超高層建筑基于頂模施工條件的應急疏散通道研究

田喜勝 楊 鑫 馮 吉 羅映雕 張步月

中建三局第三建設工程有限責任公司 湖北 武漢 430074

低位頂升鋼平臺模架體系作為一種高效的施工系統，集成了鋼平臺及其支撐系統、掛架及防護系統、鋼模板系統、液壓動力系統以及智能電控同步頂升系統。在系統內部可以同時進行鋼結構安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑，從而形成三層立體交叉施工，既保證了施工安全又提高了工效。低位頂升鋼平臺模架系統已經在各地多個高層建筑項目的施工中進行了應用[1-4]。

本研究是基于核心筒施工采用低位頂升鋼平臺模架體系進行的拓展。低位頂升鋼平臺模架施工環境下，存在僅施工豎向結構，樓梯無法跟進施工，核心筒上部作業層施工人員無法通過別的途徑到達水平結構施工層等問題[5-8]。

低位頂升鋼平臺模架施工條件下，施工人員僅能通過施工電梯直達頂模作業層，施工電梯的2個轎廂一次最多運送16名（不含司機）工人下樓，如果施工電梯損壞或上部作業層內發生險情時，大量施工人員無法快速疏散，后果將是災難性的。

如果能將某井筒內的水平結構與豎向結構同步施工，這部分水平樓板上可搭設鋼管架樓梯，即可實現上部作業人員應急疏散的目的。

相較于目前新興的磁力緩降裝置，同步施工水平結構與豎向結構的方法可快速疏散施工人員，施工簡便，成本低，具有較好的推廣意義。

1 工程概況

重慶化龍橋超高層項目二期塔樓建筑高度為458 m，結構形式為外鋼框架＋核心筒，核心筒面積約1 220 m2，呈梭形（圖1），核心筒四個角均設置角柱，并通過梁板與墻體相連。

圖1 核心筒典型平面示意

本工程核心筒豎向結構采用低位頂升鋼平臺模架體系施工，核心筒豎向結構領先外框水平結構10～15層。核心筒與角柱之間的水平結構（圖1中陰影部分）隨豎向結構同步施工。

2 疏散樓梯設計思路

2.1 同步施工井筒選擇

若某井筒內未設置支撐箱梁、立柱等，即保證了水平結構不會阻擋箱梁的提升，且該井筒滿足至少一面與外掛架連通的條件，則施工人員可通過外掛架進入拆模層拆除模板，同時在低位頂升鋼平臺模架體系桁架層安裝1臺卷揚機，利用水平結構上的預留孔洞將周轉架料提升。該預留孔洞也為疏散樓梯的搭設提供了條件，發生緊急情況時，施工人員可從外掛架行走至核心筒水平結構，通過疏散樓梯逃生。

2.2 局部水平結構與豎向結構同步施工

在滿足上述條件的井筒內，搭設支模架施工水平結構，水平結構的標高與豎向結構保持同步，水平結構周轉架料配置3層，利用水平結構上的預留洞和安裝在桁架層上面的卷揚機進行架料周轉，工藝原理如圖2所示（此狀態為低位頂升鋼平臺模架體系頂升完成）。

圖2 設計原理示意

水平結構與豎向結構同步施工，將會增加架料周轉工序，因此，在設計時，外掛架多設置一層，以起到保護屏障的作用。

3 技術分析

3.1 頂模、塔吊、電梯部署與頂模掛架設計

低位頂升鋼平臺模架體系、電梯、塔吊設計前，對低位頂升鋼平臺模架體系、塔吊的支撐箱梁、施工電梯進行周全考慮。一方面滿足低位頂升鋼平臺模架體系、塔吊支撐梁布置的要求，另一方面盡可能多地預留出獨立井筒為水平結構施工創造條件。

同時，對同步施工井筒的外掛架增設2步掛架，施工人員從新增的掛架行走至水平結構拆模層進行拆模和建筑渣土清理。

本工程低位頂升鋼平臺模架體系設計時保證整體穩定性及足夠的抗傾覆能力，確定支撐箱梁的布置支點位置及數量，支點對稱設計組成規則的六邊形。

在現場布置時，將2臺內爬塔吊支撐箱梁與低位頂升鋼平臺模架體系箱梁集中布置，留出盡可能多的可同步施工井筒（圖3）。

圖3 頂模支點、塔吊電梯、同步施工樓板相對位置關系

3.2 水平結構隨豎向結構同步施工

在低位頂升鋼平臺模架體系下，豎向結構施工流程較為簡單，鋼筋綁扎及埋件等工序完成后經監理驗收通過后即可開始頂升作業，頂升完成后同時開始進行混凝土澆筑和下一層鋼筋綁扎，此為一個施工流水。

在加入水平結構施工后，豎向結構與水平結構同步澆筑混凝土，相比豎向結構，水平結構混凝土澆筑完成后還需要搭設下一層結構的支模架。為不影響豎向結構施工速度，混凝土澆筑到下一層豎向鋼筋綁扎完成這段時間內，需要完成下一層水平結構支模架搭設、模板安裝、鋼筋綁扎工序。

工法實施時先行澆筑水平結構處的豎向結構混凝土，再澆筑水平結構處的混凝土，使水平結構混凝土盡快達到強度以便于搭設支模架。同時在這段時間內增加或調撥水平結構部位的勞動力，僅需2 d時間即可完成上述工序，不增加核心筒整體施工工期。

以低位頂升鋼平臺模架體系鋼模板上口初始位置在n層為例，其具體施工流程如圖4所示。

圖4 水平結構與豎向結構同步施工流程

3.2.1 頂模頂升

待水平與豎向結構鋼筋綁扎、各類預留預埋完成并驗收通過后，開始頂升作業。

低位頂升鋼平臺模架體系頂升作業是指在核心筒上層鋼筋綁扎完成、門洞口模板支設完成以及其他結構施工工序完成后，低位頂升鋼平臺模架體系由當前位置提升至指定高度，將模板及掛架等功能構件提升到指定位置的工序。就該體系而言，包含了模架體系頂升準備、頂升作業、下箱梁提升作業、安全防護恢復、下次頂升準備幾項工序。

3.2.2 混凝土澆筑與豎向結構鋼筋綁扎

頂升完成后鋼模板位于Ln層，加固鋼模板后開始澆筑Ln-1～Ln層豎向結構與Ln層水平結構混凝土，同時綁扎Ln～Ln＋1層豎向結構鋼筋。低位頂升鋼平臺模架體系下，混凝土澆筑和豎向結構鋼筋綁扎互不影響。

3.2.3 水平結構支模架拆模、支模架周轉

水平結構混凝土達到規范要求的強度后開始搭設水平結構支模架。當Ln層水平結構混凝土澆筑12 h后即可達到要求，此時可以進行核心筒水平結構（Ln-3～Ln-2層）拆模和轉運工序。利用安裝在桁架層上的卷揚機吊裝Ln-3～ Ln-2層周轉架料。此時Ln～Ln＋1層豎向結構鋼筋已經綁扎完成50%。

由于水平結構周轉材料吊裝和疏散樓梯搭設的需要，水平結構上需要留設1.2 m 1.2 m左右的洞口，洞口四周應加設封邊梁，并預留水平鋼筋待后期修補時使用。

3.2.4 水平結構支模架與疏散樓梯搭設

當材料轉運至已經澆筑混凝土的Ln層上時，搭設Ln＋1層水平結構處的支模架和模板，同時進行Ln-3～Ln-2層疏散樓梯搭設，并安裝臨邊安全防護。此時Ln～Ln＋1層豎向鋼筋已經綁扎完成80%以上。

3.2.5 鋼筋綁扎完成、頂模頂升

當Ln～Ln＋1層豎向結構鋼筋與Ln＋1層水平結構鋼筋綁扎完成、埋件安裝完成后，通知監理驗收。驗收通過后進行頂模頂升工序，進入下一結構層的施工。

4 安全質量控制

4.1 安全控制要點

1）對施工人員進行交底，嚴禁破壞裝配式掛架網片。

2）對施工人員進行交底，要求禁止在水平結構施工區域的掛架上堆碼任何材料，防止意外發生時人員無法迅速通過疏散樓梯撤離。

3）選用檢測合格的卷揚機作為水平結構周轉架料吊裝設備，操作人員需持操作證書上崗作業。

4）采用合適大小的料斗，周轉架料一律通過料斗進行吊裝。

5）疏散樓梯搭設前必須編制專項方案并經審批交底后實施，結合項目實際情況考慮疏散樓梯的搭設方案，經驗收后可投入使用。

6）定期組織工友進行應急演練，讓在頂模內施工的工友熟悉疏散通道的位置與應急處置。

4.2 質量控制要點

混凝土強度等級控制：由于核心筒水平結構和豎向結構混凝土強度等級不同且差異較大，必須控制二者混凝土強度等級。豎向結構混凝土澆筑完成后再澆筑水平結構混凝土。

5 結語

1）針對重慶化龍橋超高層項目二期塔樓核心筒結構形式，對頂模、塔吊、電梯進行綜合部署，將核心筒南北兩端的水平結構與豎向結構同步施工，水平結構施工并未占用豎向結構施工的關鍵時間，提高了低位頂升鋼平臺模架體系綜合施工效率。

2）在同步施工的水平結構上使用鋼管搭設疏散樓梯，疏散樓梯搭設進度與頂模保持一致，為低位頂升模架體系的緊急疏散提供了切實可行的思路。

3）在塔樓核心筒施工過程中，曾發生施工電梯損壞而無法上下的情況，并且樓梯未跟進施工，項目部組織施工人員由南北兩端通過疏散樓梯上下，現場實施效果良好。

更好的解決辦法是在以后同類型工程中，通過優化低位頂升鋼平臺模架體系支撐箱梁支點及塔吊支撐梁的布局，可以為樓梯井筒設計如上所述的同步施工體系，從而實現直接將樓梯作為疏散通道的功能。