智能升降脚手架施工技术

李健

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

随着建筑施工技术的不断进步，附着式升降脚手架成为了目前使用最广的新式脚手架。附着式脚手架指的是脚手架固定安装在建筑工程上，并且随着工程结构的建设进度逐层加高，脚手架自身配置升降装置，可以把高空作业变成地面作业，悬空作业变成架体内部作业，有效降低了高空作业风险，具有经济、便捷、高效、安全的优点。但附着式升降脚手架在现场应用中依然存在一些不足，例如脚手架承载力低、防护不够全面、刚度不足、开环控制等，依然影响着超高层建筑施工的安全[1‐5]。

2 智能附着式升降脚手架概述

智能附着式升降脚手架组成部分主要包括封闭防护系统、附着支撑系统、钢框架主体、动力系统和控制系统。脚手架跟随楼层抬高时，先将脚手架上部支座固定在墙上，然后拆除脚手架下部，安装并紧固反拉钢丝绳，拆除连墙件，拆开底盘和避让结构。上述准备工作完成后，脚手架整体会上升一层。抬升完毕后再将各个部位进行复位紧固，以便进行高空作业和下一层的抬升。

3 智能附着升降脚手架科技创新点

3.1 电动葫芦正置反拉升降动力体系

电动葫芦设置在脚手架内部，随着脚手架一同抬升。避免脚手架体反复升降，减少不必要的工作量。同时将电动葫芦安装在架体内较传统外置结构可获得更优良的性能，其最大下悬臂高度降低一半，架体晃动倾倒力矩减少1/4，离墙距离也同时减少。

3.2 平板附着技术

脚手架支座通过预埋的螺栓固定在楼板上，当该层结构设计存在反梁时，利用平板梁支座抬高附着支座超过反梁高度。这样可以减少上层墙柱和横梁模板拆除时碰到脚手架的几率，同时最上层附着支座可以提前安装，在节约施工工期的同时还能确保四个附着支座时刻存在。脚手架的悬臂高度减少一半，增强了架体施工的稳定性，提高了高空作业安全性能。

3.3 三档智能控制系统

传统附着式升降脚手架的承载力控制采用限载控制方式，即当脚手架上重量达到荷载整定值，就会发出报警并停机。该方式没有考虑机位初始载荷值的不同，容易导致不报警或者误发报警，存在高空作业隐患，还影响了施工作业效率。

①三档智能控制采用差值控制法，安装好脚手架架体后，计量各机位的初始载荷，并以此作为相应机位的基准参照值，升降时的载荷实时数据以此为基准进行承载量监测，提高脚手架的安全运行性能。

②在架体上设置拉力传感器实时监测荷载变化，当荷载变化量在15%～30%之内是自动调整模式，架体动力系统随着拉力的变化自动重新建立出力模式，有效地避免施工过程中干扰因素对控制系统的影响。当拉力变化在15%以内为正常波动，30%以上为异常模式自动报警，实现对脚手架的智能化控制。

③附着式升降脚手架动力由地面电源供电，因其上下跨度大、操作频繁等容易导致线路接头损坏漏电、不易检修。三挡智能控制系统采用串接并连接线的布线方式，使得线路布置标准统一，易于检修，同时减少因脚手架循环使用重复取孔带来的电路故障。

3.4 高适用性模块化架构体系

①构件标准化设计：脚手架架体制作工艺可摒弃传统不规范的随意焊接构架，采用成倍数模数化设计方法，对框架整体采用对接、搭接、伸缩节补余方式实现焊接框架的无缝对接，形成一套最优的设计程序，解决架体标准化与建筑结构多样化之间的匹配性问题，增强了架体的强度。

②为确保架体上下过程中躲避障碍物的能力，架体配置避让结构且可以上下翻转；为了解决传统施工过程中容易变形叠加架体错误的缺陷，可以配置定位板，消除架体断裂造成方向性徐变的可能。

③传统的穿墙预埋方式可靠性低，遇到宽梁、厚墙等安装不牢固。为了确保架体可靠固定，可通过增加爬锥预埋、平板预埋的方式加宽架手架体的布置范围。

3.5 全封闭防护系统

①传统脚手架立杆与网片固定必须互相匹配，采用四支点网片固定方式后，网片可以水平调节，解除立杆对网片的限制。同时减少非标准网片的应用，使架体更加美观、统一、便于循环组装。

②改善脚手架的封闭技术可以提高使用安全系数。在架体底部与两倍层高位置处双层封闭，竖向跨越4.5个结构层，使用错层水平封闭。确保架体主体结构装饰与装修同步施工，有效缩短工期。

4 智能附着式升降脚手架的特点

4.1 安全性高

①架体构架采用刚性连接、全钢全封闭防护，保证施工安全。

②平板附着法确保了最底层附着支座在架体提升后拆除，保证架体全高范围内随时都有4道附着支座与架体连接。

③双向吊桥破断结构添加定位板，解决了底盘破断造成的架体弹性变形，增加了架体搭建的稳定性同时避免了拆除时架体倾斜变形等问题

4.2 适用范围广

①架体采用优化后程序方法，伸缩节补余实现了无缝模块化，提高了架体的标准化。

②智能附着式升降脚手架安装了双向吊桥避让结构，该结构可以上下翻转，实现对遇到建筑物凸起的避让，减少建筑物造型对架体的影响。

③打破了传统架体步高单一，难以全面平楼层的难题，构造上实现了步高可调平楼层，不受建筑结构竖向形式的限制。

4.3 绿色建造

为改善施工现场扬尘影响环境指标，脚手架安装有自动喷淋装置，通过扬尘监测装置自动启停喷淋系统，实现了高空区域降温除尘。该装置有效提高了水资源利用效率，还可应用于施工外墙养护。

5 智能附着式升降脚手架施工工艺流程

智能附着式脚手架策划设计→基础架搭设→钢框架系统、全钢防护系统、自动喷淋系统安装→附着支撑系统安装→反拉动力系统、三档智能控制系统安装→检查(整改)→首次提升前调试→提升。

6 智能附着式升降脚手架施工操作要点

6.1 整体策划设计

①脚手架整体策划包括施工专项方案的编制和审批，基础架底、机位布置图、水平支撑架体的布置设计。

②脚手架安装与固定施工方案编制前要进行现场勘察，进行架体机位排底，架体机位布置要参考塔吊附着、电梯布置和建筑结构的情况，预先设置双向吊桥避让结构，避免影响塔吊锚固。

③为提高施工方案针对性与准确度，采用了全荷载计算系统，实现工程现场的架体全高高度控制、机位跨度匹配性，可以快速计算不同层高、风压边界条件改变后的参数变化。

6.2 基础架搭设

①基础架搭设前确保地面已经硬化处理并有可靠的排水系统。

②基础架顶部为承载式爬架搭设工作面，该处脚手架的水平杆设置必须遵从横向杆在纵向杆之上，并且采用对接扣件对纵向杆进行接长，可以确保基础架的整体水平度。

③基础架的爬架设计随着高度不同而不同，当高度超过20m 时，基础架必须设置相应的附墙紧固设计。

6.3 钢框架系统、全封闭防护系统安装

①根据机位排底图拆分好吊装单元然后进行水平支承桁架的安装，桁架单元拼装在地面进行，水平支承桁架上片每隔1000mm焊接横杆，下片每隔500mm焊接横杆，然后水平支承桁架上每隔500mm安装一个垂直立杆，在两垂直立杆之间安装斜杆，形成一个三角形结构，保证了架体桁架稳定性。

②脚手架的立杆用U 型螺栓固定在上水平槽钢和底盘桁架上面，然后在立杆上固定蓝色冲孔钢板网。

6.4 附着支撑安装

①附着支撑采用附墙板，经双螺栓穿墙(梁)与建筑结构连接，双螺栓的防扭性提高了卧式加长节与建筑结构连接的可靠性。长度大于1.5m 的卧式加长节有可靠的拉接、支撑等防梁失稳措施。

②相邻预埋螺栓间隔240mm，预埋螺栓经穿板勾住板底钢筋，用PVC 管和胶带密封。

6.5 反拉动力系统、三档智能控制系统安装

脚手架的电动控制系统有大电控箱和小电控箱组成，大电控箱布置在门或窗外侧，小电控箱布置在建筑结构第二层，通过小电控箱可观察电动葫芦运行工况。

7 结语

传统的升降脚手架在使用中存在承载能力和防护性能方面劣势，智能附着式升降脚手架成功解决了上述技术缺陷，同时在安全性能和智能操作方面显著提高，同时有效缩短了工期并实现了低碳节能的作用，更好的发挥了在超高层建筑上的使用功能，拥有良好的使用前景。