爬架在建筑工程施工中的應(yīng)用

周 杰, 馬 劍 平, 張 雪 健

(中國水利水電第十工程局有限公司, 四川 成都 610036)

1 概 述

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,特別是近年來城市化建設(shè)的規(guī)模得到了空前大發(fā)展,使我國高層及超高層建筑業(yè)得到了前所未有的的巨大發(fā)展,高層建筑的工程量越來越大。而在傳統(tǒng)落地式腳手架的使用上也呈現(xiàn)出用量大、費用高、使用時間長的特點,特別是近年來一些傳統(tǒng)的腳手架,如滿高外腳手架因其耗時、耗工、耗材以及安全系數(shù)低及不經(jīng)濟等因素已不適用于現(xiàn)代的高層建筑施工,取而代之的是一種新型并廣為推用的新型材料——附著式升降腳手架(爬架)。根據(jù)其驅(qū)動源可以劃分為幾種主導類型:液壓型、電力驅(qū)動型和人力手拉型。這些設(shè)備通常用于大型高層住宅樓項目建設(shè)中,它們能夠向上或向下移動并適應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)環(huán)境。這一新型材料徹底改革了傳統(tǒng)的外部支撐方法,其具有的優(yōu)點首先是無需頻繁更換架子;其次避免了拆除與安裝過程重復出現(xiàn),一次組裝后即能用至施工完成;最后,由于沒有對構(gòu)建的高度設(shè)限,使得其使用者在大大節(jié)約了成本資源的同時減少了勞動力和建材的使用量。從安全角度說,相較于傳統(tǒng)落地式腳手架其也有很大程度的改觀,讓原本需要站在高位的工作變成了高度適宜的工作,將懸空作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧荏w內(nèi)的封閉作業(yè);其相較于落地式腳手架具有更多的優(yōu)點,如更經(jīng)濟、安全、便捷等。這項新型工藝已經(jīng)通過實際的市場實踐,證明了其確實具備高效利用有限物資的效果,而在高層建筑建設(shè)過程中被廣泛推廣使用。筆者將爬架作為討論對象,研析了該工藝在高層建筑施工中的實際應(yīng)用過程,旨在更快、更好地推動其在高層建筑施工中的運用和發(fā)展。

2 爬架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 爬架的結(jié)構(gòu)

作為一種依靠自身具有的提升設(shè)備、附著在工程結(jié)構(gòu)上且具有沿著工程結(jié)構(gòu)進行升降操作的屬性,爬架主要由架體板、附著支承結(jié)構(gòu)、提升機械和裝置、安全裝置和控制系統(tǒng)等幾個系統(tǒng)組成。

(1)架體板。架體板主要由垂直主框架、水平梁和板組成。其中垂直主框架不僅為架體的邊緣構(gòu)件,同時也與附著支撐結(jié)構(gòu)相連。帶導軌架體的導軌一般均設(shè)計為豎向主框架的內(nèi)側(cè)立桿,其主要的垂直主框架可以是單片框架,也可以是由兩個片式構(gòu)成的格構(gòu)柱式,由兩個片式構(gòu)成的格構(gòu)柱式通常在采用挑梁懸掛架體的升降腳手架中使用。水平梁架通過挑架設(shè)置在底部,其為提高架體整體性和剛度的關(guān)鍵。

(2)附著支承結(jié)構(gòu)。附著支承的形式雖然很多,但其基本構(gòu)造卻只有挑梁、拉桿、導軌、導座(或支座、錨固件)和套框(管)等5種,需要結(jié)合現(xiàn)場情況組合使用。為了保證架體在上升或下降時能夠保持穩(wěn)定,避免晃動并抵擋傾覆的影響其需要滿足以下兩個條件:

①架體在任何狀態(tài)(使用、上升或下降)下,與工程結(jié)構(gòu)之間必須有不少于2處附著支承點;

②必須設(shè)置防傾裝置,即在采用非導軌或非導座附著方式(其導軌或?qū)ё绕鹬С泻蛯蜃饔?也起防傾作用)時,必須另外附設(shè)防傾導桿。而挑梁式和吊拉式附著支承構(gòu)造在加設(shè)防傾導軌后即變成挑軌式和吊軌式。

(3)提升裝置。提升機構(gòu)取決于提升設(shè)備,在全體結(jié)構(gòu)施工時,每層混凝土墻或梁上需預(yù)留Φ40螺栓孔,并在模板拆除后對孔洞進行清理以確保螺栓能夠順利穿過[1]。待穿墻螺栓固定好后方可安裝提升設(shè)備,其共分為吊升、頂升和爬升3種:

①吊升。在挑梁架(或?qū)к?、導座、套管架?掛置電動葫蘆或手動葫蘆時,以鏈條或拉桿吊起(豎向或斜向)架體、實際沿導軌進行滑動吊升。提升設(shè)備為小型卷揚機時采用鋼絲繩、經(jīng)導向滑輪實現(xiàn)對架體的吊升。

②頂升。通過液壓缸活塞桿的伸長使導軌上升并帶動架體上升。

③爬升。其上下爬升箱帶著架體沿導軌自動向上爬升。

提升機構(gòu)和設(shè)備應(yīng)確保處于完好狀況且應(yīng)工作可靠、動作穩(wěn)定。

(4)安全裝置和控制系統(tǒng)。附著式升降腳手架的安全設(shè)備包含防墜和防傾裝置。對于防傾裝置,使用的是防傾導軌及其配套設(shè)施,以用于保持框架的橫向位移及穩(wěn)定性;而對于防墜設(shè)備,即能夠迅速反應(yīng)并有效阻止框架下落的設(shè)備,也就是當因鏈條斷裂等問題導致框架掉落后其會立刻啟動,并在防墜桿等支撐構(gòu)件的支持下將架體制停;防墜裝置的制動包括棘輪棘爪、楔塊斜面自鎖、摩擦輪斜面自鎖、楔塊套管、偏心凸輪、擺針等多種類型,一般都能達到制停的要求。

2.2 爬架的安全技術(shù)要求

在實施爬架裝設(shè)、提升和拆卸之前,均需制定專門的施工專項方案,并按工程設(shè)計需求和方案要求安排專業(yè)技術(shù)人員和操作人員進行技術(shù)、安全交底和相關(guān)培訓。在爬架使用期間,其所用的測量儀器必需定期進行質(zhì)量檢查。當遇到六級以上的風力、降雨、暴雪或濃霧等極端氣候條件時,嚴禁施工人員攀登到爬架上作業(yè);如果遇到六級以上的強風,還需預(yù)先采取適當?shù)陌踩珡娀侄位蚱渌o急應(yīng)對策略,同時將所有的用于建設(shè)的活動負載從架子上移走。夜晚不允許進行爬架的升降作業(yè)。在爬架施工作業(yè)區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置防雷裝置。在整個爬架的安裝、上升、下降以及拆卸過程中,均需在操作區(qū)域和防墜落半徑內(nèi)設(shè)立安全警示。對于整體式爬架而言,建筑工地應(yīng)當提供足夠的通信設(shè)施以便于溝通交流。在整段爬架使用期間,工作人員務(wù)必遵循目前正在實行的《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 80-2016)、《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》[80]建工勞字第24號等相關(guān)條款的規(guī)定。對于從事各種職業(yè)的人員均需指定下來,而且需要依照相關(guān)的法規(guī)持有相應(yīng)的證書方可以開始工作。爬架施工的供電系統(tǒng)必須滿足現(xiàn)行的《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》JQJ 146-2018要求。液壓升降機械、液壓控制臺、配電箱、防跌落保護設(shè)備等均需設(shè)置防水、防砸等保護措施。液壓控制臺一定要由專業(yè)操作員操作,同時亦需確保其具有相應(yīng)的安全防備措施,以避免無關(guān)人員私自使用。若爬架的使用時間已經(jīng)超出30個月或連續(xù)停留的時間達到10個月時則必須將其拆除。

2.3 爬架的質(zhì)量保證措施

對于高層建筑施工中的爬架使用,首先應(yīng)當注意的是其封閉性。若要保證爬架的施工安全,就需要在架體之間留有一些空間,這樣既能使爬架的施工安全性提高,同時亦能夠保護其中的薄弱環(huán)節(jié)。爬架的操作需要綜合考慮,然后選擇出最合適的防護措施,提升爬架時一定要保證架體完全封閉;其次,在其安裝、使用過程中,一定要注意嚴格控制導軌和導向架的質(zhì)量,因為導向架是通過承重銷的嵌入固定在導軌上的,以防止出現(xiàn)安全事故。爬架滑升時,一定要適當利用單缸的升降動作并進行相應(yīng)的調(diào)整,從而使架體不會產(chǎn)生傾斜,防止出現(xiàn)施工安全問題;最后,對于施工質(zhì)量的控制,最重要的是要確保主要承力構(gòu)件的質(zhì)量。施工中經(jīng)常會出現(xiàn)預(yù)埋螺栓被拔起的情況,這是因為當爬架提升時,在導軌提開過程產(chǎn)生的摩擦力超過了預(yù)埋螺栓的力從而出現(xiàn)問題。因此,嚴格把控受力構(gòu)件的安裝質(zhì)量具有重大意義,以減少安全事故的發(fā)生[2]。

3 爬架應(yīng)用取得的效益

3.1 經(jīng)濟性

(1)節(jié)約材料費用。建造爬架的高度一般不超過五層樓,所需材料亦相對較少,且其按現(xiàn)場進度可以逐層提升或下降。與雙排鋼管腳手架從地板直接到構(gòu)件頂端相比較,如此實施能夠合理節(jié)約大批管材、扣件、腳手板和安全網(wǎng)或鋼板網(wǎng)。

(2)節(jié)約人工費用。爬架的搭設(shè)、升降及拆除施工時所需要的作業(yè)人員相較于落地式外腳手架少,能夠使勞動力投入減少,節(jié)約大量的人工。

(3)分攤費用少。作為循環(huán)使用的設(shè)備,爬架的購買費用雖然較高,但其可以多次重復利用,因此其攤銷成本相對較少,而且樓層越高、其經(jīng)濟性越明顯。

(4)節(jié)約場地。爬架僅在設(shè)備進場時需要場地,后續(xù)均無材料進場,相較于傳統(tǒng)腳手架其不需要型鋼及鋼管場地,不占用現(xiàn)場施工場地。

3.2 實用性

同步控制與遙控系統(tǒng)的應(yīng)用可以防止不安全狀態(tài)的發(fā)生。星輪防墜裝置的多重設(shè)置可以確保防護架體的安全性并具有防墜作用,從而使現(xiàn)場安全得到較大程度的保障,其拆裝方便,安裝靈活。鑒于鋼架長度易于調(diào)整且連接方便,其可用于各種建筑物的平面和立面結(jié)構(gòu)[3]。

3.3 機械化

實現(xiàn)低搭高用功能,在建筑物主體底部可一次性組裝完成,其附著在建筑物上、隨樓層高度的增加而不斷提升,整個作業(yè)過程不占用其它起重機械,從而大大提高了施工效率且現(xiàn)場環(huán)境更人性化,管理維護更輕松,文明作業(yè)效果更突出。

3.4 智能化

采用微電腦荷載控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示升降狀態(tài),自動采集各提升機位的荷載值。當某一機位的荷載超過設(shè)計值的15%時,系統(tǒng)以聲光的形式自行報警并顯示報警機位;當其超過30%時,該組升降設(shè)備將自動停機、直至故障排除,從而有效地避免了超載或失載過大造成的安全隱患[4]。

4 結(jié) 語

綜上所述,在高層建筑施工中,爬架因其自身具備的優(yōu)勢而被廣泛推廣使用,從而為項目的安全、效益奠定了良好的基礎(chǔ)。盡管該項新技術(shù)的實施相對繁瑣且涵蓋了眾多工序,但在實際操作中必須提高對于設(shè)備裝配質(zhì)量及執(zhí)行標準貫徹執(zhí)行的力度,必須要求員工嚴格遵守各項規(guī)章制度并按照既定程序和規(guī)范展開工作,并且需要加強對員工進行培訓和交底,以增強關(guān)于安全的意識和現(xiàn)場施工的監(jiān)督指導,以此保證爬架在實際使用中的安穩(wěn)運行。

因此,在實際應(yīng)用過程中,我們必需根據(jù)不同的施工情況、結(jié)構(gòu)類型進行靈活的設(shè)計和使用,以充分發(fā)揮出其具有的優(yōu)勢和重要作用,使其為我國的建筑項目帶來更好的施工成果和經(jīng)濟效益。筆者相信隨著高層建筑的不斷發(fā)展,爬架將會具有更為廣泛的應(yīng)用前景[5]。