附著式整體腳手架在城市更新項(xiàng)目中的施工研究

刁偉俊

上海市靜安區(qū)建筑建材業(yè)管理中心 上海 200070

1 概述

隨著城市化建設(shè)的飽和，建筑業(yè)已經(jīng)逐步在向城市更新這個(gè)主題轉(zhuǎn)變，新建項(xiàng)目越來(lái)越少，改建項(xiàng)目越來(lái)越多。而改建項(xiàng)目從以前的多層改造慢慢地向高層改造轉(zhuǎn)變。這些建筑物往往在市中心繁華路段，對(duì)整個(gè)工程的安全防護(hù)、周邊環(huán)境影響控制以及工程形象尤為重要。因此，外腳手架的選擇成為了關(guān)鍵。本文以上海錦滄文華大酒店改建項(xiàng)目為例，從外腳手架的選擇、關(guān)鍵施工技術(shù)、安全技術(shù)措施等方面介紹城市更新項(xiàng)目采用附著式整體腳手架的施工技術(shù)。

上海錦滄文華大酒店地處?kù)o安區(qū)著名的商務(wù)與購(gòu)物中心南京西路。西側(cè)與上海展覽中心僅一墻之隔，東側(cè)和南側(cè)緊鄰華業(yè)小區(qū)、滄州大樓等居民建筑物，北側(cè)為軌交2號(hào)線區(qū)間隧道（圖1）。

原錦滄文華大酒店建成于1987年，是上海中心城區(qū)著名的五星級(jí)酒店，結(jié)構(gòu)主樓30層，裙房5層，設(shè)1層地下室，混凝土屋面標(biāo)高為99.50 m，單層建筑面積約1 500 m2。為改善原建筑使用功能，本工程擬對(duì)錦滄文華大酒店進(jìn)行改建，一方面原主樓通過(guò)“四改三”以增加層高，主樓在建筑高度不變的情況下由原來(lái)的30層改建為22層；另一方面原裙房區(qū)域地下1層擴(kuò)建為地下4層，主樓區(qū)域保持地下1層不變。改建后建筑面積約70 000 m2，建筑功能由酒店轉(zhuǎn)向商業(yè)及辦公。

圖1 錦滄文華大酒店總平面示意

2 主樓外腳手架的選擇

2.1 結(jié)構(gòu)改建施工流程

原結(jié)構(gòu)為混凝土框架結(jié)構(gòu)，改建完成后為鋼結(jié)構(gòu)。施工流程為：在鋼結(jié)構(gòu)柱位置，局部拆除此處的混凝土結(jié)構(gòu)→由下至上安裝鋼結(jié)構(gòu)柱→安裝鋼結(jié)構(gòu)柱的同時(shí)安裝臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)梁，使得鋼結(jié)構(gòu)形成整體→拆除剩余混凝土結(jié)構(gòu)→補(bǔ)全鋼結(jié)構(gòu)梁→鋪設(shè)壓型板，澆筑混凝土樓板→安裝玻璃幕墻→裝飾工程。

根據(jù)業(yè)主及政府要求，在施工過(guò)程中的任何一個(gè)施工階段均應(yīng)有外防護(hù)，起到安全圍護(hù)、文明施工的效果，提高工程形象。這樣一來(lái)，腳手架的選擇尤為困難。眾所周知，不管哪種類型的腳手架都需要附著于結(jié)構(gòu)受力，結(jié)構(gòu)在混凝土與鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)不停地拆除替換，因此我們對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的腳手架進(jìn)行了研究分析，選擇一種貼近本工程特點(diǎn)的腳手架體系進(jìn)行研究攻關(guān)[1-3]。

2.2 外腳手架的選擇

外腳手架一般分為落地腳手架、懸挑腳手架、附著升降腳手架。我們根據(jù)實(shí)際工況對(duì)3種腳手架進(jìn)行了研究選擇。

1）落地腳手架承力于地面，在本工程初期，地下室還未改造之前可以使用。但一旦地面開(kāi)挖施工，落地腳手架則必須拆除，如此一來(lái)整個(gè)工程便暴露在外，形成無(wú)安全防護(hù)，不符合業(yè)主及政府要求。

2）懸挑腳手架通過(guò)懸挑工字鋼梁由結(jié)構(gòu)樓層面懸挑而出，腳手架搭設(shè)在懸挑工字鋼上。該腳手架體系在新老結(jié)構(gòu)替換時(shí)需要轉(zhuǎn)換底部懸挑工字鋼的受力位置，且第一階段的鋼結(jié)構(gòu)柱間距達(dá)到了8.8 m，懸挑工字鋼只能按照每8.8 m設(shè)置1根懸挑。這樣的做法有2個(gè)問(wèn)題無(wú)法預(yù)估：更換底部的承力工字鋼對(duì)上部腳手架的影響無(wú)法確定其安全性能；8.8 m的挑梁間距過(guò)大，使用的型鋼過(guò)大，無(wú)法保證施工時(shí)的安全性能，可操作性不強(qiáng)。因此，不應(yīng)考慮采用懸挑腳手架做外腳手架。

3）附著式升降腳手架通過(guò)在混凝土柱位置設(shè)置機(jī)位，利用它的停層工況，采用斜拉桿將架體附著在結(jié)構(gòu)上不作升降作業(yè)。當(dāng)拆除局部結(jié)構(gòu)時(shí)，可以將斜拉桿向梁側(cè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)形成后，又可以將混凝土結(jié)構(gòu)上的斜拉桿向鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。它的附著結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最適用于本工程的特點(diǎn)，初步研究決定采用附著式升降腳手架作為本工程的外腳手架。

深入研究后發(fā)現(xiàn)，采用附著式升降腳手架必須解決如下3個(gè)關(guān)鍵施工技術(shù)：

1）附著式升降腳手架的布置，包括了平面機(jī)位的布置及垂直立面的架體布置。

2）附著節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，包括了混凝土結(jié)構(gòu)附著節(jié)點(diǎn)及鋼結(jié)構(gòu)附著節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。

3）高空轉(zhuǎn)換附著節(jié)點(diǎn)的施工技術(shù)，包括轉(zhuǎn)換流程及施工方法。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 附著式升降腳手架的布置

3.1.1 附著式升降腳手架的平面布置

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖2），陰影位置的結(jié)構(gòu)為先拆結(jié)構(gòu)，然后在該位置安裝鋼結(jié)構(gòu)柱。因此，附著式升降腳手架機(jī)位在平面上應(yīng)按照混凝土柱的位置進(jìn)行布置，柱間距為4.4 m，符合有關(guān)規(guī)范要求。

初始搭設(shè)時(shí)，所有機(jī)位附著在混凝土結(jié)構(gòu)柱上。在結(jié)構(gòu)拆除前，將拆除結(jié)構(gòu)處的機(jī)位通過(guò)斜拉桿附著到旁邊的混凝土柱上，確保附著式升降腳手架在該柱位置無(wú)任何連接點(diǎn)。完成鋼結(jié)構(gòu)柱施工，并形成整體后，將所有機(jī)位附著至鋼結(jié)構(gòu)柱上，然后拆除與混凝土結(jié)構(gòu)的所有連接。最后拆除所有混凝土結(jié)構(gòu)，補(bǔ)全鋼結(jié)構(gòu)，完成施工。

3.1.2 附著式升降腳手架的立面布置

由于僅僅利用其停層工況，因此由下至上布置5套腳手架，實(shí)現(xiàn)立面全覆蓋。每套架體搭設(shè)高度19.8 m，滿足附著式升降腳手架的構(gòu)造要求（圖3）。

圖2 附著式升降腳手架的平面布置

圖3 附著式升降腳手架的立面布置

3.2 附著節(jié)點(diǎn)的設(shè)置

按附著受力分為豎向荷載附著點(diǎn)（俗稱斜拉桿）和水平荷載附著點(diǎn)（俗稱連墻件），按受力點(diǎn)結(jié)構(gòu)分為混凝土附著點(diǎn)和鋼結(jié)構(gòu)附著點(diǎn)。因此我們研究設(shè)計(jì)了4種附著節(jié)點(diǎn)形式。

3.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)上斜拉桿的附著節(jié)點(diǎn)

改建工程不同于新建結(jié)構(gòu)，無(wú)法在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋埋件或預(yù)埋孔洞，因此采用打孔的方式，在混凝土柱上鉆φ50 mm的孔，然后采用M36穿墻螺桿將斜拉桿固定在混凝土結(jié)構(gòu)上，斜拉桿由M27圓鋼和花籃螺絲組成，將腳手架通過(guò)斜拉桿附著在在結(jié)構(gòu)上（圖4）。

3.2.2 混凝土結(jié)構(gòu)上連墻件的附著節(jié)點(diǎn)

利用鋼管扣件抱柱的形式設(shè)置連墻件，由于缺少定型的附墻支座，因此通過(guò)計(jì)算確定鋼管扣件連墻件的數(shù)量不應(yīng)小于每個(gè)機(jī)位每層2道，且應(yīng)采用雙扣件進(jìn)行加固（圖5）。

3.2.3 鋼結(jié)構(gòu)上斜拉桿的附著節(jié)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)柱和梁在出廠前焊接耳板，斜拉桿通過(guò)M36螺栓直接固定在耳板上，附著式升降腳手架傳力至鋼結(jié)構(gòu)（圖6）。

圖4 混凝土結(jié)構(gòu)斜拉桿附著節(jié)點(diǎn)

圖5 混凝土結(jié)構(gòu)連墻件附著節(jié)點(diǎn)

圖6 鋼結(jié)構(gòu)附著節(jié)點(diǎn)

圖7 斜拉桿轉(zhuǎn)換流程

圖8 連墻件轉(zhuǎn)換流程

3.2.4 鋼結(jié)構(gòu)上連墻件的附著節(jié)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)柱和梁在出廠前按機(jī)位位置焊接連接板，連墻件通過(guò)鋼管扣件進(jìn)行連接，且應(yīng)采用雙扣件形式進(jìn)行加固，最終將附著式升降腳手架及風(fēng)荷載的水平力傳力至鋼結(jié)構(gòu)。

3.3 高空轉(zhuǎn)換附著節(jié)點(diǎn)的施工技術(shù)

這里主要研究了當(dāng)機(jī)位處結(jié)構(gòu)拆除時(shí)，如何在高空將原先附著節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換至旁邊結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)（圖7、圖8），該機(jī)位處結(jié)構(gòu)拆除前，保持原附著節(jié)點(diǎn)不變，增設(shè)V字形斜拉桿及連墻件，將豎向及水平荷載傳力至旁邊結(jié)構(gòu)，然后拆除該機(jī)位處的所有附著連接，移交結(jié)構(gòu)拆除施工。

4 安全技術(shù)措施

4.1 安全防護(hù)措施

本工程腳手架的防護(hù)分為底部隔離、中間隔離、外立面網(wǎng)片、斷口臨邊防護(hù)，它既要有一定的抗沖擊強(qiáng)度，又要滿足防火性能要求，從整體外觀上還要滿足視覺(jué)美觀的效果。

1）底部隔離。位于每套架體底部，采用花紋鋼板作為底部隔離全封閉，且表面采用黃色油漆進(jìn)行涂刷，既能防銹，又能起到警示作用。

2）中間隔離。在每套架體立面中間設(shè)置一道用鋼管和鋼板網(wǎng)組成的隔離，隔離的鋼管與腳手架的立桿采用扣件連接，表面采用黃色油漆進(jìn)行涂刷。

3）外立面網(wǎng)片。腳手架外圍護(hù)采用鍍鋅沖孔網(wǎng)片代替密目網(wǎng)，鍍鋅沖孔網(wǎng)網(wǎng)孔直徑為10 mm，間距15 mm。比起常規(guī)的密木網(wǎng)，它透風(fēng)系數(shù)高，抗沖擊強(qiáng)度高，外立面整體效果更加美觀。

4）斷口臨邊防護(hù)。在腳手架斷口、結(jié)構(gòu)拆除形成臨邊等位置用鋼管扣件搭設(shè)扶手欄桿，并采用鍍鋅沖孔網(wǎng)片進(jìn)行全封閉。

通過(guò)研究設(shè)計(jì)，附著式升降腳手架所有構(gòu)配件及安全防護(hù)措施均采用鋼構(gòu)件，解決了防火問(wèn)題及抗沖擊問(wèn)題，外立面整體效果均為鍍鋅沖孔網(wǎng)片的形式，比較美觀。

4.2 附著節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制措施

在實(shí)際工程應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)附著節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換過(guò)程中受力會(huì)產(chǎn)生不均勻，有可能導(dǎo)致局部的附著點(diǎn)受力過(guò)大，甚至導(dǎo)致構(gòu)件破壞，產(chǎn)生安全問(wèn)題。因此在施工過(guò)程中需要制訂控制措施。

4.2.1 受力試驗(yàn)

為了能夠確定斜拉桿的花籃螺絲收緊圈數(shù)和受力的關(guān)系，我們進(jìn)行了試驗(yàn)。具體方法如下：

1）將斜拉桿一端固定在結(jié)構(gòu)上，另一端連接一個(gè)拉力傳感器，再將傳感器固定在結(jié)構(gòu)上，完成試驗(yàn)裝置（圖9）。

圖9 受力試驗(yàn)裝置

2）收緊花籃螺絲至傳感器產(chǎn)生讀數(shù)。

3）繼續(xù)收緊花籃螺絲，以1圈為單位，記錄傳感器讀數(shù)變化。

重復(fù)上述步驟5次，然后計(jì)算收緊1圈的受力平均值。最后得出結(jié)論：斜拉桿收緊1圈，荷載增加約500 kg。

有了試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，根據(jù)每個(gè)機(jī)位的質(zhì)量（約4.5 t），要求現(xiàn)場(chǎng)工人按斜拉桿受力后轉(zhuǎn)動(dòng)花籃螺絲9圈為標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作。

4.2.2 制訂檢查監(jiān)測(cè)管理規(guī)定

為了確保萬(wàn)無(wú)一失，在剛轉(zhuǎn)換完成后對(duì)整個(gè)架體的豎向水平位移進(jìn)行檢查監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行了規(guī)定：轉(zhuǎn)換完成1周內(nèi)每天監(jiān)測(cè)并記錄位移情況；當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定無(wú)明顯變化情況下，之后1個(gè)月內(nèi)每周監(jiān)測(cè)并記錄；無(wú)明顯異常情況下，之后每個(gè)月對(duì)架體每個(gè)機(jī)位的豎向水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)并記錄。當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，調(diào)節(jié)斜拉桿的花籃螺絲，校正架體的水平度和垂直度[4-7]。

4.2.3 施工工藝規(guī)定

在轉(zhuǎn)換施工前我們制訂了轉(zhuǎn)換過(guò)程的施工工藝流程：檢查架體所有連接節(jié)點(diǎn)及附著節(jié)點(diǎn)，確保完好可靠→按方案要求安裝轉(zhuǎn)換用斜拉桿及連墻件，確保受力均勻→收緊轉(zhuǎn)換斜拉桿至原斜拉桿受力歸零→拆除原斜拉桿，由轉(zhuǎn)換用V字形斜拉桿代替→拆除原連墻件，由轉(zhuǎn)換用連墻件代替→完成轉(zhuǎn)換，進(jìn)入檢查監(jiān)測(cè)階段。

4.3 信息化監(jiān)管控制措施

為了確保轉(zhuǎn)換過(guò)程及結(jié)構(gòu)安全，通過(guò)研究決定，在附著式升降腳手架斜拉桿處增設(shè)拉力傳感器，并加載荷載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)顯示屏實(shí)施監(jiān)測(cè)每個(gè)機(jī)位的荷載情況。不均勻受力超過(guò)20%時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)斜拉桿上的花籃螺絲，最終使得腳手架均勻受力在結(jié)構(gòu)上（圖10）。

圖10 荷載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究介紹上海錦滄文華改建項(xiàng)目外腳手架的施工技術(shù)，引出城市更新主題工程中，附著式升降腳手架的施工關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)施工中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)及關(guān)鍵的安全防護(hù)措施做了詳細(xì)的闡述，介紹了具體的解決方案。通過(guò)工程應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期效果，確保了施工安全，將施工對(duì)周邊環(huán)境的影響降到可接受范圍，提高了企業(yè)品牌形象。隨著城市更新項(xiàng)目日益增長(zhǎng)，附著式升降腳手架在此類特殊工程中的應(yīng)用獲得了良好的社會(huì)效益，展現(xiàn)了城市的風(fēng)采，為今后的類似工程提供理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。