集成爬架在某超高層工程的深化設計與現場安全管理要點探究

趙華穎 陳 凱 宋春桃 李 陽 林 林 陳 浩 閆鐵超

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

1 工程概況

深圳某城市更新項目（圖1）共包含3棟超高層辦公樓及1棟超高層公寓，總建筑面積約58萬 m2。

圖1 項目效果圖

A棟辦公樓56層，結構高度262.5 m，標準層層高4.4 m，結構周長191.84 m；B棟辦公樓47層，結構高度219.5 m，標準層層高4.4 m，結構周長178.48 m；C棟辦公樓57層，結構高度219.5 m，標準層層高4.4 m，結構周長178.48 m；D棟公寓樓61層，結構高度203.35 m，標準層層高3.15 m，結構周長205.8 m。

辦公樓結構形式為框架-核心筒，公寓樓結構形式為部分框支剪力墻。辦公樓采用輪扣＋木模板體系，公寓樓采用鋁模板體系。A、B、C棟辦公樓外立面裝飾為單元式幕墻，D棟公寓樓外立面裝飾包含涂料、真石漆、鋁板幕墻、貼磚。

2 辦公樓爬架支座形式選擇

辦公樓爬架的支座/提升掛座形式主要有3種設置方式：穿梁支座、懸挑型鋼水平附墻支座、懸挑型鋼水平附墻支座＋斜拉桿。

在常規工程中，常常配置3套支座進行周轉。但是，具體施工時，考慮到工期和勞動力穩定性等客觀原因，現場一般都會要求配置4套支座，在施層混凝土澆筑完畢后先安裝第4道支座，然后進行爬架爬升工作，本工程選用的是穿梁支座的設置方式。

在對支座形式的選擇以及對支座的安全管理中，往往因對懸挑結構、模架體系、幕墻節點、施工措施留洞封堵等問題考慮不到位，導致設計方案不合理或未抓住現場管理重點，因而產生安全隱患。

3 深化設計與現場安全管理問題

3.1 關于支座單/雙螺帽問題

對于穿梁形式的支座，按JGJ 202—2010《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》[1]第4.4.5條的規定，本項目A棟采用雙螺帽形式，B、C棟采用彈簧墊圈＋單螺帽形式。

在現場安全管理過程中，經常出現單螺帽和彈簧墊圈丟失或漏加的情況，在爬架使用過程中會因螺帽松動而導致支座滑動，一旦出現此情況，往往難以整改。尤其是爬架爬升之后，再去添加彈簧墊圈的話，需要先拆除螺帽，此時會大大增加安全風險。另外，相關的螺栓長度已根據單螺帽形式進行了確定，后期再整改，會因為螺栓長度不足，無法補加雙螺帽。

對于上述情況，通過加強過程檢查或更換長螺栓可解決此問題，但同時給現場安全管理增加了壓力。所以，建議提前要求按照雙螺帽形式進行材料準備及施工。

3.2 關于爬架剖面深化設計問題

行業規范中，只對爬架的平面布置進行了原則闡述，多數專業廠家在爬架深化設計時對平面設計的重視程度經常大于剖面設計，剖面設計圖不能全面反映架體構配件與結構或其他施工措施的關系，尤其是塔吊附墻、施工電梯、不同墻身大樣等部位剖面經常會與結構或施工措施發生矛盾。因此，在爬架安裝或使用過程中，會產生拆改、運行不暢或運行風險加大等問題。

如塔吊附墻部位因未將附墻桿標高、活動走道板、附墻安裝與爬架爬升的相互關系在剖面圖中明確標示出來，導致爬架上部少設置一道活動走道板。

如當施工電梯設計為爬架形式時，因未將電梯高度信息（尤其是電梯頂部構造高度）體現在剖面圖設計中，導致爬架在此位置斷口的高度不足。

如局部飄板部位，因未深入分析剖面圖中飄板與爬架走道板的高低差關系，導致爬架翻板與飄板無法重疊、飄板部位現場實際空隙過大，從而增加了作業人員高空墜落的風險。

在爬架剖面的深化設計過程中，應結合平面布置，對各種特殊部位的剖面進行全周期、全節點、全工況的考慮，以保證設計方案最優，確保將現場作業安全風險降至最低。

3.3 關于爬架組裝防傾覆問題

對于爬架安裝時的防傾覆做法主要有以下4種：

1）在找平架上采取雙鋼管夾住走道板，起到爬架防傾覆作用。

2）在結構上預埋短鋼管，通過短鋼管與爬架龍骨進行拉結，起到爬架防傾覆作用。

3）在結構上預埋短鋼管，通過設置斜撐鋼管與爬架龍骨進行拉結，起到爬架防傾覆作用。

4）在結構上預埋防風拉桿支座，通過防風拉桿與爬架龍骨進行拉結，起到爬架防傾覆作用。

這個過程存在的安全風險主要有以下幾個方面：

1）找平架標高低于結構完成面以及未設置連墻件，導致找平架頂部呈懸臂狀態，尤其是結構層高較大時，找平架本身的穩定性不足。

2）找平架上未設置雙鋼管夾住走道板或走道板面上短鋼管只與一側立桿連接。

3）結構板面上未預埋短鋼管或防風拉桿支座（尤其是爬架首層安裝樓層），亦未設置短鋼管、鋼管斜撐或防風拉桿，導致爬架無側向約束。

4）設置的斜撐鋼管與模板內支撐架進行連接，對模架的穩定性產生不利影響。

5）由于未在結構上預埋短鋼管，安裝時在板面上設置后置埋件，對后置埋件的節點或螺栓未進行詳細驗算，導致后置埋件失效。

6）在結構山墻部位未設置拉結措施，亦未設置雙鋼管防傾覆措施。

7）在爬架防傾覆措施未施工到位的情況下，提前安裝了爬架防護網片。

在爬架防傾覆問題上，應在方案設計及現場安裝過程中對以上隱患進行重點考慮及排查。

3.4 關于爬架懸臂高度的問題

本工程辦公樓標準層層高為4.4 m，爬架總高度為19.5 m，按照正常設計，爬架頂部懸臂高度要超過6 m，而這也是多數超高層辦公樓建造過程中采用爬架所遇到的現實問題。

解決此問題主要有以下4種方式：

1）在每一處支座處設置防風拉桿。此種做法的主要缺點是：需要考慮防風拉桿與內架的沖突，安裝工作量加大，防風拉桿螺栓洞需要封堵。

2）爬架總高度減小500 mm，頂部一層防護網片和導軌等材料采用非標準規格，此時需注意爬架頂部至少高出板面1.2 m，另外需注意懸臂高度應從支座位置起算。此種做法最主要的缺點是：頂部走道板以上的防護高度雖滿足規范要求，但由于防護高度降至最低標準，安全性也隨之降低。

3）爬架頂部一層防護網片高度減小500 mm，導軌、龍骨等構件不降低，頂部500 mm設置鋼絲繩防護。此種做法最主要的缺點是：整體美觀度差。

4）爬架爬升時的標高整體下降500 mm。此種做法的主要缺點是：需要調整所有走道板標高，底部封堵及翻板不易處理。

另外，考慮到工程所在地位于深圳（沿海地區），且屬于超高層建筑，最終選用了防風拉桿的形式。在現場安全管理時，應特別注意監控每一層防風拉桿是否添加到位。此外，在沿海地區的高層建筑，建議當爬架懸臂高度超過5 m時就要設置防風拉桿，或對爬架結構進行整體受力分析，可采用防風拉桿隔一設一的方式或其他方式。同時，防風拉桿還能有效防止爬架使用時間較長導致爬架頂部向外變形的問題。

3.5 關于爬架支座間距問題

在常規爬架支座布置時，支座間距按JGJ 202—2010《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》第4.4.2條“直線布置的架體支撐跨度不得大于7 m；折線或曲線布置的架體，相鄰兩主框架支撐點處的架體外側距離不得大于5.4 m；架體全高與支撐跨度的乘積不得大于110 m2。”執行，而忽略了爬架相關檢測報告中的試驗參數。

關于爬架的相關檢測報告主要有2個：國家建筑工程質量監督檢驗中心出具的《檢驗報告》和住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心出具的《建設行業科技成果評估證書》。在檢測報告中對于支座跨度、架體全高×支撐跨度等數據均有明確的試驗參數，但報告中的試驗參數均小于規范要求，在支座布置時應注意不大于檢測報告中的試驗參數。

如本工程A塔采用了某公司FLD-30型號爬架，檢測報告中架體主要試驗參數為：架體全高15 m；架體最大支撐跨度6.1 m；架體全高×支撐跨度最大為91.5 m2。A塔爬架全高為19.5 m，將此產品應用于A塔時，支座間距應按不大于91.5/19.5=4.69 m的原則進行布置。

此外，對于結構外圍轉角、凹凸邊線變化時的爬架支座布置，應詳細分析支座的受力分擔面積，并特別注意轉角處架體水平懸挑長度≤2 m的要求，必要時進行支座加密。轉角處采用“一次性”預埋螺桿。

3.6 關于爬升卸料平臺布置問題

在布置爬升卸料平臺時需要綜合考慮以下幾個因素來確定料臺的位置和數量[2]：

1）結合考慮模板小班組的工作區域劃分情況，合理分配料臺使用。

2）結構模架形式，如木模、鋁模、模板支架及龍骨形式等。

3）模架材料量及塔吊吊次情況，如塔吊工作時間安排、鋼構完成后是否拆除部分塔吊等。

4）模架材料的周轉傳遞方式。

5）使用鋁模時，需考慮鋁模立桿材料是否考慮使用卸料平臺。

6）結構施工階段的樓層垃圾清理，是否考慮使用卸料平臺隨爬架逐層清理。

7）塔吊、電梯等大型機械的布置情況，布置的卸料平臺/吊運路線需盡量遠離塔吊、電梯及塔吊附墻桿件。

8）工期進度、部署安排情況，如是否考慮專門配置材料倒運班組以加快施工進度。

9）樓層結構布置情況，此點主要考慮樓層平面上材料水平運輸路線問題，原則是材料搬運路線最短。

10）樓層施工流水段劃分情況，如標準層分2塊進行錯層流水施工。

11）結構周圍首層/裙房的平面布置情況，以及售樓展示區相關的影響，此點主要是考慮交叉作業以及高墜防護安全問題。

12）落地/懸挑防護棚的設置情況。

13）考慮門窗、幕墻龍骨、水電、煙道/排氣道、粗裝修、懸挑防護棚、安全防護等材料是否通過卸料平臺上樓。

關于材料運輸方面的規劃需認真探究，精細化的部署可以節省大量人力、物力的消耗，且可大大降低安全風險。如對于超高層項目，采用鋁模結合爬架工藝時，各種專業施工插入較多，塔吊使用相對較少，電梯運行壓力較大。當材料運輸/塔吊及料臺使用時間分配規劃合理時，亦可大量減少電梯占用時間，無形之中可大大減少部分施工作業的時間消耗。此外，為方便施工管理，也可選擇專門配置材料倒運的施工隊伍。

3.7 施工電梯進爬架時的安全防護問題

根據施工組織部署及工序流程插入規劃，施工電梯一般選擇不進爬架、進爬架一層、進爬架兩層這3種形式。

對于施工電梯進爬架時，電梯位置的爬架采取斷口處理，斷口位置經常由于爬架爬升、電梯升節、樓層門或防護欄桿安裝等工作不協調而產生安全隱患。某項目由于樓層門安裝滯后導致臨邊安全風險，如圖2所示。

圖2 電梯位置樓層門滯后

對于本工程D棟公寓樓D-1#施工電梯，按規劃部署電梯需進爬架二層，則爬架斷開處至少需要2.5倍層高的高度。但由于電梯位置有剪力墻的存在，若爬架斷開2.5層（頂部0.5層設置單層防護屏）則會導致此部位鋁模模板拆除施工安全風險較大，故最終選擇了斷開兩層高，電梯進爬架一層，將D-2#電梯進爬架二層、相應調整材料堆場及材料上樓規劃。

對于電梯進爬架時，應特別注意在電梯樓層門位置處的鋁模立桿布置，避免影響電梯出口通道，導致鋁模立桿拆除，進而影響結構質量。

此外，由林力勛等[3]研究的施工電梯與外爬架一體化工作系統，提出了施工電梯直通作業面的技術，此技術大大減少了作業人員上下樓的時間消耗，有條件時可借鑒 運用。

3.8 爬架上人樓梯的布置及安全管理

在布置上人樓梯以及進行樓梯安全管理時，需重點注意以下6個方面：

1）樓梯宜對稱布置。

2）考慮到工人上下班高峰期，樓梯部位的荷載、受力需單獨核算，必要時加密支座間距。

3）施工電梯進爬架時，需盡量將樓梯設置在距離電梯較近部位，方便人員上下班行走。

4）需結合考慮標準層板面混凝土澆筑的施工組織，若混凝土澆筑收尾位置距離結構樓梯較遠時，宜在爬架對應位置設置樓梯，以方便施工人員在施工完成后，直接通過爬架樓梯下樓。

5）針對鋁模項目，由于鋁模部分樓層需要采用油性脫模劑，會造成上人樓梯及主通道較濕滑，需要在相應走道板/踏步板上包裹防火防滑膠墊等，避免發生人員摔傷等安全問題。

6）需考慮在爬架首次提升之前，落地式上人通道樓梯的位置盡量能與爬架上人樓梯方便連通，或提前在落地樓梯對應位置在爬架上搭設臨時樓梯以保證通道的順暢。

3.9 其他問題

在爬架深化設計及現場安全管理過程中還應該重點注意以下幾個問題[3]：

1）在爬架選用產品時，應注意核實爬架的檢驗報告與評估證書中相關參數是否一致。

2）爬架水平支座布置時，應注意支座相關構造與結構豎向模板安裝及拆除所需構造距離。

3）在建筑外圍水管/幕墻龍骨跟隨爬架進行安裝時，應注意核查爬架支座、導軌、提升葫蘆等與水管/龍骨及固定件沖突情況，并特別注意核實支座拆除時與水管/龍骨間所需的操作空間，并注意水管/龍骨部位翻板的切口以及封堵情況。

4）爬架設計時，一般將導軌與結構之間的距離控制在250 mm左右，此時走道板距離結構的縫隙較大（超過300 mm），且靠結構內側又未設置欄桿等防護措施，容易出現安全問題，對此種情況應提前在走道板內側增加角鋼或設置抽拉桿等進行加寬處理。

5）關于爬架分片口的設置，要考慮混凝土的澆筑順序，盡量保證先爬升的一片爬架相關的混凝土優先澆筑完成，可將爬架整體爬升時間提前。在辦公樓項目中經常采用本層從左往右澆筑混凝土，下層從右往左澆筑，以合理調節不同區域的工種施工緊慢程度。還要注意分片口盡量不要設置在結構柱位置，以免分片口位置人員不方便走動。

6）在塔吊附墻設計時，應注意提前深化結構變截面后附墻預埋件的定位尺寸，避免埋件偏位導致附墻桿與爬架龍骨沖突。并考慮到塔吊附墻部位爬架構件需多次拆裝，容易變形，建議此部位的爬架支座適當減小間距。

7）爬架底部雖設置了翻板等防護措施，但畢竟都是“剛性”材料，仍避免不了各種縫隙中有垃圾掉落的情況。建議在爬架底部走道板及翻板上設置一層防火膠墊，并注意設置踢腳。

8）在模架搭設時，應注意鋼管等材料不要伸到爬架內，影響爬升。此外對于外圍柱采用方圓扣產品時，應注意結構柱變截面需及時更換方圓扣規格/不斷切短方圓扣，防止方圓扣伸到爬架內，以免柱模拆除不及時而影響爬架爬升。

9）每一層支座安裝完畢及每一層提升后必須逐個檢查支頂器是否頂緊導軌，并且全面檢查支頂器彈簧是否失效，實際使用時經常出現支頂器未頂緊的情況。

10）采用鋁模的項目，應特別注意檢查鋁模拆除后材料放在爬架上、“坐”爬架運輸到上層的情況。

11）在外墻粗裝修隨爬架作業時，應特別注意檢查是否存在提前拆除支座以完善此部位螺栓洞封堵/粗裝修作業的情況，此類部位的粗裝修需后期采用吊籃或其他方式進行修補完善。

12）每一次爬架爬升完成后，應及時將避雷措施安裝到位。

4 結語

本文總結的各種缺陷或問題，是通過對合作廠家在施工項目廣泛走訪獲取的。在深化設計階段和安裝使用過程中，本工程提前進行了針對性改進，有效避免了類似缺陷，控制了安全風險，為類似工程提供了借鑒，取得了較好的安全及社會效益。