超高層建筑爬模＋鋁模在大層高、厚剪力墻中的組合施工工藝研究

徐名尉 王梓年 徐小洋 白賀昶 張 穎 王 彬

中國建筑第二工程局有限公司華東公司 上海 200135

隨著我國建筑技術(shù)的發(fā)展以及高層、超高層建筑的不斷出現(xiàn)，超高層建筑的施工技術(shù)也在不斷發(fā)生變化。目前，大多數(shù)超高層建筑以核心筒＋鋼框架為主，并設(shè)置伸臂桁架＋環(huán)帶桁架的結(jié)構(gòu)加強層。除此之外，核心筒施工會在一定層數(shù)后出現(xiàn)變截面內(nèi)收的現(xiàn)象。超高層建筑的施工一般以核心筒先行為主，外框隨后施工，施工時大多采用液壓爬模技術(shù)[1]。為保證核心筒施工質(zhì)量及安全，提高施工效率，節(jié)約工期，爬模的施工可與鋁模板的施工一起進行。

本文以武漢精武路超高層項目為依托，對T5塔樓液壓爬模和鋁模組合施工工藝進行研究。

1 工程概況

武漢精武路項目位于武漢市江漢區(qū)核心地段，西側(cè)為新華路，南側(cè)為解放大道，東側(cè)為精武路，北側(cè)為在建越秀國際金融匯三期工程。總建筑面積為41萬 m2，地上建筑面積為34萬 m2，地下建筑面積為7萬 m2。其中，T5塔樓建筑面積為15.4萬 m2，高330 m，共64層，是集酒店、辦公、商業(yè)、休閑、購物于一體的大型商業(yè)綜合體建筑。

本工程T5塔樓為鋼框架＋核心筒結(jié)構(gòu)，整棟塔樓包括標(biāo)準(zhǔn)層與非標(biāo)準(zhǔn)層，層高為3.75、4.50、6.10 m等。核心筒在27層及46層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)截面內(nèi)收現(xiàn)象。外墻最大厚度1 200 mm，內(nèi)隔墻最大厚度800 mm。該塔樓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變截面較多，施工難度大。核心筒標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置如圖1所示。

圖1 核心筒標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置示意

2 施工重難點及解決措施

1）爬模機位布置困難。該工程T5塔樓核心筒有以下特點：包含標(biāo)準(zhǔn)層和非標(biāo)準(zhǔn)層，層高變化多樣；由于存在洞口，爬模機位無法附墻；由于該工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變化多樣，對液壓爬模在每層的附墻點有較大的影響，導(dǎo)致架體機位在布置時不能按照標(biāo)準(zhǔn)層進行定位，如果不提前進行洞口爬模施工模擬，會造成現(xiàn)場施工難度增大。針對爬模機位布置困難的問題，現(xiàn)場采用在夾層部位增加混凝土梁作為機位附墻點，在洞口處采用輔助鋼柱支撐作為爬模爬升輔助結(jié)構(gòu)。

2）結(jié)構(gòu)變截面處較多。該工程核心筒結(jié)構(gòu)在27、44、46層均出現(xiàn)墻體變截面的現(xiàn)象，不斷的結(jié)構(gòu)內(nèi)收導(dǎo)致施工難度加大，需考慮爬模體系在結(jié)構(gòu)變截面處的施工要點，模架體系設(shè)計難度大。

3）鋁模板體系深化設(shè)計難度大。項目T5塔樓存在大層高、厚墻體、非標(biāo)準(zhǔn)層的特點，現(xiàn)場鋁模板的拼裝、支撐及爬模的應(yīng)用均需提前進行深化。針對4.50 m及3.75 m層高，對鋁模拼裝進行提前深化，外側(cè)采用爬模大模板，內(nèi)側(cè)采用標(biāo)準(zhǔn)型號鋁模板，在6.6 m層高的避難層采用鋁木結(jié)合的方法。

3 超高層爬模＋鋁模體系應(yīng)用

3.1 爬模體系設(shè)計

3.1.1 架體布置

本工程水平結(jié)構(gòu)與豎向結(jié)構(gòu)同步施工，核心筒外墻及電梯井采用液壓爬模體系施工，共布置53個爬模機位，11組架體。其中，外墻液壓爬架（JFYM150型）31個機位，電梯井液壓爬架（JFYM100型）22個機位。液壓爬架在核心筒地上7層豎向墻體完成后開始安裝，地上8層開始使用。液壓爬架平面布置如圖2所示。

圖2 液壓爬模部分機位平面布置示意

外墻液壓爬模架布置于核心筒外墻，電梯井物料平臺液壓爬模架布置于核心筒內(nèi)。該形式的爬模架提供了支模和暫時放置物料的平臺，主平臺布滿整個布置機位的空間，共覆蓋3～4個層高，架體共有6層操作平臺，從上至下分別為：上2層為鋼筋綁扎操作平臺，可在平臺上放置和綁扎鋼筋；中層為支模平臺，可在平臺上完成合模、拆模、清理模板等工作；下層為爬升操作平臺，最底2層為拆卸清理維護平臺[2]。

3.1.2 主要施工要點

1）結(jié)構(gòu)變化層爬模體系施工。從25～60層，核心筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外墻均有不同程度的變化，電梯井局部樓板的增加、核心筒墻體的增厚對爬模有極大的影響，部分爬模在某一層需拆除架體，再重新安裝。

2）墻體厚度變截面施工。本工程核心筒墻體厚度有以下特點：墻體出現(xiàn)最大變截面，厚度為300 mm；墻體在27層自西向東內(nèi)收；墻體在46層出現(xiàn)自北向南內(nèi)收。針對墻體結(jié)構(gòu)變化的情況，對架體機附著點進行節(jié)點設(shè)計。當(dāng)截面變化≤50 mm時，通過調(diào)節(jié)爬模架體導(dǎo)軌的防傾裝置（調(diào)節(jié)支腿），不用做任何輔助措施，導(dǎo)軌及架體均能順利爬升至上一層；當(dāng)截面變化＞50 mm時，使用變截面附墻座墊板（50 mm），先將導(dǎo)軌斜向爬升入附墻裝置中，再借助導(dǎo)軌的導(dǎo)向，將架體爬升入位，在進行下一層爬升作業(yè)后，架體恢復(fù)為正常爬升狀態(tài)[3]。

3）機位與洞口結(jié)構(gòu)沖突施工。在爬模機位布置中，外墻及內(nèi)墻個別附墻機位在安裝時會與結(jié)構(gòu)梁洞口有沖突，無法正常安裝附墻機位。為滿足爬模架體需求，應(yīng)對有沖突處進行節(jié)點設(shè)計。采用卷揚機吊裝，將輔助鋼柱支撐固定在梁上，將爬模附墻機位安裝在鋼柱支撐上。該鋼柱在設(shè)計前期通過Abaqus有限元計算軟件進行實體建模，保證了鋼柱的強度以及爬模架體的穩(wěn)定性。

輔助鋼柱采用上、下連接座及加高支座通過螺栓連接而成。對于不同層高的洞口，可通過增加或減少加高支座來安裝爬模鋼柱支撐，同時下部連接座設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓，便于鋼柱上部頂緊梁底，使鋼柱與結(jié)構(gòu)貼合緊密。輔助鋼柱如圖3所示。

圖3 輔助鋼柱示意

3.2 鋁合金模板體系設(shè)計

為加快施工進度、節(jié)約工期、減少塔吊工作量，在結(jié)合本工程實際的情況下，梁、樓面板模板均采用整體安裝，鋁合金模板支撐系統(tǒng)采用快拆施工工藝，模板及其支撐材料的上下層周轉(zhuǎn)采用人工運輸。

主要施工順序為：結(jié)構(gòu)找平→刷模板隔離劑→模板放線→安裝→定位→校直。

3.2.1 核心筒模板設(shè)計概況

1）鋁模板架體與支撐。本工程標(biāo)準(zhǔn)層高4.5 m，模板支撐體系采用可調(diào)支撐＋3道橫桿支撐的方式。搭設(shè)形式：立桿2個方向的間距縱橫向均為700～1 200 mm，掃地桿距地300 mm，水平橫桿步距分別為1 950、1 000、1 130 mm，第1道、第2道、第3道水平桿均采用φ48.3 mm× 3.6 mm的鋼管和扣件搭設(shè)。3.75 m層高的支撐體系采用可調(diào)鋼支撐＋2道橫桿支撐的方式。搭設(shè)形式：立桿縱橫向間距均為700～1 200 mm，掃地桿距地300 mm，水平橫桿步距分別為1950、1 380 mm，第1道、第2道水平桿均采用φ48.3 mm×3.6 mm的鋼管和扣件搭設(shè)。墻模板支撐分為外側(cè)和內(nèi)側(cè)，內(nèi)側(cè)在墻面設(shè)置3道可調(diào)斜撐，斜撐與樓板預(yù)埋鋼筋環(huán)焊接固定。外側(cè)墻面設(shè)置退模裝置，將大鋁模與退模裝置連接，保證鋁模板與架體連接牢固，退模小車最大可以退1 m的距離，如圖4所示。

圖4 外側(cè)支撐

2）螺桿設(shè)置。墻模板在施工時設(shè)置對拉螺桿，對拉螺桿采用強度為6.8級的T18梯形牙螺栓，起到固定模板和控制墻厚的作用[4]，如圖5所示。絲桿在設(shè)置時，根據(jù)不同的墻厚進行切短，但要保證能加固墻背楞，兩邊預(yù)留長度大于墻厚550 mm。

圖5 螺桿設(shè)置

3.2.2 施工要點

1）外墻K板與墻板連接時，墻模板與K板用銷釘連接，外墻內(nèi)縮時，外墻板直接落在墻結(jié)構(gòu)上。K板孔位在結(jié)構(gòu)板面標(biāo)高以下75 mm處，K板固定螺栓為一次性工程塑料，螺栓為φ16 mm×100 mm。

2）電梯井、采光井等位置根據(jù)外墻板配模，其上方需用角鐵或槽鋼進行加固，以保證電梯井尺寸。

3）核心筒外墻變截面尺寸包括50、100、200、300 mm，當(dāng)剪力墻收縮50 mm時，將寬50 mm的墻板去掉，剩下寬800 mm的板；當(dāng)收縮100 mm時，將寬100 mm的板去掉，塔樓非標(biāo)準(zhǔn)層變截面按同樣原理處理。本工程中間位置有2根深400 mm的梁，隨著樓層的升高，梁深度由400 mm×600 mm變?yōu)?00 mm×600 mm，抽出寬100 mm模板，相應(yīng)的墻身板水平模板變高100 mm，此時更換與梁相接的水平板。

4 爬模與鋁合金模板組合施工技術(shù)

4.1 核心筒外墻模板與爬模結(jié)合

本工程核心筒外墻液壓爬模設(shè)計退模裝置，如圖6所示，將鋁模與退模裝置進行連接，每個機位都有4處與鋁模板固定和1處輔助連接，以保證鋁模板與架體連接牢固，不發(fā)生錯位[5]。

圖6 外墻模板與爬模結(jié)合

4處連接分別為每個機位3組模板鉤與模板上數(shù)第4、第6、第7道背楞連接，在鋁模上數(shù)第6道背楞下方由槽鋼焊接而成的背楞托住，并設(shè)置擋塊防止模板滑出，1處輔助為在鋁模上數(shù)第3道背楞下方設(shè)置槽鋼焊接而成的背楞，保證模板和退模機構(gòu)緊緊貼合。鋁模板相應(yīng)位置開洞或提前留洞，保證爬模穿墻螺桿的安裝。

外墻爬模合模時，先用調(diào)節(jié)支腿將模板調(diào)直，然后通過專用扳手移動同一架體的行走小車，將模板低端緊靠墻體，通過調(diào)節(jié)螺栓進行模板高低的調(diào)節(jié)，最大可調(diào)節(jié)±30 mm的高低調(diào)節(jié)量[6]。

外墻爬模拆模時，先消除模板與墻體間的吸附力，然后同時通過專用扳手移動同一架體的行走小車將模板退出，模板最大可退出1 m，再調(diào)節(jié)支腿使模板向后傾斜，最大可調(diào)節(jié)13°傾斜量。

4.2 核心筒內(nèi)爬模與鋁模結(jié)合

由于核心筒內(nèi)爬模需要攜帶電梯井內(nèi)多側(cè)模板一同爬升，無法設(shè)置與外墻相同的退模機構(gòu)，本工程采用手動葫蘆懸掛模板。電梯井爬模拆模時，先消除模板與墻體間的吸附力，然后采用手動葫蘆將模板退出。

4.3 非標(biāo)準(zhǔn)層爬模與鋁模施工

1）爬模施工。該工程非標(biāo)準(zhǔn)層位于夾層及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，層高為6.60 m及6.75 m。此時爬模爬升與標(biāo)準(zhǔn)層爬升一樣，但爬模一次最高只能爬4.5 m。因此，在相應(yīng)機位處補充混凝土結(jié)構(gòu)，作為爬模附著支點，混凝土結(jié)構(gòu)可按墻柱、梁進行施工。

2）鋁模施工。本工程墻模板按照4.50 m及3.75 m層高進行配模，其中外墻模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸有400 mm× 2 700 mm和400 mm×750 mm。為加快施工進度，提高非標(biāo)準(zhǔn)層混凝土成形質(zhì)量，非標(biāo)準(zhǔn)層施工采用鋁木結(jié)合的方法。針對非標(biāo)準(zhǔn)層2.1 m外墻施工，采用2塊400 mm× 750 mm的鋁模板，加上高300 mm的木模板。內(nèi)外墻鋁木結(jié)合如圖7所示。

圖7 內(nèi)外墻鋁木結(jié)合示意

5 應(yīng)用效果

1）通過采用爬模＋鋁合金模板的施工技術(shù)，使核心筒結(jié)構(gòu)施工變得簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化和程序化，減少了工序穿插，節(jié)約了后期水平結(jié)構(gòu)施工的時間以及成本的投入。水平結(jié)構(gòu)鋁合金模板通過爬模平臺利用人工進行模板搬運，減少了塔吊調(diào)運時間，增加對鋼筋和其他材料的吊運，促進了資源以及時間的合理配置，提高了施工效率。平均一層施工工期為7 d。

2）鋁合金模板強度高于鋼模板，具有質(zhì)量輕、強度高的優(yōu)點，便于工人搬運，可以有效減少工人操作中的安全問題[7-9]。

3）對比鋼模與木模，鋁合金模板在施工前需在模板內(nèi)部涂刷脫模劑，拆模后混凝土結(jié)構(gòu)表面平整光滑，無蜂窩麻面情況，成形質(zhì)量及觀感效果好。

4）鋁合金模板可重復(fù)使用，施工拆模后可直接運用上層鋁模施工，拆模后現(xiàn)場無多余垃圾，符合國家提倡的“四節(jié)能、一環(huán)保”理念。

5）采用可周轉(zhuǎn)的輔助鋼柱支撐作為爬模架體的附墻裝置，代替了傳統(tǒng)梁下加混凝土柱的施工方法。解決了爬模機位附著點缺失的問題，進一步完善了爬模工藝，為爬模與鋁模在厚剪力墻中的施工提供了便利。

6 結(jié)語

本工程核心筒結(jié)構(gòu)施工采用爬模＋鋁模一體化的施工技術(shù)，減少了工程施工工序的穿插，節(jié)約了水平結(jié)構(gòu)的施工時間與成本[8-9]。板面采用鋁合金模板拼裝而成，板塊體積小，自重輕，只需人工即可完成拼裝和上層轉(zhuǎn)運，減少了塔吊吊運模板的壓力。

同時，該爬架上層架體可堆放物料400 kg/m2，基本滿足整層鋼筋的堆放和使用，解決了勞動力、機械準(zhǔn)備、生產(chǎn)材料等要素的使用和調(diào)配問題，促進人、材、機的資源合理配置。該項目爬模＋鋁模在大層高、厚剪力墻施工中的成功應(yīng)用，可以為其他類似工程提供相關(guān)經(jīng)驗。