集成爬架在某超高层工程的深化设计与现场安全管理要点探究

赵华颖 陈 凯 宋春桃 李 阳 林 林 陈 浩 闫铁超

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

1 工程概况

深圳某城市更新项目（图1）共包含3栋超高层办公楼及1栋超高层公寓，总建筑面积约58万 m2。

图1 项目效果图

A栋办公楼56层，结构高度262.5 m，标准层层高4.4 m，结构周长191.84 m；B栋办公楼47层，结构高度219.5 m，标准层层高4.4 m，结构周长178.48 m；C栋办公楼57层，结构高度219.5 m，标准层层高4.4 m，结构周长178.48 m；D栋公寓楼61层，结构高度203.35 m，标准层层高3.15 m，结构周长205.8 m。

办公楼结构形式为框架-核心筒，公寓楼结构形式为部分框支剪力墙。办公楼采用轮扣＋木模板体系，公寓楼采用铝模板体系。A、B、C栋办公楼外立面装饰为单元式幕墙，D栋公寓楼外立面装饰包含涂料、真石漆、铝板幕墙、贴砖。

2 办公楼爬架支座形式选择

办公楼爬架的支座/提升挂座形式主要有3种设置方式：穿梁支座、悬挑型钢水平附墙支座、悬挑型钢水平附墙支座＋斜拉杆。

在常规工程中，常常配置3套支座进行周转。但是，具体施工时，考虑到工期和劳动力稳定性等客观原因，现场一般都会要求配置4套支座，在施层混凝土浇筑完毕后先安装第4道支座，然后进行爬架爬升工作，本工程选用的是穿梁支座的设置方式。

在对支座形式的选择以及对支座的安全管理中，往往因对悬挑结构、模架体系、幕墙节点、施工措施留洞封堵等问题考虑不到位，导致设计方案不合理或未抓住现场管理重点，因而产生安全隐患。

3 深化设计与现场安全管理问题

3.1 关于支座单/双螺帽问题

对于穿梁形式的支座，按JGJ 202—2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》[1]第4.4.5条的规定，本项目A栋采用双螺帽形式，B、C栋采用弹簧垫圈＋单螺帽形式。

在现场安全管理过程中，经常出现单螺帽和弹簧垫圈丢失或漏加的情况，在爬架使用过程中会因螺帽松动而导致支座滑动，一旦出现此情况，往往难以整改。尤其是爬架爬升之后，再去添加弹簧垫圈的话，需要先拆除螺帽，此时会大大增加安全风险。另外，相关的螺栓长度已根据单螺帽形式进行了确定，后期再整改，会因为螺栓长度不足，无法补加双螺帽。

对于上述情况，通过加强过程检查或更换长螺栓可解决此问题，但同时给现场安全管理增加了压力。所以，建议提前要求按照双螺帽形式进行材料准备及施工。

3.2 关于爬架剖面深化设计问题

行业规范中，只对爬架的平面布置进行了原则阐述，多数专业厂家在爬架深化设计时对平面设计的重视程度经常大于剖面设计，剖面设计图不能全面反映架体构配件与结构或其他施工措施的关系，尤其是塔吊附墙、施工电梯、不同墙身大样等部位剖面经常会与结构或施工措施发生矛盾。因此，在爬架安装或使用过程中，会产生拆改、运行不畅或运行风险加大等问题。

如塔吊附墙部位因未将附墙杆标高、活动走道板、附墙安装与爬架爬升的相互关系在剖面图中明确标示出来，导致爬架上部少设置一道活动走道板。

如当施工电梯设计为爬架形式时，因未将电梯高度信息（尤其是电梯顶部构造高度）体现在剖面图设计中，导致爬架在此位置断口的高度不足。

如局部飘板部位，因未深入分析剖面图中飘板与爬架走道板的高低差关系，导致爬架翻板与飘板无法重叠、飘板部位现场实际空隙过大，从而增加了作业人员高空坠落的风险。

在爬架剖面的深化设计过程中，应结合平面布置，对各种特殊部位的剖面进行全周期、全节点、全工况的考虑，以保证设计方案最优，确保将现场作业安全风险降至最低。

3.3 关于爬架组装防倾覆问题

对于爬架安装时的防倾覆做法主要有以下4种：

1）在找平架上采取双钢管夹住走道板，起到爬架防倾覆作用。

2）在结构上预埋短钢管，通过短钢管与爬架龙骨进行拉结，起到爬架防倾覆作用。

3）在结构上预埋短钢管，通过设置斜撑钢管与爬架龙骨进行拉结，起到爬架防倾覆作用。

4）在结构上预埋防风拉杆支座，通过防风拉杆与爬架龙骨进行拉结，起到爬架防倾覆作用。

这个过程存在的安全风险主要有以下几个方面：

1）找平架标高低于结构完成面以及未设置连墙件，导致找平架顶部呈悬臂状态，尤其是结构层高较大时，找平架本身的稳定性不足。

2）找平架上未设置双钢管夹住走道板或走道板面上短钢管只与一侧立杆连接。

3）结构板面上未预埋短钢管或防风拉杆支座（尤其是爬架首层安装楼层），亦未设置短钢管、钢管斜撑或防风拉杆，导致爬架无侧向约束。

4）设置的斜撑钢管与模板内支撑架进行连接，对模架的稳定性产生不利影响。

5）由于未在结构上预埋短钢管，安装时在板面上设置后置埋件，对后置埋件的节点或螺栓未进行详细验算，导致后置埋件失效。

6）在结构山墙部位未设置拉结措施，亦未设置双钢管防倾覆措施。

7）在爬架防倾覆措施未施工到位的情况下，提前安装了爬架防护网片。

在爬架防倾覆问题上，应在方案设计及现场安装过程中对以上隐患进行重点考虑及排查。

3.4 关于爬架悬臂高度的问题

本工程办公楼标准层层高为4.4 m，爬架总高度为19.5 m，按照正常设计，爬架顶部悬臂高度要超过6 m，而这也是多数超高层办公楼建造过程中采用爬架所遇到的现实问题。

解决此问题主要有以下4种方式：

1）在每一处支座处设置防风拉杆。此种做法的主要缺点是：需要考虑防风拉杆与内架的冲突，安装工作量加大，防风拉杆螺栓洞需要封堵。

2）爬架总高度减小500 mm，顶部一层防护网片和导轨等材料采用非标准规格，此时需注意爬架顶部至少高出板面1.2 m，另外需注意悬臂高度应从支座位置起算。此种做法最主要的缺点是：顶部走道板以上的防护高度虽满足规范要求，但由于防护高度降至最低标准，安全性也随之降低。

3）爬架顶部一层防护网片高度减小500 mm，导轨、龙骨等构件不降低，顶部500 mm设置钢丝绳防护。此种做法最主要的缺点是：整体美观度差。

4）爬架爬升时的标高整体下降500 mm。此种做法的主要缺点是：需要调整所有走道板标高，底部封堵及翻板不易处理。

另外，考虑到工程所在地位于深圳（沿海地区），且属于超高层建筑，最终选用了防风拉杆的形式。在现场安全管理时，应特别注意监控每一层防风拉杆是否添加到位。此外，在沿海地区的高层建筑，建议当爬架悬臂高度超过5 m时就要设置防风拉杆，或对爬架结构进行整体受力分析，可采用防风拉杆隔一设一的方式或其他方式。同时，防风拉杆还能有效防止爬架使用时间较长导致爬架顶部向外变形的问题。

3.5 关于爬架支座间距问题

在常规爬架支座布置时，支座间距按JGJ 202—2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》第4.4.2条“直线布置的架体支撑跨度不得大于7 m；折线或曲线布置的架体，相邻两主框架支撑点处的架体外侧距离不得大于5.4 m；架体全高与支撑跨度的乘积不得大于110 m2。”执行，而忽略了爬架相关检测报告中的试验参数。

关于爬架的相关检测报告主要有2个：国家建筑工程质量监督检验中心出具的《检验报告》和住房和城乡建设部科技与产业化发展中心出具的《建设行业科技成果评估证书》。在检测报告中对于支座跨度、架体全高×支撑跨度等数据均有明确的试验参数，但报告中的试验参数均小于规范要求，在支座布置时应注意不大于检测报告中的试验参数。

如本工程A塔采用了某公司FLD-30型号爬架，检测报告中架体主要试验参数为：架体全高15 m；架体最大支撑跨度6.1 m；架体全高×支撑跨度最大为91.5 m2。A塔爬架全高为19.5 m，将此产品应用于A塔时，支座间距应按不大于91.5/19.5=4.69 m的原则进行布置。

此外，对于结构外围转角、凹凸边线变化时的爬架支座布置，应详细分析支座的受力分担面积，并特别注意转角处架体水平悬挑长度≤2 m的要求，必要时进行支座加密。转角处采用“一次性”预埋螺杆。

3.6 关于爬升卸料平台布置问题

在布置爬升卸料平台时需要综合考虑以下几个因素来确定料台的位置和数量[2]：

1）结合考虑模板小班组的工作区域划分情况，合理分配料台使用。

2）结构模架形式，如木模、铝模、模板支架及龙骨形式等。

3）模架材料量及塔吊吊次情况，如塔吊工作时间安排、钢构完成后是否拆除部分塔吊等。

4）模架材料的周转传递方式。

5）使用铝模时，需考虑铝模立杆材料是否考虑使用卸料平台。

6）结构施工阶段的楼层垃圾清理，是否考虑使用卸料平台随爬架逐层清理。

7）塔吊、电梯等大型机械的布置情况，布置的卸料平台/吊运路线需尽量远离塔吊、电梯及塔吊附墙杆件。

8）工期进度、部署安排情况，如是否考虑专门配置材料倒运班组以加快施工进度。

9）楼层结构布置情况，此点主要考虑楼层平面上材料水平运输路线问题，原则是材料搬运路线最短。

10）楼层施工流水段划分情况，如标准层分2块进行错层流水施工。

11）结构周围首层/裙房的平面布置情况，以及售楼展示区相关的影响，此点主要是考虑交叉作业以及高坠防护安全问题。

12）落地/悬挑防护棚的设置情况。

13）考虑门窗、幕墙龙骨、水电、烟道/排气道、粗装修、悬挑防护棚、安全防护等材料是否通过卸料平台上楼。

关于材料运输方面的规划需认真探究，精细化的部署可以节省大量人力、物力的消耗，且可大大降低安全风险。如对于超高层项目，采用铝模结合爬架工艺时，各种专业施工插入较多，塔吊使用相对较少，电梯运行压力较大。当材料运输/塔吊及料台使用时间分配规划合理时，亦可大量减少电梯占用时间，无形之中可大大减少部分施工作业的时间消耗。此外，为方便施工管理，也可选择专门配置材料倒运的施工队伍。

3.7 施工电梯进爬架时的安全防护问题

根据施工组织部署及工序流程插入规划，施工电梯一般选择不进爬架、进爬架一层、进爬架两层这3种形式。

对于施工电梯进爬架时，电梯位置的爬架采取断口处理，断口位置经常由于爬架爬升、电梯升节、楼层门或防护栏杆安装等工作不协调而产生安全隐患。某项目由于楼层门安装滞后导致临边安全风险，如图2所示。

图2 电梯位置楼层门滞后

对于本工程D栋公寓楼D-1#施工电梯，按规划部署电梯需进爬架二层，则爬架断开处至少需要2.5倍层高的高度。但由于电梯位置有剪力墙的存在，若爬架断开2.5层（顶部0.5层设置单层防护屏）则会导致此部位铝模模板拆除施工安全风险较大，故最终选择了断开两层高，电梯进爬架一层，将D-2#电梯进爬架二层、相应调整材料堆场及材料上楼规划。

对于电梯进爬架时，应特别注意在电梯楼层门位置处的铝模立杆布置，避免影响电梯出口通道，导致铝模立杆拆除，进而影响结构质量。

此外，由林力勋等[3]研究的施工电梯与外爬架一体化工作系统，提出了施工电梯直通作业面的技术，此技术大大减少了作业人员上下楼的时间消耗，有条件时可借鉴 运用。

3.8 爬架上人楼梯的布置及安全管理

在布置上人楼梯以及进行楼梯安全管理时，需重点注意以下6个方面：

1）楼梯宜对称布置。

2）考虑到工人上下班高峰期，楼梯部位的荷载、受力需单独核算，必要时加密支座间距。

3）施工电梯进爬架时，需尽量将楼梯设置在距离电梯较近部位，方便人员上下班行走。

4）需结合考虑标准层板面混凝土浇筑的施工组织，若混凝土浇筑收尾位置距离结构楼梯较远时，宜在爬架对应位置设置楼梯，以方便施工人员在施工完成后，直接通过爬架楼梯下楼。

5）针对铝模项目，由于铝模部分楼层需要采用油性脱模剂，会造成上人楼梯及主通道较湿滑，需要在相应走道板/踏步板上包裹防火防滑胶垫等，避免发生人员摔伤等安全问题。

6）需考虑在爬架首次提升之前，落地式上人通道楼梯的位置尽量能与爬架上人楼梯方便连通，或提前在落地楼梯对应位置在爬架上搭设临时楼梯以保证通道的顺畅。

3.9 其他问题

在爬架深化设计及现场安全管理过程中还应该重点注意以下几个问题[3]：

1）在爬架选用产品时，应注意核实爬架的检验报告与评估证书中相关参数是否一致。

2）爬架水平支座布置时，应注意支座相关构造与结构竖向模板安装及拆除所需构造距离。

3）在建筑外围水管/幕墙龙骨跟随爬架进行安装时，应注意核查爬架支座、导轨、提升葫芦等与水管/龙骨及固定件冲突情况，并特别注意核实支座拆除时与水管/龙骨间所需的操作空间，并注意水管/龙骨部位翻板的切口以及封堵情况。

4）爬架设计时，一般将导轨与结构之间的距离控制在250 mm左右，此时走道板距离结构的缝隙较大（超过300 mm），且靠结构内侧又未设置栏杆等防护措施，容易出现安全问题，对此种情况应提前在走道板内侧增加角钢或设置抽拉杆等进行加宽处理。

5）关于爬架分片口的设置，要考虑混凝土的浇筑顺序，尽量保证先爬升的一片爬架相关的混凝土优先浇筑完成，可将爬架整体爬升时间提前。在办公楼项目中经常采用本层从左往右浇筑混凝土，下层从右往左浇筑，以合理调节不同区域的工种施工紧慢程度。还要注意分片口尽量不要设置在结构柱位置，以免分片口位置人员不方便走动。

6）在塔吊附墙设计时，应注意提前深化结构变截面后附墙预埋件的定位尺寸，避免埋件偏位导致附墙杆与爬架龙骨冲突。并考虑到塔吊附墙部位爬架构件需多次拆装，容易变形，建议此部位的爬架支座适当减小间距。

7）爬架底部虽设置了翻板等防护措施，但毕竟都是“刚性”材料，仍避免不了各种缝隙中有垃圾掉落的情况。建议在爬架底部走道板及翻板上设置一层防火胶垫，并注意设置踢脚。

8）在模架搭设时，应注意钢管等材料不要伸到爬架内，影响爬升。此外对于外围柱采用方圆扣产品时，应注意结构柱变截面需及时更换方圆扣规格/不断切短方圆扣，防止方圆扣伸到爬架内，以免柱模拆除不及时而影响爬架爬升。

9）每一层支座安装完毕及每一层提升后必须逐个检查支顶器是否顶紧导轨，并且全面检查支顶器弹簧是否失效，实际使用时经常出现支顶器未顶紧的情况。

10）采用铝模的项目，应特别注意检查铝模拆除后材料放在爬架上、“坐”爬架运输到上层的情况。

11）在外墙粗装修随爬架作业时，应特别注意检查是否存在提前拆除支座以完善此部位螺栓洞封堵/粗装修作业的情况，此类部位的粗装修需后期采用吊篮或其他方式进行修补完善。

12）每一次爬架爬升完成后，应及时将避雷措施安装到位。

4 结语

本文总结的各种缺陷或问题，是通过对合作厂家在施工项目广泛走访获取的。在深化设计阶段和安装使用过程中，本工程提前进行了针对性改进，有效避免了类似缺陷，控制了安全风险，为类似工程提供了借鉴，取得了较好的安全及社会效益。