超高層自爬升電梯井模架的應(yīng)用與創(chuàng)新

趙文超

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

卡地亞花園城國際度假中心位于成都市天府新區(qū)正興鎮(zhèn)田家寺村，地理環(huán)境優(yōu)越，交通便利。該工程為超高層項目，總建筑面積約210 993 m2，地下約46 376 m2，地上164 617 m2。

主樓為地上67層、地下3層的超高層辦公樓，建筑高度236.9 m。主體結(jié)構(gòu)采用由鋼筋混凝土框架（部分梁、柱為型鋼混凝土構(gòu)件）＋鋼筋混凝土核心筒（部分部位的剪力墻內(nèi)配置型鋼）＋鋼斜撐（人字形斜桿、單斜桿）所組成的框架-核心筒結(jié)構(gòu)。單層面積1 256 m2，核心筒面積203 m2，內(nèi)含2組各3個電梯井道，每組井道長8.3 m，寬2.6 m，井道道間僅1道電梯分隔梁隔開。標(biāo)準(zhǔn)層平面布置如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層平面布置示意

上部結(jié)構(gòu)核心筒為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土內(nèi)包工字鋼骨柱、鋼骨梁，在整個高度范圍內(nèi)剪力墻厚度發(fā)生3次變化（表1），外框柱采用鋼筋混凝土內(nèi)包十字形鋼骨柱，外框柱間采用工字鋼斜撐。

表1 核心筒剪力墻厚度隨樓層變化

2 核心筒施工部署

2.1 方案比選

本工程的結(jié)構(gòu)特點為鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)作為內(nèi)筒，鋼梁連接內(nèi)外筒，主梁多為勁性結(jié)構(gòu)；不適宜選用水平結(jié)構(gòu)滯后豎向結(jié)構(gòu)3—5層，應(yīng)選用豎向結(jié)構(gòu)與水平結(jié)構(gòu)同時施工的技術(shù)方案[1]。

本工程建筑高度236.9 m，地上共計67層，根據(jù)項目工期要求，單層結(jié)構(gòu)施工僅為7 d，工期特別緊張。每棟塔樓各設(shè)置了1臺塔吊，鋼結(jié)構(gòu)、各類施工材料、施工機械等的吊裝導(dǎo)致塔吊的垂直運輸壓力極大。核心筒內(nèi)含2組共6個電梯井道，單個電梯井尺寸2 625 mm×2 600 mm，面積6.825 m2，尺寸較大。選用何種施工工藝能夠安全高效、造價合理地完成核心筒的施工尤為重要。

通過對鋼管腳手架體系、筒子模、爬升模板、新型自爬升電梯井模架等核心筒施工工藝，結(jié)合項目實際特點進行優(yōu)劣比選（表2）。由表2可知，根據(jù)項目的建筑結(jié)構(gòu)特點、進度要求、經(jīng)濟成本等因素，確定了采用新型自爬升電梯井模架系統(tǒng)進行施工[2]。

表2 項目核心筒施工工藝比選

2.2 具體施工流程

主樓標(biāo)準(zhǔn)層高為3.4 m，結(jié)構(gòu)1層起為標(biāo)準(zhǔn)層，外框的附著式升降腳手架從2層開始安裝、搭設(shè)，至67層完成框柱、樓板的混凝土澆筑后進行高空拆除。電梯井道內(nèi)的自爬升模架平臺是以電動葫蘆作為驅(qū)動裝置的全鋼附著式升降系統(tǒng)。

根據(jù)核心筒的平面布置情況，選擇將電梯井的連系梁后做，將3個小井道合并成1個大的井道，每個電梯井道布置4榀機位，使用16.0 m高架體，覆蓋4.5倍層高，架體提升滿足結(jié)構(gòu)主體施工防護要求[3]。架體自動爬升，同時施工平臺可攜帶電焊機等小型機械。自爬升電梯井模架平臺平面布置示意如圖2所示，立面示意如圖3所示。

圖2 平面機位布置示意

圖3 自爬升電梯井模架平臺施工立面示意

卡地亞花園城酒店項目標(biāo)準(zhǔn)層核心筒的具體施工流程如下：

1）進行外框柱鋼筋綁扎及核心筒鋼柱焊接。在此階段，電梯井內(nèi)的爬架搭設(shè)自爬升電梯井模架設(shè)備平臺可作為核心筒鋼柱焊接操作平臺，起到擴寬板面作業(yè)空間的作用。

2）外框柱鋼筋綁扎完成后，開始進行梁板支模架搭設(shè)，同步進行核心筒勁性鋼梁吊裝及焊接工作。此階段由于進行支模架大面積搭設(shè)，作業(yè)面空間緊張，此時平臺主要用作焊接機械及氣瓶放置平臺，避免工序間相互影響，拖延工期。

3）先進行核心筒鋼筋綁扎，再進行梁板鋼筋綁扎。此時平臺作為核心筒鋼筋綁扎操作平臺，起到提升核心筒施工質(zhì)量，并保障施工安全的作用。

4）梁板鋼筋綁扎后，進行下一節(jié)鋼柱吊裝、矯正及焊接工作，鋼柱采用2層一節(jié)的方式進行施工。本階段平臺同樣用作焊接機械及氣瓶放置平臺，不影響鋼筋綁扎作業(yè)。

5）板面作業(yè)完成后，即可進行爬架及平臺提升，然后澆筑混凝土，澆筑完成后重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)層施工流程。

6）除板面作業(yè)施工外，平臺下層可根據(jù)作業(yè)需要進行核心筒混凝土養(yǎng)護及修補工作，進一步提升核心筒電梯井道最終施工質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計要求，鋼斜撐需滯后5層施工。

3 自爬升電梯井模架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用效益

3.1 自爬升電梯井模架平臺結(jié)構(gòu)

自爬升電梯井模架通過固定在建筑結(jié)構(gòu)上的附墻裝置實現(xiàn)導(dǎo)軌和模架體的固定，通過動力設(shè)備實現(xiàn)其交替爬升，完成體系的爬升運動。核心筒電梯井道模架由焊機設(shè)備平臺、支模操作平臺、第1道安全翻板、核心筒養(yǎng)護與修復(fù)平臺、爬升與防墜裝置、爬架控制箱與作業(yè)層電箱平臺、第2道安全翻板等7個部分組成，如圖4所示。

圖4 自爬升電梯井模架三維效果圖

其中，焊機設(shè)備平臺和核心筒養(yǎng)護與修復(fù)平臺可分別進行焊接、核心筒的養(yǎng)護以及核心筒的修復(fù)作業(yè)。同時，模架在支模操作平臺和作業(yè)層平臺分別設(shè)置安全防護欄桿，欄桿采用腳手管，安裝在架片立桿外側(cè)，用腳手扣件固定。走道采用鋼板翻板，共設(shè)置2道安全翻板。

3.2 自爬升電梯井模架平臺系統(tǒng)應(yīng)用效益

在施工中，較大的建筑高度使得電梯井施工時模板支護變得尤為困難，而自爬升電梯井模架因其具有的支模平臺，可以較好地處理這一難題。借助支模平臺，可以在保證較高安全性的前提下完成鋼筋綁扎、模板的拆卸和清理等一系列工作。

1）在標(biāo)準(zhǔn)層施工中，通過鋼結(jié)構(gòu)提前施工、流水搭接、核心筒電梯井模架等措施，將主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層施工周期縮短至4.5 d/層，其中核心筒自爬升電梯井模架起到了關(guān)鍵作用。

2）井道模架系統(tǒng)采用與外爬架相同的提升與防墜系統(tǒng)，可實現(xiàn)不占用塔吊自主提升，提升效率高，安全性較好。

3）井道模架系統(tǒng)頂部設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)焊機與配套設(shè)備平臺，解決了勁性結(jié)構(gòu)焊接量大、焊接機械難以布置的問題。

4）井道模架系統(tǒng)能實現(xiàn)全封閉式井道防護，極大地提高了井道施工的安全性，且能解決板面電箱提升困難的問題。

4 自爬升電梯井模架技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新

在自爬升電梯井模架技術(shù)實際應(yīng)用的過程中，項目團隊發(fā)現(xiàn)電梯井壁的垂直度控制仍然比較困難。而超高層建筑核心筒電梯井壁的垂直度、平整度、陰陽角是否方正等因素將直接影響電梯的安裝質(zhì)量、進度和成本，垂直度控制要求在0～50 mm之間。此外，超高層電梯井道的施工環(huán)境非常封閉，操作空間十分有限，傳統(tǒng)工藝方法中的重力式線錘等測量方式施工效率低且不能保證電梯井道的垂直度。

針對電梯井道垂直度的控制問題，項目團隊提出了一種優(yōu)化發(fā)明—新型電梯井道垂直度調(diào)節(jié)裝置，如圖5所示。

圖5 電梯井垂直度調(diào)節(jié)裝置示意

激光接收裝置通過接收到激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光，經(jīng)過信息處理即可得到模架單元的位置信息以及垂直度信息，繼而通過調(diào)節(jié)單元（穿墻螺栓、電動螺栓調(diào)節(jié)裝置和控制箱）完成模架單元的垂直度調(diào)節(jié)，操作簡單、精準(zhǔn)度高、安全性好。

5 結(jié)語

超高層作為一個城市的標(biāo)志性建筑，在建筑結(jié)構(gòu)形式、進度成本要求等方面不盡相同，需要根據(jù)自有項目特點量身制定相關(guān)方案。在卡地亞花園城國際度假酒店項目的核心筒施工過程中，應(yīng)用的超高層模架體系自爬升電梯井模架系統(tǒng)不僅能夠滿足核心筒施工的正常需求，也具有擴大工作面、工期進度快、成本合理等多種優(yōu)點；同時電梯井道垂直度控制系統(tǒng)具備安全、高效、快捷等特點，亦可在施工中進行實踐。綜上所述，在超高層建筑施工過程中，可以將此種施工工藝作為一種安全可靠的方案進行比選。自爬升電梯井模架技術(shù)高效可行，為后續(xù)超高層核心筒施工提供了新的思路。