建筑電梯井道施工防護設備研發與應用

趙 濤

甘肅第七建設集團股份有限公司 甘肅 蘭州 730000

隨著社會經濟的高速發展，居民住宅及公共建筑高度不斷攀升，施工的難度也不斷增加，高層及超高層建筑的安全防護也逐漸成為了建筑工程中又一主要難題。

在高層及超高層建筑施工中，電梯井道施工作業過程中，安全防護措施、質量管理控制、施工進度是影響項目整體的三大要素。然而，由于電梯井道的特殊位置及其安全、質量控制的特殊性，電梯井道的防護一直是施工難點、安全控制難點、事故高發點，進而成為許多建筑施工企業安全防護的控制重點。

目前，國內高層建筑電梯井道已出現了多種施工設備，但是大多數施工企業仍采用傳統的方法進行施工，在施工過程中存在安全防護困難、安全性較差、人工成本高、施工效率低、模板支設困難等一系列問題。

本文針對蘭州市某建筑工程，提出了一種施工速度快，操作方便、快捷，具有防護功能且能為模板提供支撐，模板拆除便捷的高層電梯井施工設備——高層電梯井頂升模架體系，并對其研發過程、研發內容以及應用效果進行了詳細介紹，為國內高層建筑電梯井道施工防護設備的研發與應用提供了參考。

1 工程概況

中海海富房地產開發有限公司項目建設地點位于蘭州市七里河區民樂路以北，蘭州市西客站以南。本工程分為東西2個地塊，西地塊由2棟二類高層住宅樓、4棟一類高層住宅樓、1棟商業及大底盤地下車庫組成；東地塊由2棟二類高層住宅樓、5棟一類高層住宅樓、1棟幼兒園及大底盤地下車庫組成。

本項目工程1#樓使用高層電梯井頂升模架體系。1#樓建筑主體高度為99.80 m，地上31層，1層層高為3.10 m，2～31層層高為2.9 m，建筑高度99.80 m，地下2層，地下1層層高為5.7 m，地下2層層高為3.5 m。

建筑定性為一類高層住宅和公建組合建筑。1#樓總建筑面積27 835.71 m2，其中地上建筑面積25 642.10 m2，地下建筑面積2 193.61 m2。1#樓設置消防電梯和普通電梯，詳細數據如表1所示。

表1 項目工程1#樓電梯設置明細

2 高層電梯井頂升模架體系簡介

高層電梯井頂升模架體系是一種新型施工防護設備，將液壓提升系統、智能控制系統、模板體系、防護裝置靈活地連接為一個整體。模板安裝、拆除時無需單獨拆除，可隨液壓提升系統整體提升[1-2]。

高層電梯井頂升模架體系隨建筑物的主體施工逐層進行爬升，爬升過程中穩定性強，模板安拆方便、快捷，可實現安全、快捷的施工理念。有效杜絕傳統高層建筑電梯井道內剪力墻模板施工和安全防護的弊端，實現了高層建筑電梯井道內剪力墻機械化、智能化施工，提高了施工的安全性與可靠性。

高層電梯井頂升模架體系分為上、下2個部分，包括底部支撐機構、豎向液壓裝置、上部支撐機構、模板支撐裝置和控制系統等機構，底部支撐機構和上部支撐機構之間通過豎向液壓裝置連接，豎向液壓裝置用于頂升上部支撐機構及提升底部支撐機構，上部支撐機構的頂部設置模板支撐裝置用于模板的支設，模板安裝在模板支撐裝置外周并可以進行拆卸，適用于多種材質的模板，豎向液壓裝置、上部支撐機構和底部支撐機構形成聯動系統并采用電動控制系統進行控制。

3 高層電梯井頂升模架體系構成

高層電梯井頂升模架體系主要由主體結構、液壓系統、模板系統、控制系統、安全防護裝置這5個部分組成。高層電梯井頂升模架體系結構如圖1所示。

圖1 高層電梯井頂升模架體系結構示意

3.1 主體結構

高層電梯井頂升模架體系主體結構包括底部支撐結構、上部支撐結構、豎向液壓裝置、導向桿等構件。底部、上部支撐結構根據項目井道尺寸進行設計，本項目設計尺寸均為1 900 mm×1 900 mm，底部、上部支撐結構均安裝4個牛腿梁作為升降支撐點并通過橫向液壓裝置進行伸縮控制，底部、上部支撐結構通過豎向液壓裝置進行連接，形成高層電梯井頂升模架體系主體結構。上部支撐結構與模板支撐結構連接。

在實際施工中，高層電梯井頂升模架體系豎向液壓裝置的高度隨建筑物層高進行設計，適用范圍為2.9～5.2 m，可滿足不同層高的民用建筑、公用建筑電梯井道的主體施工與防護，使用范圍較廣。

3.2 液壓系統

液壓系統包括豎向主油缸、水平油缸、液壓管路及液壓操作控制系統。豎向主油缸上下分別與底部支撐結構、上部支承結構進行連接，作為高層電梯井頂升模架體系的動力系統，為其升降提供動力。

水平油缸設置在底部、上部支撐結構中，每個支撐結構設置4個，分別與4個牛腿梁進行連接，控制牛腿梁的伸縮運動。

3.3 模板系統

模板、模板支撐結構、人工操作平臺等構件構成模板系統。模板可使用木模板、全鋼大模板、鋁合金模板等，選用種類廣泛[3-5]。

本項目工程采用鋁合金模板，可以根據工程實際進行模塊化組裝施工，實現多次周轉使用且混凝土成形質量較好，電梯井道主體結構表面可實現免抹灰，綜合效益較為突出。

3.4 控制系統

高層電梯井頂升模架體系采用液壓智能操作控制系統，將整個液壓系統連接為一個整體，通過液壓自動調節裝置實現了液壓系統的同步性，利用遠程控制手柄可進行遠程控制，進一步提高了遠距離傳輸的可靠性，保證了混凝土質量和安全質量。

3.5 安全防護裝置

高層電梯井頂升模架體系配套安裝專業防護裝置及安全裝置，由機械防護與系統控制這2個部分組成。機械防護方面，底部、上部支撐結構均采用花紋鋼板進行全封閉，支撐結構配套四周安裝防護翻板進行防護作業，實現全過程的安全防護，防止高空墜物；系統控制方面，在高層電梯井頂升模架體系使用中，通過液壓智能操作控制系統實現上下牛腿梁互相自鎖，提升高層電梯井頂升模架體系的安全性。

4 高層電梯井頂升模架體系施工方法

4.1 支撐孔預留

在澆筑電梯井主體結構，在墻面上逐層預留2個300 mm×300 mm的方形孔，作為高層電梯井頂升模架體系牛腿梁的支撐孔洞，孔洞間距為400 mm，并以電梯井道墻面軸線對稱。

4.2 組裝底部支撐機構

底部支撐機構包括底梁、底架、橫梁和牛腿梁。底梁安裝在底架的兩端部，牛腿梁置于底梁內，液壓系統的水平油缸液壓桿一端與牛腿梁通過螺栓固定連接，水平油缸的液壓缸筒與底梁螺栓固定連接；底架安裝在橫梁的固定槽內，橫梁的頂部安裝機架，豎向液壓裝置的底部與底部支撐機構固定連接。底部支承機構主體結構軸測圖如圖2、圖3所示。

圖2 底部支承機構主體結構軸測圖

圖3 底部支承機構主體結構圖側視圖

4.3 安裝豎向液壓裝置

在組裝好底部支撐機構后，通過使用起重機械吊裝豎向液壓裝置并使用螺栓固定。

4.4 安裝上部支撐機構

按照圖紙組裝上部支撐機構，將組裝好的上部支撐機構利用起重機械吊裝在豎向頂升液壓裝置的頂部，完成高層電梯井頂升模架體系主體的安裝。

4.5 安裝導向桿

在上部支撐機構和底部支撐機構上分別焊接導向座，然后將導向軸安裝在2個導向座之間，并將導向軸的底部與下部導向座連接為一個整體，完成導向桿的安裝工作。

4.6 安裝模板支承裝置及模板

安裝模板支承裝置，將模板支承裝置安裝在上部支撐機構上，使用螺栓進行固定，然后吊裝模板，將模板組拼完整，調至收縮狀態。

4.7 進行電路安裝及調試

待所有主體安裝完畢后，安裝控制系統、液壓系統的電機，添加液壓油，并連接線路；安裝后進行調試，使豎向頂升液壓裝置到位，調試合格后連接內外模板并進行模板固定加強，等待進行主體結構施工。

4.8 電梯井道施工

澆筑一層混凝土后，將模板拆除，利用滑動吊鉤將模板向內收縮，然后收縮上部支撐機構的4個牛腿梁，啟動豎向液壓裝置將上部支撐機構頂升到下一層，頂升到位后伸出牛腿梁；然后收縮底部支撐機構的4個牛腿梁，啟動豎向液壓裝置，將底部支撐機構整體提升1層后伸出牛腿梁；利用滑動吊鉤將模板向外滑動，滑動到施工位置，將模板支承固定，進行下一層主體施工。

施工過程中，高層電梯井頂升模架體系施工相對位置如圖4所示。

圖4 高層電梯井頂升模架體系施工相對位置

4.9 拆除

循環重復電梯井道施工步驟，直至完成整個建筑物電梯間主體施工后，進行拆除。

5 高層電梯井頂升模架體系的技術特點

1）安裝方便，操作簡單。高層電梯井頂升模架體系經一次性組裝完畢后，無需重復拆裝，配合使用無線控制系統、液壓系統，操作簡單，替代了傳統施工中人工進行腳手架搭設、模板的安拆工作，降低了人工成本[6]。

2）防護嚴密，安全性高。高層電梯井頂升模架體系根據工程實際進行設計加工，配套安裝專業防護裝置及安全裝置，實現高層電梯井頂升模架體系上下層互相自鎖控制，保證高層電梯井頂升模架體系的穩定性和安全性，安全控制點較少，安全性高。

3）機械化施工，文明施工形象好。高層電梯井頂升模架體系機械化施工，解決傳統腳手架安拆復雜、模板安裝不便、井道內垃圾不易清除等問題，文明施工形象好。

4）重復周轉使用，綠色環保。由于電梯井道的尺寸相對較為固定，高層電梯井頂升模架體系可重復周轉使用，可有效提高模板的利用率和施工效率，符合國家綠色施工節能、節材低碳環保的要求。

5）遠程控制，方便快捷。高層電梯井頂升模架體系采用PLC技術進行控制系統的編程，采用智能操作控制系統，可實現遠程無線液壓系統自動控制，提高液壓系統同步性，進一步提升工程質量。

6 應用效果

6.1 經濟效益

與傳統的電梯井道施工方法相比較，按本施工設備進行電梯井的施工，可實現電梯井施工的自動化和機械化，降低施工風險，減少施工和管理人員的成本，提高施工的安全性，人工成本可降低35%，電梯井道施工工期可縮短1/3。

以本項目工程施工總承包工程為例，高層電梯井頂升模架體系采用租賃形式，設備的租賃價為60元/m2，人工為施工單位自行配置。而使用傳統木模板的包干價（包模板、方木、支撐等）以投影面積計算為52元/m2，相比傳統木模板，使用高層電梯井頂升模架體系省去了抹灰工序，其成本為27.8元/m2。

項目工程1#樓高層電梯井頂升模架體系應用經濟效益分析詳見表2。

表2 項目工程1#樓高層電梯井頂升模架體系應用經濟效益分析

6.2 社會效益

高層電梯井頂升模架體系施工防護設備無需在電梯井內部從底到頂搭設腳手架，簡化了電梯井操作平臺的施工工藝，節省了租賃器材用量，降低了租賃成本；在施工層設有操作平臺，便于管理人員對模板安裝質量進行檢查驗收；電梯井內側模板拆除后可隨高層電梯井頂升模架體系整體提升，省時省力。

因此，該高層電梯井頂升模架體系施工防護設備具有提高安全防護性能、質量管理能力以及施工進度的優點。同時，可有效提升施工企業高層建筑文明施工形象，實現循環利用，符合國家循環經濟的要求。

7 結語

1）與傳統的施工方法相比，高層電梯井頂升模架體系施工防護設備施工方便、施工質量好、安全性能高、施工文明形象好，具有一定的先進性。

2）高層電梯井頂升模架體系施工防護設備能夠完全代替傳統的腳手架與模板施工，可達到預期的施工效果和施工預期。

3）通過項目應用與對比分析，高層電梯井頂升模架體系施工防護設備取得了良好的效果，項目綜合效益顯著提高[7-8]，提升了建筑主體施工的施工價值，對電梯井道專業防護設備的研發具有借鑒意義。