裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺施工工法研究

余新樂YU Xin-le；江世堂JIANG Shi-tang；程卓CHENG Zhuo；籍夢JI Meng；楊攀YANG Pan；陳祖旭CHEN Zu-xu；董瑞DONG Rui

（武漢建工集團股份有限公司，武漢 430056）

0 引言

為了提高裝配式建筑的施工速度，通常裝配式建筑的樓梯均采用預制樓梯。但裝配式建筑的預制剪刀梯吊裝難以與樓層結構面同步施工，導致樓梯間存在洞口臨邊安全隱患，本層樓梯間模板施工無操作臺和無上下樓通道。因此，有必要研制一種裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺，以提高裝配式建筑剪刀式樓梯間的施工安全和施工速度。目前，裝配式建筑樓梯間多功能平臺的研究成果較多，但同時具備能支模、洞口臨邊防護和上下作業面的裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺研究較少。

本文結合裝配式建筑的預制剪刀梯吊裝難以與樓層結構面同步施工的特點，武漢建工集團股份有限公司熱電廠宿舍片地塊項目部成立課題小組，開展了裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺施工技術研究，總結出一種新型裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺施工工法，闡釋了該施工工法特點及其操作要點。該工法在熱電廠宿舍片地塊一標段項目成功應用，有效解決作業人員在裝配式建筑剪刀式樓梯間處支模、洞口臨邊防護和上下作業面的難題。

1 工法特點

1.1 制作簡單

本工法只有操作臺處的鍍鋅壓型鋼跳板采用燕尾釘固定，其他均為焊接，且可整體在現場加工棚完成生產后再直接吊入樓梯間投入使用。

1.2 使用功能豐富

該多功能平臺設置兩層支模操作臺，便于整個作業層區域的樓梯間處墻柱和預制樓梯牛腿梁的支模作業；高于作業層混凝土面上方設置有兩道水平防護，間距60cm 一道，距離樓梯間長度方向墻柱和寬度方向預制樓梯牛腿梁各30cm，確保作業人員開展臨邊作業的安全；中間位置布置有上下作業面的樓梯，為作業人員提供了上下作業面的通道；8 根可伸縮橫桿端部的底部均焊接有8cm 高的墊塊，確保平臺在使用過程中與預制樓梯無接觸。

1.3 使用安全性高

該多功能平臺的操作臺設置有兩道水平防護，間距60cm 一道[1]，確保操作人員支模的安全；底層的兩邊操作臺中間設置有翻板和掛板，提高作業人員上下作業面的通行安全性；操作臺采用鍍鋅壓型鋼跳板，有效攔截鋁模的銷釘銷片和混凝土等雜物，大大降低了在樓梯間上下人時被掉下的雜物擊中的可能性。

1.4 人工投入成本低

該多功能平臺二次搭設耗時0 分鐘，二次吊裝10 分鐘，二次移出10 分鐘，吊裝和移出只需要塔吊各起吊1次，1 名操作工人配合塔吊即可，且循環使用次數越高，成本越低。

1.5 施工作業效率高

該工法實施后，樓梯間處可同時提供人員上下樓通道和多工種施工作業平臺，相對常規施工工法，可使每個單元每層泥工封堵墻腳和柱腳節省1 個工，木工安裝和拆卸樓梯間模板節省0.4 個工，鋼筋工綁扎樓梯間墻柱鋼筋節省0.1 個工。

依據《河北省土地整治項目管理辦法》，對責任主體滅失的礦山廢棄地進行修復綠化時，對適宜復墾的礦山廢棄地，實施土地復墾工程。復墾新增的耕地可用于耕地占補平衡，增加的建設用地指標可調整到異地使用。此外，指標流轉的收益可用于礦山環境恢復治理。在此過程中，將工礦廢棄地復墾與耕地占補平衡、土地轉用、項目資金整合等多方面政策結合，適用了相關政策和支持政策，整合了資金和力量，有效推進了示范區建設進程。

1.6 可周轉使用

該多功能平臺一次加工成型后，可施工裝配式建筑的預制樓梯采用剪刀梯的樓梯間，若樓梯間長寬凈空尺寸比本樓梯間大，可通過增加操作臺副板實現周轉使用。若樓梯間層高凈空尺寸比本樓梯間大或小，可通過增加臨邊防護實現周轉使用。

2 適用范圍

適用于裝配式建筑剪刀式樓梯間的施工。

3 工藝原理

3.1 平臺工作原理

本工法利用已完成施工的樓梯間牛腿梁為載荷體，用8 根可伸縮方管挑起平臺的自重和施工荷載，裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺主要由三大功能（能支模、能防護和能上下作業面）組成，BIM 模型示意圖如圖1 所示，功能一（能支模）由相互焊接的若干根方管和鍍鋅壓型鋼跳板通過燕尾釘固定組成，相互焊接的若干根方管組成功能二（能防護），功能三（能上下作業面）由兩根角鐵和花紋鋼板相互焊接組成，最上層踏步的花紋鋼板通過合頁與方管固定。三大功能通過相互焊接構成裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺。

圖1 BIM 模型示意圖

3.2 平臺受力驗算

在裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺初步設計完成后，為了準確了解平臺在施工過程中的受力情況，采用有限元建模，并對其進行合理簡化。在最不利條件為活荷載作用情況下，對多功能平臺的截面應力比、最大位移、支座最大反力等進行計算，計算結果滿足安全和穩定性要求[2]。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

工藝流程如圖2。

圖2 工藝流程

4.2 操作要點

4.2.1 設計

①使用功能的舒適性設計上，兩層支模操作臺距離樓梯間四周混凝土墻面為30cm，便于支模和多功能平臺吊裝；兩層支模操作臺寬度為40cm，二層支模操作臺距離底層支模操作臺凈高為2m[3]，最高一層踏步平面的標高與作業完成面的混凝土標高一致，滿足作業人員正常通行；②在使用功能的預制樓梯保護性設計上，8 根可伸縮橫桿端部的底部均焊接有8cm 高的墊片，底層兩邊操作臺中間翻板的端部焊接有直徑25 的鋼筋頭，確保平臺在使用過程中不接觸預制樓梯；③使用功能的安全性設計上，洞口臨邊和操作臺臨邊均設置兩道間距為60cm 的水平桿防護，踏步正下方處的二層操作臺的鍍鋅壓型鋼跳板滿鋪至踏步，確保平臺使用過程的防護安全；對平臺的截面應力比、最大位移、支座最大反力等進行驗算，確保該平臺結構安全可行。

4.2.2 生產

①按圖施工，避免平臺使用的舒適性受影響；②采取燕尾釘固定的鍍鋅壓型鋼跳板無松動，采取焊接連接的焊縫飽滿。

4.2.3 吊裝、使用和移出過程

①平臺的可伸縮橫桿在吊裝、使用和移出過程均要用插銷鎖定，避免可伸縮橫桿移動；②平臺起吊前，鍍鋅壓型鋼跳板上的銷釘銷片和混凝土等雜物必須先清理干凈，避免起吊過程雜物掉落。

5 材料與設備

5.1 材料

一個裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺所需主要材料見表1。

表1 一個裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺所需主要材料

5.2 設備

主要設備見表2。

表2 主要設備

6 質量控制

本工法的質量控制主要涉及臨邊防護、各焊接點的焊接位置和焊接質量。

6.1 必須遵循的有關標準

《建筑施工高處作業安全技術規范》JGJ 80-2016；

《鋼結構設計標準》GB50017-2017；

《鋼結構焊接規范》GB 50661-2011；

《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB 50205-2020。

6.2 生產過程質量控制

方管、角鐵、花紋鋼板和鍍鋅壓型鋼跳板完成下料后，管理人員先根據圖紙對各部分尺寸進行檢查，避免因下料不滿足設計要求造成現場生產間斷和原材料浪費；平臺焊接過程，及時對照圖紙要求檢查操作臺和防護的凈空尺寸，且全數檢查各焊接點的焊接質量，確保平臺焊接一次成活。

7 安全措施

本工法的安全措施主要包括裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺本身的安全措施和使用該多功能平臺期間的安全措施。

7.1 本身的安全措施

各部分方管截面的大小選擇需經過設計計算，焊縫連接需滿足驗收規范要求；定期對平臺進行防腐防銹。

7.2 使用期間的安全措施

平臺每次起吊前，平臺上的銷釘銷片和混凝土等雜物必須先清理干凈；平臺的吊裝、使用和移出過程均應確保可移動伸縮橫桿處于鎖止狀態；超過5 級大風時靜止該平臺的起吊作業。

8 環保措施

提倡綠色施工，盡量使用施工現場的廢舊材料，如使用臨時建筑的殘料余料；平臺生產在施工現場的鋼筋加工棚內作業，作業人員進行平臺焊接時應佩戴安全帽和手持防護面罩。

9 效益分析

9.1 經濟效益

本施工工法與施工現場用“鋼管+熱鍍鋅壓型鋼跳板”搭設的常規施工工法相比，在使用安全性和減少人工投入方面均有較大提高，具體表現在：①平臺力的傳遞途徑是直接傳遞給樓梯間牛腿梁，平臺整體高度和有效寬度得到優化，平臺發生側翻可能性大大降低；操作臺的踏板采用滿鋪并用燕尾釘固定，有效避免操作臺踏板出現踩空情況；②平臺無需二次搭設，二次吊裝和二次移出均只需1名操作工人用時10 分鐘即可完成，且無需額外搭設上下作業面樓梯架，就能實現三大功能（能支模、能臨邊防護和能上下作業面）；③該工法在樓梯間處就可提供人員上下樓通道和多工種施工作業平臺，相對常規施工工法，每個單元每層泥工封堵墻腳和柱腳可節省1 個工，木工安裝和拆卸樓梯間模板可節省0.4 個工，鋼筋工綁扎樓梯間墻柱鋼筋可節省0.1 個工；④平臺適用裝配式建筑的預制樓梯采用剪刀梯的樓梯間，當裝配式建筑剪刀式樓梯間的長寬高凈空尺寸比本樓梯間大，可通過在多功能平臺操作臺上增加翻板和調整多功能平臺的防護實現周轉使用。

9.2 社會效益

本工法使裝配式建筑剪刀式樓梯間的臨邊安全得到顯著提高，提供了多工種操作臺和上下作業面通道，有效減少了人工投入，得到了工程參建主體的一致認可，并有望在全國大范圍內得到推廣應用。

10 應用實例

新建居住、公園綠地、復合公共停車場庫及供應設施項目一標段（熱電廠宿舍片地塊一標段項目）。

本項目位于武漢市武昌區積玉橋，和平大道與新河后街交匯處。計劃開工日期為2020 年11 月10 日，計劃竣工日期為2023 年7 月27 日，施工總工期989 日歷天。

2#樓（33 層）為裝配式建筑，建筑面積29815.5m2，裝配率50.63%，分兩個單元，都為預制剪刀梯，樓梯間長寬高凈空尺寸為4820mm×2600mm×2900mm，兩個單元的樓梯間均應用了裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺施工工法（見圖3 和圖4），因裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺無需二次搭設，平臺吊裝和移出時間大大縮短，且提升了泥工、木工和鋼筋工的施工效率，經核算，相對常規施工工法，兩個單元可節省費用87865.84 元（不考慮周轉使用），經濟效益見表3。

表3 經濟效益對比表

圖3 一單元使用效果

圖4 二單元使用效果

11 結語

本施工工法與傳統施工工法相比，有效解決作業人員在裝配式建筑剪刀式樓梯間處支模、洞口臨邊防護和上下作業面的難題，有望在全國大范圍內得到推廣應用。