超高層建筑斜立面伸縮式全鋼爬架施工技術

孫旭軍

中鐵二局集團建筑有限公司 四川 成都 610031

全鋼附著式升降腳手架是用于建筑結構、安裝、裝修施工的外立面防護，以一定高度的腳手架通過與建筑結構外圍的梁、剪力墻、板進行附著，依靠自身的升降設備，隨著工程結構施工逐層爬升至結構封頂后，再利用塔吊拆除或下降進行外墻裝飾作業的一種輔助施工外腳手架。

通過查閱文獻[1-2]，全鋼升降平臺在建筑結構垂直立面施工方面的研究及應用較廣泛。有文獻[3-4]研究了建筑平面結構呈波浪線形的升降平臺應用技術，但在建筑立面沿高度方向變化呈斜線形的爬架應用方面尚無實例。本文通過對全鋼附著式升降腳手架在斜立面豎向結構安裝過程中的研究，重點對異形結構外立面爬架的安裝設計、安裝方法、提升、伸縮和拆除工藝進行闡述，并在某超高層寫字樓項目中進行了實踐，取得了較好的應用效果。

1 工程概況

四川出版傳媒工程位于成都市，由主樓和裙樓組成。主樓地下4層，地上39層，1層層高6.0 m，2～3層層高5.1 m，4～39層層高4.0 m，其中，15、28層層高5.1 m，39層層高4.05 m，建筑總高度169.15 m，采用鋼筋混凝土框架＋核心筒結構；主樓與裙樓共用地下室，地面以上部分相連接。

高層施工升降平臺連接件附著處混凝土強度等級最低為C30。9層開始部分區域出現懸挑結構，且結構邊線局部逐層變化（圖1、圖2）。

圖1 斜立面懸挑端剖面示意

圖2 斜立面懸挑端平面示意

2 伸縮式全鋼爬架的應用條件分析

1）項目總高度169.15 m，位于成都市中心鹽道街，與小學、飯店相鄰，屬于市中心繁華區域，周邊人流、車流密集，安全防護要求高，采用普通懸挑式鋼管腳手架零散部件多，易發生高空物體打擊等安全事故。

2）采用型鋼懸挑腳手架需懸挑9道，用鋼量大，耗時長，在型鋼懸挑層有降效現象；且綜合成本高，不經濟。

3）本項目為超高層辦公樓，外立面無不規則凸出結構，立面裝飾為玻璃幕墻，適用爬架體系作為防護架。

4）采用全鋼爬架有利于超高層防火安全，大大降低高空火災風險。

5）采用全鋼爬架有利于提升企業的社會形象，也是建筑業十項新技術推廣應用的要求。

3 伸縮式全鋼爬架的應用重難點

本工程主樓西南角、東北角外立面豎向造型不規則，該部位各層自外框柱向外的懸挑長度不一，逐層遞減或遞增，故爬架在此部位為斜向爬升。其中7～10號機位27層以下向外斜向爬升，27層以上向內斜向爬升，30～34號機位28層以下垂直向上爬升，28層開始向內斜向爬升。附墻導向支座與導軌形成－7°～＋7°角度。

4 伸縮式全鋼爬架的應用對策

4.1 爬架平面布置

爬架平面布置滿足JGJ 202—2010《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》的相關要求，結合工程實際情況，具體布置情況如下：架體寬度0.8 m，直線部分最大支撐跨度4.4 m，轉角部位架體外側距離5.4 m，架體水平懸挑部分最大2.0 m，架體全高與支撐跨度的乘積最大為79.2 m2。經安全驗算，以上的爬架平面布置設計均滿足規范要求。

4.2 爬架立面設計

高層施工升降平臺的外防護網最外面是角鋼和方鋼做成的“米”字形骨架，里面設置1層有較高強度的、孔洞較小的沖孔板固定在邊框上。高層施工升降平臺共5層腳手板，腳手板步高分別為4.0、3.1 m，架體高18 m（圖3）。

架體設計3個具有承載、升降導向、防墜、防傾功能的附墻固定支座，升降系統為獨立附墻設置，與導向裝置和防墜裝置分離。每個附墻固定支座內都安裝有轉輪式防墜器，實現全過程防墜。同時，每個附墻固定支座均安裝有與導軌滑套連接的防傾裝置。鋼爬架采用電腦智能化控制，通過對提升重力的信息采集，經計算機進行綜合分析，自動均衡調整升降速度，當超載、欠載15%時報警，超載、欠載30%時停機，實現了全智能化自動控制。

圖3 斜立面升降平臺立面設計

4.3 機位布置

1）高層施工升降平臺布置情況：首次安裝時共布置48個高層施工升降平臺機位，隨著懸挑長度增加，逐漸增設機位，最終機位個數為51個。

2）使用范圍：5～39層。

3）高層施工升降平臺基本概況：架體高度18.0 m，提升動力為7.5 t電動葫蘆，最大跨度4.4 m，操作層架體凈空寬度800 mm，覆蓋層數4層加半層單排防護。

4）架體結構主要由附墻導座、導軌主框架、架體折疊單元、提升、防墜、防傾、控制等系統組成。附墻支座支撐處混凝土強度等級C30。

5）本工程主體結構施工時使用高層施工升降平臺為施工提供安全防護體系。主體結構施工時布置高層施工升降平臺提升機位51個，架體單元79個。

6）首次安裝預埋在6層（＋24.10 m），34～48號機位使用三角鐵件懸挑附著，此時平臺使用加寬翻板。9層開始有懸挑結構后，再附著在梁上，恢復標準翻板。

4.4 安裝工藝

4.4.1 架體單元的組裝及吊裝

架體按爬架機位平面布置圖和架體單元編碼圖進行組裝：從架體轉角部位開始，先在地面將架體單元組裝好后逐一吊裝到圖示位置就位，再擰緊各組件連接處的螺栓，確保架體單元整體安全，吊裝過程中應理順鋼絲繩并確保架體單元基本保持垂直，最后將連接板及轉角處周邊用鋼板網封堵。架體組裝完成后，項目部應組織驗收并進行安全測試。重點對倒鏈電動葫蘆提升體系中安全保護裝置及自動控制系統等的安全可靠性能進行檢查測試。

4.4.2 爬架體系的提升

當檢查確定各項技術參數正常時可進行提升操作。先對結構外立面垂直區域的架體進行同步提升，再對結構西南角和東北角結構外斜立面部位的架體進行提升，提升過程中利用可伸縮三角形桁架支撐體系調節架體角度達到預設位置后停止提升，并與垂直立面架體連接成整體。

操作卸荷指令后，提升鏈條將全部放松，如定位裝置連接可靠，則卸荷幾秒內即可完成。卸荷完成后應斷開傳力鋼絲繩與升降架的連接；所有機位卸荷后，反轉操作使倒鏈恢復到升降前的狀態。

4.4.3 拆除工藝

先拆除升降平臺內的所有提升裝置并吊至地面分類堆放整齊。拆除順序與其組裝順序相反，具體如下：先將鋼絲繩掛在架體單元的吊鉤上并張緊，拆除連接螺栓；將拆除的架體單元逐一吊運至地面并拆除斜撐桿，并將拆下的單元架體分組捆綁，將導軌、螺栓等所有配件清點打包裝車運出現場。

4.4.4 成品保護

架體拆除時必須注意成品保護，嚴禁破壞、污染墻面、樓地面及門窗；拆除后的所有構件利用塔吊及時吊到地面指定處，并分類堆碼放整齊；架體折疊單元、導軌等較大構件拆除吊離時應有保護措施，避免發生碰撞破壞。

5 伸縮式全鋼爬架的關鍵技術控制

5.1 伸縮式預埋件

本工程第6層結構（＋24.10 m）開始預留預埋工作，結構標高＋24.10、＋28.10 m的每機位處只預留附墻固定導向座安裝孔，從結構標高32.10 m開始每機位每層均預留預埋2個孔，2個孔的水平距離在400 mm左右。

1）應嚴格按照機位預留孔施工圖控制孔位，每層混凝土澆筑前，采用DN40 mm的PVC塑料管預埋并將兩端封口，防止混凝土進入管內而堵塞。

2）當主體施工至第9層時，開始預埋上吊掛件穿墻螺桿孔洞塑料管。

3）固定導向座穿墻螺桿孔洞的預留位置，應該根據機位平面布置圖上的平面位置及豎直位置（一般在該層結構板底標高下100 mm）預留。安裝穿墻螺栓時，需配備100 mm 100 mm鋼墊板，防止混凝土局部應力過大。

5.2 爬升角度調節

本工程7～10號機位27層以下向外斜爬，27層以上向內斜爬；30～34號機位28層以下直爬，28層開始向內爬升。因此，此2處應隨著結構變化逐次拆除或加裝一個機位和2.4 m架體單元。具體斜爬辦法如圖4所示。

6 監測監控

6.1 使用階段監測監控內容

1）除對垂直面架體的垂直度和操作平臺的水平度進行監測外，還應重點對斜立面部位的架體傾斜角度加強監控，確保架體始終與結構外立面的斜度保持平行，角度在設計允許偏差之內。

圖4 斜立面懸挑段爬架提升軌跡示意

2）對斜立面角度變化樓層的連接件進行變形監測。

3）監測鋼絲繩有無磨損及架體各操作層的施工荷載。

4）監測架體提升和下降時的機位同步性，控制意外施加的荷載。

6.2 提升階段及提升后階段的監測監控內容

架體提升過程中采用了先進的荷載同步自動控制系統進行荷載同步控制，使用荷載自動控制器實現架體提升過程中荷載變化全過程的實時監控。采集重力傳感器的數據對各提升點進行實時監測、實時報警（荷載超出初始荷載15%）、實時停機（荷載超出初始荷載30%），有效地保證了高層施工升降平臺提升的同步性，確保了架體升降過程的受力均衡和安全性能。

架體提升后，還應監測以下內容：監測架體是否提升到指定高度；提升后各層翻板是否重新封閉；做好每層提升的監測監控記錄。

7 結語

本工程通過設計一種可伸縮式三角形桁架支撐結構及對不同樓層機位布置進行調整，成功解決了全鋼爬架在斜立面的爬升難題，安全高效地解決了超高層斜立面建筑施工的安全防護問題，為同類工程項目施工提供了參考。