浅议导轨式爬架在高层建筑中的应用

(中铁十二局集团 建筑安装工程有限公司，山西 太原 030024)

引言

目前，在高层建筑施工中主要有落地脚手架、挑架、爬架等脚手架搭设形式。落地脚手架具有装拆方便、搭设灵活、满足建筑平立面变化等特点，特别适用于外观造型不规则、不受场地限制时使用的脚手架。但落地脚手架也存在很多缺点，例如搭设高度受限制、周转材料量大、占用周期长等。挑架虽然克服了上述缺点，但挑架在施工中需要反复拆除、搭设，并且劳动强度大、安全隐患多。而爬架在高层建筑施工中只需装拆一次，可以随楼层高度的增加而不断提升，从而节约材料、人工、塔吊台班费用，提高工作效率，而且还具有装拆简易、经济安全等优点，可应用于各种结构的建筑主体。

太原市某住宅小区项目位于太原市大东关街，共有14栋楼，总建筑面积为42万m2，均为地下2层、地上33层剪力墙结构。针对该工程的特点，决定主体结构施工采用导轨式爬架为施工用外脚手架。

1 导轨式爬架的组成及工作原理

1.1 导轨式爬架的组成

一套完整的导轨式爬架主要由4部分组成，分别是定型主框架、附着支承结构、提升设备和安全保障系统。

定型主框架是导轨式爬架的重要组成部分，由架体构架、竖向主框架和水平支撑桁架共同组成。架体由普通钢管搭设而成，具有足够强度和刚度的竖向主框架设置在架体的每个提升点，是架体结构的主要组成部分。竖向主框架垂直于建筑物外立面，并与附着支撑结构连接，主要承受和传递竖向与水平荷载。水平支撑桁架设置在架体的底部，主要承受架体竖向荷载，并将竖向荷载传递至竖向主框架的水平支承结构。

附着支撑结构直接与建筑物工程结构相连接，并与竖向主框架相连，采用导轨、导轮机构，确保架体在升降过程中处于稳定状态，避免晃动和抵抗倾覆作用，满足各种工况下的支承、防倾和防坠落的承力要求。

提升设备包括提升块、提升吊钩以及动力设备(电动葫芦等)，主要功能是为爬架的升降提供有效的动力。

安全保障系统可以有效防止安全事故的发生，应该具有防倾覆、防坠落和同步升降控制的安全装置。防坠装置是防止架体坠落的装置；防倾装置采用防倾导轨及其他合适的控制架体水平位移的构造；控制系统确保实现升降的同步性、限载保安全、自动调整和遇故障自停的要求。

1.2 爬升原理

导轨式爬架系统沿结构四周连续搭设，在结构剪力墙或能承受荷载的梁上安装附着装置，利用可调拉杆将爬升机构的导轨安装在结构上，利用导轮组且通过轨道攀附将架体安装在附着装置外侧，通过提升挂座将电动葫芦固定安装在导轨上，通过提升钢丝绳、电动葫芦使架体沿着导轨升降，利用导轮限制架体左右、前后的运动，并且防止架体内、外倾覆。

2 导轨式爬架安装

2.1 导轨式爬架安装平台搭设

根据该工程的具体情况，该工程从标准层起外墙结构采用导轨式爬架，在第4层搭设安装平台。爬架共搭设10步，架体搭设宽度900 mm，支架高度18 m，步高1.8 m，最大水平间距8 m，支架宽度1.1 m，支架自重4 t，架体离墙距离0.4 m，底部用翻板与结构封闭。架体立杆纵距1 200 mm，小横杆内端距边梁100 mm。在小横杆内端搭接1根纵向连接管。内侧悬臂端铺翻板，使架体底部与结构封闭。架体外侧沿高度设置剪刀撑，剪刀撑跨度为5 600 mm，水平夹角为50°，与竖向主框架、水平桁架、架体构架连成一体。脚手板铺设4层，最下层脚手板距离外墙90 mm，用翻板封闭，防止物料坠落。架体底层的脚手板用大眼网与密眼网双层网进行兜底，整个升降架外侧满挂安全网。

2.2 竖向主框架安装

竖向主框架由垂直于墙面的两片桁架片与纵向连接杆以螺栓组装而成。附着式升降脚手架应在附着支承结构部位设置与架体高度相等、与墙面垂直的定型竖向主框架，竖向主框架可采用整体结构或分段对接式结构，结构形式应为竖向桁架或门型刚架形式等。各杆件的轴线应汇交于节点处，其杆件连接的节点应采用焊接或螺栓连接，并应与水平支承桁架和架体结构构成有足够强度和支撑刚度的空间几何不变体系的稳定结构。

竖向主框架单元节点连接方式为插套连接。主框架与导轨中心水平偏差≤20 mm，单节垂直度偏差≤10 mm，多节垂直度偏差≤50 mm。利用铅锤吊线检测竖向主框架的垂直度偏差。连接螺栓应齐全、不松动，螺栓朝向向下。主框架内侧应设有导轨。竖向主框架宜采用单片式主框架或空间桁架式主框架。

2.3 水平桁架安装

在架体底部安装水平桁架，构成架体底部的第1步、第2步。水平桁架与主框架宽度相同，与墙面平行，高度>1.8 m。水平桁架由平行于墙面内、外的两片桁架与小横杆用连接螺栓装配而成，各承重底盘托底，并由悬挂梁及拉杆附着在建筑结构上。

2.4 附着支承结构的安装

附着支承结构由穿墙螺栓、悬臂梁及可调拉杆组成。竖向主框架所覆盖的每个楼层处应设置1道附墙支座，将竖向主框架固定于其上，并且附墙支座上还应设有防倾、导向结构装置。墙体外侧安装悬臂梁，通过穿墙螺栓或预埋螺栓将悬臂梁固定在建筑物上，悬梁通过固定的可调拉杆或斜拉钢丝绳与导轨和架体连接。安装穿墙螺栓时，螺杆露出螺母端部的长度应不少于3扣，并且须≮10 mm；墙体内侧安装垫板，垫板尺寸须≮100 mm×100 mm×10 mm。安装时，一端用双螺母压住悬挂梁座板或上拉杆的直拉板，另一端由外墙穿入、内墙穿出，垫入垫板后紧固螺母。可调拉杆两端分别与悬臂梁和导轨相连，是用于固定导轨的构件，其长度可在一定范围内调节。

2.5 电控及动力系统

配电系统采用三相五线制，电缆线固定安装于爬架外侧横杆下面。将电动葫芦安装在提升梁上，安装时应注意电动葫芦不能与架体相撞，链条应平顺，不得扭结。调试各电动葫芦吊钩的升降方向与电气柜面板上相应机位的指定方向一致，安装拉力传感器，适量微紧电动葫芦。电控系统要有防电避雷装置，采用线控手动控制，并且要有效接地。

2.6 防坠、防倾覆装置的安装

2.6.1 防坠落安全锁的安装

防坠落安全锁是一种由机位载荷控制楔块启闭咬合防坠落吊杆的全自动机械装置，设置在竖向主框架处并附着在建筑物上，在每一升降点处至少设置1个防坠落装置。防坠落装置与升降设备必须分别独立固定在建筑结构上。

防坠杆安装在防坠悬挂梁上，安全锁安装在底盘上，防坠杆从安全锁钳口中穿过，杠杆利用悬挂在电动葫芦吊钩上的钢丝绳所受拉力的大小来控制安全锁中楔钳钳口的张开或闭合。架体升降时为开锁状态；架体处于使用工况时为锁紧状态；升降工况和使用工况坠落时为紧锁制动状态。

2.6.2 防倾覆装置的安装

防倾覆装置由导轨、导轮、导轮架组成。导轨安装在脚手架架体上，并设计了相应的3副导轮，最上面的导轮与最下面的导轮之间的最小间距>2.8 m，并且应大于架体高度的1/4。导轨均用10号工字钢制成，导轨长7 m，用5个扣件安装在架体的竖向主框架上，导轮可在工字钢导轨中滚动，导轮架安装在建筑结构上。防倾覆装置采用螺栓与附墙支座连接，应具有防止竖向主框架倾斜的功能。

3 导轨式爬架升降操作

3.1 爬架的提升操作

(1)由安全技术负责人对爬架提升的操作人员进行安全技术交底，明确分工，责任落实到位，并记录和签字。以若干个单片提升作为1个作业组，做到统一指挥，分工明确，各负其责。下设组长1名，负责全面指挥；操作人员1名，负责电动装置管理、操作、调试、保养的全部责任；升降过程中必须统一指挥，指令规范，并应配备必要的巡视人员。

(2)爬架提升起100 mm后，停止提升，对爬架进行提升操作前的全面检查。包括：附着支撑结构附着处混凝土的实际强度是否已达到脚手架设计要求；所有螺栓连接处螺母是否已拧紧；应撤去的施工活荷载是否已撤离完毕；电动升降系统是否能正常运行；所有预留螺栓孔洞或预埋件是否符合要求；所有防坠装置功能是否正常；电控柜、电动葫芦供电系统是否正确；不允许电动葫芦链条有扭曲、翻链等现象；将提升钢丝绳预紧，以钢丝绳拉紧吃力为准。

(3)拆除限位锁及斜拉钢丝绳，机械操作人员将各分动开关扳至“上升”位置，然后在组长的指令下启动同步上升按钮，使各台电动葫芦带动整体脚手架同步上升。

(4)将架体提升1个楼层高，然后安装斜拉钢丝绳，将翻板翻到位，安装斜拉钢丝绳，安装限位锁至合适位置。将加固架体的钢管拆除，除掉最上一步架子。向上周转导轨、电动葫芦及连墙挂板，准备进入下一次升降循环。

3.2 爬架的下降操作

(1)由安全技术负责人对爬架下降的操作人员进行安全技术交底，爬架操作人员各就各位后，由组长发布指令下降爬架。

(2)爬架提升起100 mm后，停止提升，对爬架进行下降操作前的全面检查。确认安全无误后，将限位锁、斜拉钢丝绳拆除并且放置好，由组长发布指令继续下降爬架。

(3)将爬架下降1个楼层高，首先安装斜拉钢丝绳，并将每根斜拉钢丝绳预紧均匀(用花篮螺栓调紧)。

(4)斜拉钢丝绳安装好后，再安装限位锁。限位锁安装在距锁夹最近的位置，限位锁与锁夹之间留有间隙。将翻板放下并固定好，将电动葫芦从提升挂座拆下，安装到上层相应位置，在电动葫芦放链条时要注意防止发生误操作。

4 导轨式爬架的拆除

(1)方案交底、方案审批后，由施工单位技术负责人和脚手架项目负责人对操作人员进行拆除工作的安全技术交底。

(2)拆除工作开始前，先清理现场，应清理架体上堆放的材料、工具和杂物，清理拆除现场周围的障碍物。

(3)拆除人员需佩戴完备的安全防护用品，在拆除区域设置标志、警戒线，配备安检员。

(4)架体拆除顺序为先搭后拆，后搭先拆，严禁按搭设程序拆除架体。即先拆栏杆、脚手板、剪刀撑，然后是小横杆、大横杆、立杆，最后拆除导轨及水平支撑桁架。

(5)拆除架体时应一步一清，不得同时拆除2步以上，每步铺设的脚手板以及架体外侧的安全网应随架体逐层拆除。

(6)各杆件或零部件拆除时，应用绳索捆扎牢固，缓慢放至地面、群楼顶或楼面，不得抛掷脚手架上的各种材料及工具。拆下的结构件和杆件应分类堆放，并及时运出施工现场，集中清理保养，以备重复使用。

5 结语

导轨式爬架在施工过程中由于是多点同时升降，预埋件为人工预埋且在混凝土浇筑时会导致预埋件出现偏差，当架体提升时框架荷载可能重新分布导致架体失衡，所以需进一步减小施工中预埋件的偏差。导轨式爬架作为住房和城乡建设部重点推广应用的10项新技术之一，其较低的造价、较高的安全性能和较低的劳动强度等优势，使得其在高层建筑施工中具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 线登洲，王铁成，赵蕴图，等.导轨式电动整体爬模施工技术[J].建筑技术，2006，37(8)：577-579.

[2] 刘文瑶.导轨式爬架在高层建筑施工中的应用[J].铁道标准设计，2008(4)：113-115.

[3] 伏妮婷.整体自升式钢平台模板体系与爬升模板体系[J].山西建筑，2009，35(6)：159-160.