高層建筑施工中小型液壓爬升鋼平臺設計及應用

徐 忠

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況

工程建設地點位于上海市靜安區(qū)蘇河灣地帶，地塊總用地面積50 847 m2，其中46-02地塊占地面積1.1萬 m2，本項目為一期工程，位于46-02地塊內。

基地位置西至46-01地塊、東至山西北路、南靠規(guī)劃三泰路、北鄰天潼路，中間由分隔墻分割為46-01和46-02這2個地塊（圖1）。

圖1 蘇河灣核心筒平面示意

本工程塔樓由1幢42層高層辦公樓、3層商業(yè)樓及地下室構成，總建筑面積131 294.14 m2，其中地上103 048.12 m2，地下28 246.02 m2。

核心筒采用非全覆蓋小型液壓爬升鋼平臺[1]體系，鋼平臺僅覆蓋低區(qū)電梯、中區(qū)電梯、中高區(qū)電梯及部分走道。核心筒內設置1臺內爬的STT420塔吊，用于確保主樓材料的垂直運輸；核心筒內設置1臺單籠的可直達鋼平臺頂部的施工電梯，用于滿足施工人員的日常作業(yè)；鋼平臺上部設置1臺HGY28液壓布料機，用于滿足核心筒混凝土的澆筑（圖2）。

圖2 蘇河灣核心筒鋼平臺平面示意

2 工程重難點

2.1 鋼平臺與附著升降腳手架的協(xié)調與配合

電梯井道鋼平臺施工與外側剪力墻附著式升降腳手架施工之間相互協(xié)調、配合，要做到互不干涉，同時由于鋼平臺整體高于附著式升降腳手架，特別是在非標準層區(qū)域施工時，需要在鋼平臺與附著式升降腳手架共同區(qū)域的鋼平臺梁上設臨時防護欄桿和貼腳板，以防鋼平臺上的施工人員、周轉材料等墜落。附著式升降腳手架與鋼平臺共同區(qū)域的鋼平臺頂梁下翼緣設置核心筒外墻大模板吊點，此區(qū)域內的大模板提升懸掛點設置在鋼平臺梁的下翼緣上，相應爬架區(qū)域內的頂部不設置模板吊點梁（圖3）。

圖3 核心筒鋼平臺和附著式升降腳手架立面示意

2.2 鋼平臺外掛腳手架的高空變形

沿T5軸線兩側的核心筒剪力墻和鋼筋混凝土梁，其施工圍護分別為鋼平臺的外掛腳手架和附著式升降腳手架。

施工至10層時，T5軸線外側混凝土梁取消，需要拆除10#～11#機位相應架體，同時對鋼平臺外掛腳手架區(qū)域做好相應的阻斷、隔離、防護工作。

施工至23層時，T5軸線外側核心筒墻體變形、取消，核心筒附著式升降腳手架相應拆除8#、9#、12#、13#等部分架體，并且與鋼平臺外掛腳手架呈直線布置，共同承擔核心筒墻體的施工圍護工作（圖4）。

圖4 核心筒鋼平臺變形

2.3 機械設備在鋼平臺上的拓展與應用

2.3.1 液壓布料機

蘇河灣項目采用三一重工HGY28整體移動式布料機，最大布料幅度達28 m，覆蓋整個核心筒施工區(qū)域。傳統(tǒng)布料機采用塔吊進行移動，部分智能液壓布料機采用液壓頂升自爬，但仍需耗費人工及時間。液壓布料機安裝在鋼平臺上，同時解決了液壓布料機安裝與提升的問題。

2.3.2 施工電梯

根據項目特征，電梯所在結構僅4 300 mm寬，無法布置雙籠電梯，故采用單籠電梯，通過移動附墻電梯可直達鋼平臺頂部，提高人員運輸效率。傳統(tǒng)電梯施工方法僅考慮電梯布置位置及自身施工可行性，不考慮與其他設備、機械協(xié)調以實現電梯附著以及抬高行程高度。本項目通過與土建一結構施工及液壓鋼平臺的協(xié)調，在樓板上預留洞口，以及在鋼平臺上安裝移動附墻，同時采用單籠電梯，簡化電梯使用功能，從而實現單籠電梯直達鋼平臺頂部進入結構施工層。該方案解決了傳統(tǒng)的施工電梯落后于結構施工的問題，同時提高了人員垂直運輸效率和用工效率。

2.3.3 自爬塔吊附著支撐鋼梁倒運

在超高層建筑施工中，自爬塔吊附著支撐鋼梁常規(guī)的倒運方法是通過塔吊進行附著支撐鋼梁倒運。此方法倒運時間及難度在本項目中均不能滿足項目使用要求。經過多次論證，轉換思路，通過借助液壓鋼平臺實現鋼梁倒運。

3 施工工藝流程

3.1.1 小型液壓爬升鋼平臺模架體系設計

鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升鋼平臺模板系統(tǒng)通過鋼梁組成的鋼平臺與外掛腳手架連接，利用導軌立柱承重，油缸相互交替頂升來爬升。鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升鋼平臺模板系統(tǒng)由鋼平臺、鋼柱爬升系統(tǒng)、筒架支撐系統(tǒng)和鋼大模等組成[1-3]，包括1間獨立液壓操作控制室、1個液壓主泵站和5個液壓牛腿小泵站。鋼平臺總面積約250 m2。另外，在鋼平臺頂梁上安裝1臺HG28液壓布料機（圖5）。

圖5 蘇河灣核心筒鋼平臺立面示意

3.1.2 鋼平臺體系的組成

鋼平臺在正常施工時處于整個體系頂部，作為施工人員的操作平臺及鋼筋堆放場所，由鋼平臺的頂部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm和底部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm組成。鋼梁的布置綜合考慮核心筒剪力墻中的鋼結構件的吊裝施工、模板施工、施工電梯、附著式升降腳手架和鋼平臺導軌立柱、內外腳手架、整體受力情況等諸多因素。在鋼梁上根據施工實際情況覆蓋鋼蓋板，作為操作平臺，平臺鋼板由厚6 mm花紋鋼板及40 mm×60 mm方管焊接組成。部分位置可采用可翻起式鋼板，在施工需要時將該位置平臺板翻起。在鋼平臺外沿周邊一圈設置1.8 m高的擋板網，以防止人、物等高空墜落。

3.1.3 鋼平臺的安裝

鋼平臺在核心筒施工至3層標高后進行安裝。

1）鋼平臺安裝前在工廠進行預拼裝，檢查幾何尺寸，合格后方可出廠。鋼平臺安裝按照布置在核心筒內的1臺STL420塔吊的技術參數及內筒架、鋼梁、外掛腳手架等構件分塊吊裝、就位。

2）核心筒墻體在完成＋18.15 m施工時，進行鋼平臺模架體系的安裝施工。

3）局部不設置擱置鋼牛腿的內筒，在安裝下掛腳手架前應當在剪力墻上設置埋件，之后在埋件上焊接鋼平臺安裝支架、擱置鋼架。

4）在＋18.15 m剪力墻頂面開出軸線，主、次梁均按軸線準確就位，安裝時對號入座，并對上梁面釬口刻度。如因螺栓孔移位，以手用鉸刀擴孔，每個螺栓孔緊固后的測力扳不小于80 N。

5）鋼梁全部安裝就位后即安裝鋼平臺鋪板，根據現場實際情況，為了方便安裝腳手架，部分鋼平臺鋪板暫時不安裝，這些位置應設網以保證安全，待腳手架安裝完成后應盡快安裝就位。

6）安裝完鋼平臺鋪板后，安裝模板吊點板及鋼平臺走道板，就位后與鋼平臺鋪板點焊固定。然后安裝上部1.8 m高的防護欄桿，以保證鋼平臺上行人的安全。

3.2 鋼平臺模架體系的整體拆除

拆除順序：鋼柱爬升系統(tǒng)→內外鋁模板→上部防護欄桿→鋼平臺梁→操作室、泵站→筒架支撐系統(tǒng)（包括方管柱、吊架、踏板、側網）→底部大梁。

鋼平臺拆除前，由于部分內筒架結構自重和塔吊因素的影響，需要設置專用預埋件，在埋件上焊接吊耳，通過吊耳用手拉葫蘆固定住內筒架，保證筒架的平穩(wěn)。另外，在鋼平臺內筒下掛腳手架處，應當設置拆除用臨時拉結點或擱置點埋件，以供內筒架拆除作業(yè)使用。

拆除施工步驟如下：

1）鋼平臺停留在42層（＋193.65 m）結構面上，先清理、吊離鋼平臺和內筒架上的各類設備（焊機、氧氣乙炔瓶、電箱）、建筑材料、垃圾等。

2）拆除局部鋼平臺梁和平臺板，使得鋼平臺下方的鋁模板有足夠的空間向上提升。

3）拆除順序為：外圈平臺梁及腳手架→筒體上平臺板、鋼梁→筒體內吊腳手架。

4）和外圈平臺梁連在一起整體拆除。先拆除腳手架的兩側，在起重鋼絲繩必須受力的前提下，再拆除鋼梁的兩端。由塔吊安全吊至地面（拆除底部腳手板和拆除鋼梁時必須系好安全帶）。

5）外圈平臺拆除順序：先拆除外圈平臺蓋板，然后根據平臺形狀、鋼平臺外伸懸臂梁的位置及塔吊起重能力等對鋼平臺進行分塊，再利用塔吊整體吊至地面。施工前，在斷開位置的鋼梁上用油漆做好標記。

6）每塊鋼平臺分塊吊離時采用4點捆吊，起重鋼絲繩采用6×37＋2WS，鋼絲繩直徑不小于32.5 mm，該鋼絲繩額定破斷拉力為548.5 kN，鋼絲繩安全系數＝548.5×4/350≈6.27。

7）在氣割鋼平臺前，拆除人員必須系好安全帶，確認鋼梁斷口的先后順序，保證人員安全退出。

8）鋼平臺吊至地面時，將單塊鋼平臺自由慢速放下，地面操作人員均退至安全范圍。

9）筒體內下掛腳手架，拆除順序由上往下，先拆除最上面平臺蓋板，所有材料從筒體內由下往上拎至屋頂層結構標高以上，再吊至指定地面。

3.3 機械設備在鋼平臺上的安裝及使用

3.3.1 液壓布料機安裝及使用

液壓布料機安裝于液壓鋼平臺上部平臺梁上，鋼平臺平臺梁上焊接布料機支座，采用螺栓連接固定（圖6）。

圖6 布料機支座安裝節(jié)點

液壓布料機設置在鋼平臺上解決了核心筒施工每層施工布料機需要提升的問題，大大減少工作量，簡化工作程序，僅在鋼平臺提升后增加一段泵管，便可正常使用。鋼平臺作為液壓布料機支座以及提升載體，不僅安全穩(wěn)定，而且高效，在將布料機的優(yōu)勢擴大的同時解決了自身在超高層施工中的短板，大大提高了施工效率。

3.3.2 施工電梯安裝及使用

1）施工升降機初安裝配置21節(jié)6.3 m標準節(jié)，6節(jié)片式輔助節(jié)，1道移動附墻（圖7），同時安裝2道固定附墻。

圖7 移動附墻

2）鋼平臺提升4.5 m，移動附墻隨之提升4.5 m，處于最上部2節(jié)標準節(jié)處，施工升降機準備加節(jié)，此時施工升降機不可正常運行。

3）施工升降機加3節(jié)標準節(jié)，同時將3節(jié)片式輔助節(jié)安裝至新加的3節(jié)標準節(jié)上。此時施工升降機可正常運行。

4）鋼平臺再次爬升4.5 m，施工升降機安裝第3道固定附墻，重復第2、第3步驟進行加節(jié)，此后均按此操作。

3.3.3 塔吊附著支撐鋼梁倒運

相對于傳統(tǒng)的倒運方式，借助鋼平臺上部鋼梁作為桁車倒運更便捷及安全。鋼平臺相對于塔吊來說，倒運位置更靠近附著支撐鋼梁，且鋼平臺內筒有足夠的操作面完成倒運工作。該方法不但增加附著支撐鋼梁倒運的安全性，還縮短倒運時間及降低操作難度。

4 結語

中小型液壓鋼平臺在超高層結構變化較大的核心筒中功能性更為突出，如可為結構施工提供材料堆載場地和操作平面，人員可垂直運輸至結構施工頂部，液壓布料機借助鋼平臺無需吊裝，自爬塔吊借助鋼平臺倒運附著支撐鋼梁等。多種機械設備借助液壓鋼平臺可簡化工作程序，或可解決超高層施工面臨的自身短板問題。

鋼平臺作為一個載體，有效地解決了機械施工在超高層施工中的難題，同時保證了項目核心筒施工的高效率、高安全性、高速度，也是對以往項目經驗的拓展和應用，還可為后續(xù)不同核心筒形式使用液壓鋼平臺提供新的思路和方向。