超高層建筑核心筒爬模施工技術

趙 斌 源

(山西光信地產(chǎn)有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

某超高層建筑共42層，建筑高度約214.8 m，總建筑面積約32.8萬m2。該建筑結(jié)構(gòu)形式為核心筒+鋼框架體系，核心筒平面尺寸為29.9 m×21.6 m，該樓首層核心筒外墻體厚度包括1 000 mm和800 mm，超過5層后800 mm厚度外墻體收縮為600 mm，內(nèi)墻體厚度為600 mm。核心筒平面布置如圖1所示。

為了較為高效安全完成現(xiàn)場施工作業(yè)，現(xiàn)場在塔樓核心筒的兩個對角布置兩臺塔式起重機，即1號,2號兩臺起重機。其中，1號起重機基本性能指數(shù)為：起重臂55 m，最大工作半徑53.6 m，起重量7.9 t，最小工作半徑4.5 m，起重量32 t；2號起重機基本性能指數(shù)為：起重臂45.8 m，最大工作半徑44.7 m，起重量11 t，最小工作半徑3.9 m，起重量32 t。

1 爬模種類選擇

當前爬模的施工工藝已經(jīng)較為成熟，在超高層結(jié)構(gòu)施工中應用也極為普遍，爬模可以自我爬升，減輕塔式起重機的起吊頻次，同時體現(xiàn)出工具化施工的特征[1,2]。液壓爬模通常應用在各類超高層的鋼筋混凝土核心筒項目，采用液壓爬模，能夠使得核心筒剪力墻、核心筒的內(nèi)外結(jié)構(gòu)等同步進行施工，上下交叉立體作業(yè)，較大程度提高施工效率，減少工期，平均耗時為每層4 d。

液壓爬模通常可以分為內(nèi)外同時爬升和外爬升內(nèi)散拼兩種選擇，在本工程項目中采用的是內(nèi)外同時爬升的方法，該爬升體系體現(xiàn)出如下幾個特點[3,4]：1)內(nèi)外側(cè)的模板可以同時爬升，有利于提高施工進度，減少起重機的起吊次數(shù)，確保工程中如鋼結(jié)構(gòu)、幕墻安裝施工的進度；2)內(nèi)外側(cè)爬模用于施工豎向的墻體，施工不會受到水平部分的影響，有利于保證工程進度；3)在核心筒內(nèi)外側(cè)布設爬模，能夠形成相對較大的平臺，便于各類材料及器械的安置以及同步的提升，管理方便，效率增加。

整個爬模系統(tǒng)由以下部分構(gòu)成：埋件體系、架體和操作平臺、模板體系、電氣控制體系、提升部分構(gòu)成。除了提升和模板兩個體系外，其余部分都和爬模工藝系統(tǒng)的組成大體相近，因而確定爬模種類時需要按照結(jié)構(gòu)的特點和施工要求，確定合適的提升和模板體系。

較為常用的爬模體系分為液壓油缸爬升、電葫蘆提升兩種，其區(qū)別在于如下方面：1)液壓油缸爬升體系的架體結(jié)構(gòu)使用重型結(jié)構(gòu)焊接形成，架體結(jié)構(gòu)強度高，跨度大，而電葫蘆體系的架體結(jié)構(gòu)使用輕型結(jié)構(gòu)焊接形成，強度一般，不適用于大跨度結(jié)構(gòu)；2)液壓油缸的承載力較大，機位數(shù)量適中，電動葫蘆承載力低，機位數(shù)量少；3)液壓油缸爬升體系平臺頂部有較大的作業(yè)面，能夠堆放各類施工機具及材料，便于混凝土澆筑和鋼筋施工；電葫蘆體系頂部的施工平臺較小，僅能夠放置少量機具和材料；4)液壓油缸爬升體系采用液壓油缸分節(jié)爬升，每次爬升0.3 m，誤差較小，系統(tǒng)穩(wěn)定性、同步性較好，較為安全可靠，單片爬升主控人員和配合人員溝通方便；電葫蘆提升，整層一次性爬升完成，產(chǎn)生的誤差相對較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性、同步性存在不足，整體爬升過程中采用遙控操作，主控人員和配合人員溝通不便。

經(jīng)過比選，液壓油缸爬升體系的機位數(shù)量適合、承載力高，同時該體系同步性好，安全穩(wěn)定，滿足該項目施工。本項目爬模提升體系為液壓式，其先把埋件系統(tǒng)預埋在墻板，通過導軌和掛鉤在支座位置連接，液壓油缸對導軌及模板架交替頂升。待模板頂升到指定位置，把荷載轉(zhuǎn)移到掛鉤連接座，經(jīng)由液壓系統(tǒng)提升導軌，當導軌到達指定位置，再卸除荷載，如此循環(huán)。

爬模模板通常采用木梁膠合板和鋼模板兩種，其區(qū)別在于如下方面：1)木梁膠合板自重約65 kg/m2，自重輕，而鋼模板自重約110 kg/m2，重量大；2)木梁膠合板由多個構(gòu)件拼裝形成，可以形成各類形狀，鋼模板為定型產(chǎn)品，尺寸更改困難；3)木梁膠合板一次性投入高，面板容易損壞，鋼模板一次性投入高，但其可周轉(zhuǎn)多次；4)木梁膠合板組拼的體積小，運輸方便，鋼模板定制尺寸較大，運輸及日常管理復雜；5)木梁膠合板搭配的支撐和爬升設備的數(shù)量相對較少，鋼模板配合的支撐數(shù)量較多。

經(jīng)過對比，木梁膠合板自重較輕，運輸方便，組裝靈活，最終該項目確定采用膠合板模板。

2 爬模設計

2.1 面臨的問題

爬模設計需要處理的問題包括：1)層高高度較大的架體，需要注意架體的穩(wěn)定性；2)機位布置時，需要保證內(nèi)模的作業(yè)空間和支撐的安全性；3)塔式起重機在核心筒內(nèi)空間限制性強，需要做好爬模架體及塔式起重機的協(xié)同作業(yè)；4)施工平臺需要能夠方便施工操作；5)需要處理好爬模提升及起重機爬升的關系，確保核心筒型鋼結(jié)構(gòu)能夠正常安裝，核心筒鋼筋工程、混凝土工程施工同時正常進行；6)需要提前設計安全通道施工電梯達到爬模平臺的路線，作業(yè)時安全抵達施工部位，布置好消防安全設施，逃生通道的設置等。

2.2 爬模方案

2.2.1爬模系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由木膠合板、端頭板、木工字梁、背楞等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)標準層高度為4 200 mm，模板設計高度4 350 mm，為了提高木模板的循環(huán)次數(shù)，選用進口的WISA膠合板，循環(huán)次數(shù)超過40次。主楞為雙拼12號槽鋼，次楞為H20木工字梁。模板系統(tǒng)如圖2所示。

2.2.2承載體節(jié)點

液壓爬模承載體通常選取錐形的承載接頭，該接頭由承載螺栓、錐體螺母、預埋螺栓及錨固板等構(gòu)成。在墻板混凝土施工之前，把錐形承載接頭固定在模板的里側(cè)。對于埋件的設計，左上角起重機筒內(nèi)的架體和右下角起重機旁邊的架體選取單埋件系統(tǒng)，其余架體為雙埋件。布置埋件需要預埋件、預留的孔洞等，相關技術人員繪制爬升情況時要考慮碰撞點，并采取相關技術措施。

2.2.3機位布置、施工荷載

機位布置符合下列原則：

1)機位的設置需要避開剪力墻連梁位置，這是由于連梁的高度通常低于預埋件需要的高度，在連梁區(qū)域，爬模機位主受力的掛點缺少支撐，三腳架的尾撐沒有落腳點，如果剪力墻的洞口較寬，應當在兩端增設構(gòu)造柱。

2)陽角位置的爬模機位應當盡可能離陽角近，這是由于陽角的爬模平臺需要貫通，機位離陽角近可以減少平臺的懸挑長度，提高安全性。

3)陰角位置的爬模機位應和陰角距離不少于1 m，這是由于陰角的內(nèi)筒布置了角模，留出一定距離確保爬模的導軌和模板后移存在空間。

4)爬模機位位置需要避開暗柱等，這是由于預埋件的深度要求，若設置在暗柱位置，會增加預埋的難度，若必須在此位置設置，則應當避開暗柱的縱筋，同時結(jié)合現(xiàn)場狀態(tài)調(diào)整暗柱的水平箍筋。若預埋件不可避免在型鋼位置，則可將預埋件和型鋼柱焊接為一體，同時增設壓筋，確保節(jié)點的承載力滿足要求。

5)爬模的機位和起重機需要留設安全距離，通常在400 mm左右。

經(jīng)統(tǒng)計，最終該工程項目中，共設置76個機位。

施工荷載考慮如下：操作平臺上層的荷載按照4 kN/m2，操作平臺下層的荷載按照1 kN/m2，吊平臺施工荷載按照1 kN/m2，按2層計算。

2.2.4液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)包含控制臺、油缸、防墜爬升器等部分。該系統(tǒng)中，防墜爬升器設計時采用凸輪擺塊來達到油缸突然受力失效防墜的效果，同時可以達到架體和導軌之間的相互爬升轉(zhuǎn)換。在爬升時，爬模裝置的荷載均由防墜爬升器的凸輪擺塊傳遞至導軌。

2.2.5架體及操作平臺

爬模架體的設計包括了內(nèi)、外架體兩個部分的設計，事實上內(nèi)、外架體的構(gòu)造差別并不太大，本文著重闡述外架體的設計部分。

外架體主要包含了埋件承重裝置、上架體、三腳架、液壓操作平臺、退模裝置等部分，為了施工工序前后的搭接，上架體共有4層操作平臺。在上架體的頂層為鋼筋綁扎的操作平臺，同時可作為混凝土施工平臺，下方兩層作為模板作業(yè)平臺，用于合模、退模等作業(yè)。三腳架包含了橫梁、立柱、斜桿等部分，這是架體的主要受力部分。架體及導軌需要由液壓操作平臺進行提升，吊平臺是用于下層支座的拆除工作。

架體的平臺可經(jīng)由人梯到達，B2筒搭設工具式的塔梯，其最大下掛長度為21 m。在爬模組裝的同時搭設塔梯，以便人員上到架體的平臺。施工到第4層時，在B3筒搭設人貨梯。作業(yè)人員可以先乘坐該電梯到達塔梯的下掛層，隨后再經(jīng)由塔梯至模板平臺。

3 結(jié)語

液壓爬模系統(tǒng)采取工具式模板為主要手段，動力由液壓頂升系統(tǒng)提供，基于核心筒墻體為載體進行施工，實現(xiàn)模板及架體的整體化，施工中模板爬升速度快，較大程度縮減工期，模板爬升穩(wěn)定性強，機械化程度高，較大程度縮減了人工工時的支出，減少了對塔式起重機的依賴。該項施工技術在質(zhì)量、安全、進度及降低成本等方面具有顯著的優(yōu)勢，有著較好的應用前景。