環,必須在混凝土強度達到設計強度的75%以后方可受力使用。拉鉤、吊環一定要采用圓鋼制作,不允許采用螺紋鋼。每根卸荷用的鋼絲繩至少采用3個卡頭扎緊,鋼絲繩扎頭螺絲全要擰緊,不允許松動(見圖4)。

4)飄板位置上拉桿的處理措施。懸挑式外架飄板位置因結構設計,飄窗伸出梁外,無論是傳統懸挑型腳手架的受力鋼絲繩還是花籃懸挑式的上拉桿都會被擋住。通常會在飄板上預留洞口穿鋼絲繩或者上拉桿,待結構施工完后,外架拆除后再對飄板進行修補和堵漏[7-8]。本項目對飄窗位置的上拉桿進行設計優化,采用反拉的方式與結構進行固定安裝,飄板位置的預埋套管采用反向預埋,該位置鋼板下掛至飄窗梁底,上拉桿通過預埋套管用高強螺栓進行連接固定。

5)立桿移動定位樁設置措施。懸挑腳手架立桿定位筋通常做法是在鋼梁上放線定位好后,再焊接一個短鋼筋頭,再將腳手架立桿鋼管套在短鋼筋頭上進行定位防滑。由于鋼筋頭數量多,焊接質量和尺寸都不容易控制,尤其是在雨季進行焊接作業時,存在一定的安全隱患。針對立桿定位,本項目在型鋼主梁或縱向聯梁上表面立桿位置處,安裝長150 mm活動定位銷作為鋼管套入點,立桿套在其外,防止立桿滑移(見圖5)。在施工作業時,只需將緊固螺母擰緊,將定位銷上下兩塊鋼板翼緣鎖死即可安裝腳手架立桿鋼管,在施工過程中安拆方便,且不損傷工字鋼。

3 質量驗收及保證措施

3.1 質量檢查驗收要求

花籃式懸挑型鋼腳手架為新型腳手架,目前尚無專門的安全技術規范,質量標準根據JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范、GB 55023—2022施工腳手架通用規范、GB 50205鋼結構工程施工質量驗收規范,腳手架搭設的質量安全主控項目質量檢查驗收如表2所示。

表2 花籃懸挑外腳手架項目質量檢查驗收表

3.2 質量安全保證措施

1)卸荷構造要求。考慮整體腳手架的自身荷載、風荷載、活荷載,為確保架體的穩固性和安全性,除了懸挑型鋼處布置高強螺栓+鋼拉桿的卸荷點,再增加一道鋼絲繩卸荷[9-10]。鋼絲繩公稱抗拉強度1 550 MPa,直徑16.0 mm鋼絲繩從外架子縱向水平桿與內、外立桿節點處扣牢,用機械葫蘆將鋼絲繩拉緊,鋼絲繩兩端用不少于3個12號繩卡扣緊,間距不得大于200 mm。

2)連墻件設置要求。連墻件布置按照兩步三跨設置,陽臺及結構拐角處加設。連墻件宜靠近主節點設置,并且偏離主節點的距離不應大于300 mm。在懸挑層和屋面層應加密布置連墻件,按照每層兩跨布置[11-12]。

3)回頂措施。為保證預埋在陽臺挑梁位置的懸挑外架的安全,陽臺處懸挑工字鋼采取回頂措施,回頂層數為兩層,分別為懸挑層和拉吊層,回頂采用扣件式鋼管φ48 mm×3.0 mm施工,縱橫向間距600 mm×1 200 mm,步距1 200 mm。

4 實施效果

本項目A/B/C三棟塔樓建筑面積39 780 m2,懸挑外架搭設高度從46.5 m到86.5 m,工字鋼安裝效果如圖6所示。根據測算使用的16b型工字鋼數量3 309.6 m,共計67.8 t鋼材,較原計劃共節省了23.7 t鋼材,直接經濟效益14.3萬元。同時無需在外墻上開孔洞,在后期二次結構施工以及外墻面施工過程中節省了至少15 d的工期,間接經濟效益約75萬元。

5 結語

本項目花籃式懸挑腳手架施工體系通過采取以上的關鍵技術,針對建筑結構特殊部位的構造要求,綜合考慮施工過程可能出現的問題,從鋼套管和卸荷環預埋、工字鋼以及上拉桿的安裝、定位樁的設計,極大地減少了外架搭設過程對鋁合金模板以及混凝土結構本身的影響。本文提到的花籃式懸挑架施工技術主要特點如下:

1)在結構梁或者剪力墻內預埋鋼套管,減少了后期補洞的工序,并且極大的減少了外墻滲漏的風險。

2)鋁模配合懸挑外架的使用,極大地提高了材料周轉率,節省了大約30%～35%的鋼材用量,有較好的環保效益和經濟效益。

3)可以提前穿插外墻二次結構砌筑,避免鋁模開洞,優化了施工工序。