内缩层附着爬升施工技术分析

赵 斌 源

(山西光信地产有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

近年来，随着我国城市化建设步伐加快，城市中的高层及超高层建筑层出不穷。在高层建筑施工过程中，需要为建筑外防护架系统提供较好的安全保障，这也是高层建筑施工中需要重点关注的问题[1,2]。作为应对方法之一的爬架便是较好的选择，目前在高层建筑施工中应用也极为广泛。

1 项目概况

某超高层钢筋混凝土框架剪力墙结构，地上共55层，总建筑高度266.5 m。在该建筑施工中，外围脚手架计划选取集成式升降操作平台，在1号塔楼的外侧设计4组44榀主框架。由于该塔楼39层和40层的层高较大，且在40层出现内收，这导致第39层～41层周边出现了空洞，距离达14 m。

2 施工关键问题

在该项目中内缩层全钢爬架附着爬升施工存在以下关键问题：按照结构实际要求，第39层和第40层的层高达到了14 m，并且第40层为内缩层，结构周围形成空洞，这直接导致钢爬架无法顺利爬升，给施工造成很大的困难。如果选择一般的施工工艺，结构的内缩部分则通过悬挑脚手架方法，全钢爬架需要拆除后再重新安装，这样会导致工期延长，同时也会增加垂直运输的负担。该建筑的内缩部分处于39层，高空作业有较高的风险。若采用这种施工工艺，会导致成本较高，工期也拖延。

在上述情况下，施工技术部创新一种钢立柱转换体系，把原先安装在楼板上的爬架导轨附着支座和爬架吊挂件安装在钢立柱上，实现全钢爬架在内收楼层的爬升。在该方案中，需要对架体整个爬升过程中的受力状态进行分析，确保设计安全富余、保证爬升过程中架体的安全性成为施工过程的关键问题[3]。

3 施工工艺分析及步骤

3.1 施工工艺分析

当施工到结构内缩楼层时，需要在内缩楼层的底板安装预先设计的钢立柱转换系统，把原来安装在楼板的爬架导轨附着支座及爬升的吊挂件固定于钢立柱，以满足结构内缩部分钢爬架的爬升要求[4]。设计的钢立柱转换系统由下列部分组成：底部的挑梁、立柱、连系杆件、斜撑、立杆、拉杆、埋件及螺杆等。按照导轨位置进行定位，采用螺栓将钢立柱底部固定于楼板的组合钢梁，立柱的中部、顶部采用拉杆和主体进行连接，相邻钢立柱用连系杆件连接。在钢立柱的侧边，采用螺栓安装附着支座及爬升吊挂件，进行全钢爬架的施工。

3.2 施工步骤

转换系统的设计；安装钢立柱、底部斜撑、连系杆件、挑梁等；钢立柱下部、中部附着支座首次爬升；对内收楼层进行施工，同时预埋杆件；安装上部杆件及斜撑；钢立柱上部附着支座的安设及二次爬升；安装上一层的附着支座及进行爬升；拆除转换系统。

4 施工技术方法

4.1 钢立柱转换系统

项目中选择集成式的附着全钢爬架，该系统包括折叠脚手架、支撑部分、提升单元、控制部分以及防止坠落装置等，架体高度为19 m。在结构最外围为悬挑板，通过安装挑梁，在挑梁上安装爬升支座及吊挂件，以完成全钢爬架的爬升施工。爬架结构构造示意图如图1所示。

牛腿及斜撑的焊缝按照一级焊缝施工，在滑移轨道上布置滑移车架时，需要注意车架面的标高应当低于桁架，预留出千斤顶调节的高度。

由于楼层的内缩，导致无法采用槽钢挑梁来设置附着支座进行爬架爬升。在施工中，通过在内缩楼层的底板安装钢立柱转换系统，把原先布置在楼板上的爬架导轨附着支座及吊挂件固定在钢立柱上。钢立柱转换体系由挑梁、钢立柱、连系杆件、斜撑、螺杆等构成。在钢立柱的底部通过螺栓固定于组合钢梁，并依据导轨的位置进行定位，立柱的中间及上部采用拉杆与主体拉结，同时钢立柱之间采用连系杆件相互拉结。在钢立柱的侧面通过螺栓固定附着爬升的支座及吊挂件，进行全钢爬架在内缩楼层的爬升。钢立柱系统的构造如图2所示。

4.2 体系各构件的安装

1)钢立柱：通过在两个槽钢之间设置连接钢板进行焊接，并在钢立柱的上部、中部及下部均焊接钢夹板，在夹板中间开出螺栓孔，用于附着支座的固定。在夹板的下部开设螺栓孔，用于吊挂件的连接。钢立柱结构构造如图3所示。

2)底部挑梁、斜撑、连系杆件等：在全钢爬架爬升过程中使用的槽钢挑梁，底部的斜撑及连系杆件均为槽钢。预先将槽钢、钢板、钢夹板进行焊接，组成钢立柱，钢立柱的高度需要高出内缩楼层层高1 m。为了施工更加方便，在吊升时提前把钢立柱、挑梁及斜撑进行焊接。

通过正常安装在楼板上的吊挂件将全钢爬架爬升到便于内缩层往下一层施工的高度，通常这一高度高出顶板板面1.5 m，本项目中考虑到钢立柱的安装问题，将其爬升到高出顶板板面4.5 m的位置。在内缩层的下一楼层施工完成时，把前述钢立柱、挑梁及斜撑焊接一体的构件吊升到内缩楼层的底板，并且调整到导轨对应的方位，将构件的底部挑梁采用螺栓和在结构中预埋的套筒固定。钢立柱之间通过槽钢进行水平、斜向的拉结，槽钢与钢立柱之间采用焊接连接方式。钢立柱、挑梁及斜撑安装如图4所示。

4.3 第一次爬升

1)在内缩楼层下一层施工结束后，采用螺栓对钢立柱底部、中部夹板上固定附着支座，由内缩楼层下一层底板上的爬升吊挂件爬升到防护内缩的结构层，由钢立柱上的两个附着支座以及内收楼层下一层底板的附着支座共同分担荷载。首次爬升示意图如图5所示。

2)在全钢爬架爬升之前，需要预紧提升的链条，并查看吊点、吊环、吊索等相关零件，对星轮防坠落附墙支座、密封板、使用工具、架子配件等也需要进行检查，对检查中存在的问题及时整改，直至满足提升要求。

3)在完成相关准备工作后，即可以进行集成式升降操作平台的提升工作，在提升过程中若无故障报警等问题，可以一次提升到指定位置。提升采用环链电动葫芦作为动力装置，该动力装置采用链条传力，升降速度的偏差较小，传力清晰合理，可以避免打滑问题的出现，一次行程的距离也较长。该项目中选用的是单次提升行程5 m的环链电动葫芦，这样可以避免升降过程的来回运动，降低误差。

4)当提升至指定高度后，先把密封板全数密封，随后再安装定位的扣件。若安装时部分定位扣件高度偏高，可以通过垫高件作出调整。定位扣件安装完成后，即可进行卸载。

5)当各机位卸载结束后，即可进行倒链操作，这时将电动葫芦反向转动，把电动葫芦的传力倒链回到升降之前的状态。完成上述各步骤后，一次升降已经完成，即可关闭设备，对设备进行复检以备下次使用。

4.4 内缩楼层的施工及埋件处理

在全钢爬架进行第一次爬升完成后，开始结构内缩楼层的施工。钢立柱的上部需要安装附着支座及吊挂件，承担较大重量。钢立柱的顶部与主体连接，需要在内缩楼层施工过程中预埋钢板预埋件，埋件位置需要与导轨及钢立柱相对应。预埋件结构构造如图6所示。

4.5 拉杆及斜撑的安装

待内缩楼层混凝土强度达到10 MPa时，可拆除梁、板构件的侧模板，使用拉杆将钢立柱顶部和结构主体进行连接，拉杆主体之间采用焊接方式连接，钢立柱的中部采用斜撑和主体的预埋件焊接连接。

4.6 第二次爬升

采用螺杆把钢立柱中部附着支座下面的连接孔和吊挂件连接盒进行固定，从吊挂件的连接盒用螺杆固定吊挂件。

设置完成钢立柱的上部附着支座后，采用中间的吊挂件进行爬架的第二次爬升，把全钢爬架提升到内缩层的上一层，由钢立柱上的附着支座承受重量。考虑到架体的悬臂高度较高，需要在内缩层上层位置提前预埋拉结的钢管。二次爬升示意图如图7所示。

4.7 后续爬升

在下一层楼板施工过程中正常安装支座及吊挂件，配合附着支座，随着主体施工进行全钢爬架的爬升。施工过程中需要注意内缩楼层顶板的临边防护问题，直至整个爬架已经离开钢立柱，钢立柱转换体系已经可以拆除。后续爬升示意图如图8所示。

4.8 拆除工作

爬架离开钢立柱之后，即可开始钢立柱拆除工作。拆除时先拆除各连系杆件、拉杆、斜撑等，随后再拆除钢立柱、底部挑梁及底部的斜撑。

5 结语

通过某实际工程中结构内缩楼层全钢爬架附着爬升的案例，阐述了此类工程施工的关键难点及施工方法，包括钢立柱的转换系统设计、相关各杆件的安装及爬升过程，相关施工工法可为类似工程提供经验借鉴。