超高层建筑液压防护屏施工技术

张相平，乔会丹，曹江，周芸芸，王云鑫，樊津含

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 深圳 518000）

1 工程概况

星河雅宝高科创新园四A地块项目位于深圳市龙岗区，项目占地面积约为3.5×104m2，地下5层，地上包括1栋74层的塔楼及裙楼等。其中，超高层塔楼结构高度为338.1 m。塔楼外框结构设有16根劲性钢骨混凝土结构柱，外框结构采用型钢梁+钢筋桁架楼承板。塔楼标准层高为4.5 m，避难层层高为5.1 m。

塔楼平面设计为带圆角正方形，塔楼外观由下至上逐渐内收，累计内收3.56 m。塔楼平面正方形4个角部圆弧半径由11.35 m（5F）开始变小，最小半径为10.35 m（42F），然后再变大，最大半径为15.03 m（74F）。

2 施工重难点与解决方案

本塔楼外框标准层结构板采用TD4-90桁架板，厚度为120 mm，混凝土等级为C30。若采用传统爬架进行塔楼外防护，按照覆盖3.5个楼层高度及上下楼层预留一定防护高度要求，本项目爬架总高度至少需要16 m。考虑到传统爬架设有通道，高度高，自重较大，经验算，本项目120 mm厚强度等级C30的桁架楼承板无法满足爬架附着点承载力要求。同时，爬架对于圆弧形且竖向收缩变化的外立面适应性不佳，爬架爬升过程中，跟随楼层变化对爬架进行调整的工序较复杂。

本塔楼外框的16根矩形钢骨混凝土柱，随着外框边缘线逐层收缩，柱子与楼板边缘的距离在1.6~0.4 m变化，塔楼外框柱采用铝合金模板+10#槽钢背楞加固体系，钢骨混凝土柱的施工可以利用楼层内搭设的操作架，不依赖外爬架。

综合上述因素并结合本塔楼结构特点，经多方调研，本项目决定选择不设置人员通行走道的PS50液压防护屏作为塔楼结构施工的外防护措施。由于液压爬升防护屏没有走道，架体自重大大降低，可满足外框结构板附着架体荷载需求。

3 液压爬升防护屏构造

液压爬升防护屏包括液压动力系统[1]、导轨、埋件系统、承重插销和防护屏系统5个部分，其标准单元示意图如图1所示。

本工程液压动力系统的液压油缸行程为300 mm，额定压力40 MPa，工作荷载60 kN，爬升速度约为0.4 m/min。导轨由双Q345长12 m的双20#槽钢焊接而成，间隔300 mm焊接梯档，导轨顶部设置双10#槽钢，长度为4 m的维护立柱。

埋件系统由挂座、埋件板和受力螺栓组成。每根导轨配有3个插销，其中，2个是承重插销，1个是安全插销，防护屏爬升到位后，同时插入承重插销和安全插销，起到防坠作用。防坠机构安装于液压油缸上，液压缸收回时压在挂座上，并随液压缸往复运动自动复位，可支撑导轨梯档，防止导轨坠落。

防护屏系统由维护立杆、维护横梁、防护板及网板钩栓组成，安装在液压爬升防护屏外侧，是高层及超高层建筑施工中的安全防护系统。其维护横梁为Q235级40mm×80mm×3mm的钢方通，间距1m设置，通过U形螺栓将外防护冲孔钢板与竖向导轨固定，外防护冲孔钢板为1 m×1 m的Q235级钢材，钢板孔径为φ5 mm，四周设置30 mm×3 mm角钢边框，通过螺栓将相邻钢板进行连接，其挡风系数＜0.65。

4 液压爬升防护屏布置方案

本塔楼外防护屏以结构中心为原点，呈中心对称布置，共设机位64榀，爬升单元32组，每个单元可独立进行爬升。架体总高16 m，覆盖3.5个标准层层高，可满足钢筋绑扎及混凝土浇筑层均位于防护屏覆盖范围内，高度满足层高5.1 m避难层的爬升要求。

5 施工工艺流程及工艺要点

工艺流程：分组单元防护屏地面拼装→楼板预埋锚固安装孔→安装楼面移动挂座→分组单元防护屏吊装→试运行验收→防护屏爬升操作→防护屏拆除。

5.1 分组单元防护屏地面拼装

根据本工程防护屏架体设计，其最大架体单元为16 m×9.4 m。在地面已归划好的场地上，按照架体搭设参数进行测量放线，架体采用承插性扣件式钢管脚手架搭设1.2 m×1.2 m×1.5 m（纵距×横距×步距）。

5.2 楼面预埋锚固安装孔

根据防护屏机位的平面布置进行测量放线定位，在距离楼板边缘576 mm起始开设4个圆孔，其前后2个圆孔间距为250 mm，左右为280 mm。预留孔必须避开桁架楼承板钢筋，无法避让部位需采取钢筋加强措施。

5.3 安装楼面移动挂座

本工程防护屏部署于7F施工完成后进行整体吊装，其5F为最下一层支撑，共计3层支撑[2]。楼面移动支撑移动挂座安装之前，同条件混凝土试块强度需达到C15及以上，安装之前复核螺杆孔定位。埋件板通过4根强度等级为8.8级的M24（长度L=240 mm）高强对拉丝杆、垫板及上下双螺母固定于结构板上，其埋件板下方采用50 mm×100 mm木方消除结构边上返50 mm高低差。对拉丝杆螺母拧紧力矩达40~65 N·m，其双螺母与埋件板之间设置≥100 mm×100 mm×50 mm垫板，埋件板安装完成后，根据设计图纸确定楼面支撑移动挂座悬挑长度，并用定位插销依次固定楼面移动挂座。

5.4 分组单元防护屏吊装

吊装使用2根8 m布制吊带（6 t），吊具使用≥2 t吊扣，吊点设置于导轨上。用塔吊提升防护屏架体，调整防护屏架体相对结构高度并就位。立即插入承重插销，锁住导轨。将悬挑端斜拉杆与最上一层楼面移动支座进行固定，此时导轨必须被3层楼板挂座上所有承重插销锁住。分楼层依次安装钢翻板。

5.5 试运行验收

单元安装完成后，进行试运行验收，验收时，解除挂座以外的所有与结构连接部分，并安装液压油缸及进行验收工作。试运行阶段爬升一个梯档，保证架体爬升过程无卡顿，无明显晃动，爬升平稳。

5.6 防护屏爬升操作

当N+4层混凝土达到15 MPa后，安装楼面伸缩挂座，解开悬挑端斜拉杆，并依次往外伸出楼面伸缩挂座，调节防护屏爬升角度，安装液压油缸并将液压动力系统接通，液压系统推动防护屏架体爬升，爬升1~2个梯档后，拔出承重插销。爬升到位后，依次插入承重插销，将导轨与楼面伸缩挂座锁住，关闭液压动力控制系统。液压爬升防护屏进入下一个爬升循环。

5.7 防护屏拆除

最后一次施工完成后，拆除钢翻板并解开悬挑端斜拉杆，将单元之间的连接件依次解开，并拆除所有外部连接，在吊点处使用钢丝绳连接牢固，采用塔吊使其上升1~2个梯档后，逐个拆除承重插销，分别吊装各单元至地面，进行解体分类堆放。

6 特殊部位关键技术

6.1 楼面支撑移动挂座

通过调整移动支座与埋件板之间的位置关系实现移动，其移动支座通过双20#槽钢对接焊接组合，形成一个矩形方管，在其槽钢腹板上间隔100 mm设置插销定位孔。

楼面支撑移动挂座设有4根螺杆与结构连接，每个挂座处采用4个M24（长度L=410 mm）的螺杆与埋件板套筒连接，螺杆强度等级为8.8级，并设有相同强度且配套的双螺母垫片（每根螺杆配2个螺母）；在高强螺栓进行初拧后24 h内进行终拧，48 h内要对其进行检测验收。螺杆固定支座，再通过支座固定移动梁。

6.2 三角钢支架附墙支座

44层南侧无楼板，无法与正常标准层一样布置挂座，实现防护屏的爬升与使用中的固定。43层结构楼板施工完成后，安装三角钢支架，其高度为4.5 m，数量与机位数量一致，用于防护屏楼面挂座附着。支撑架内侧使用可调斜杆，外侧使用斜撑立柱对支撑架进行稳定加固，保证防护屏能够正常爬升。

6.3 圆弧部位可调节转角网板

因其塔楼四角随结构升高在径向进行收缩，在结构收缩一定范围内，采用可调节移动挂座及可调节转角网板进行调整变化。结构移动超过一定范围后，拆除局部防护屏，以满足封闭防护的需求。根据结构特点，其四角圆弧位置分别设置单元三两组、单元四两组和一组单元五如图2所示，其中，单元三分别于31F、40F、46F、52F、61F及68F拆除200 mm宽防护屏网片，单元四分别于56F和61F拆除200 mm宽防护屏网片，单元五分别于40F、46F和64F拆除300 mm宽防护屏网片，以适应结构收缩。

可调节转角网板：通过在防护网片横向龙骨上设置旋转轴，实现防护网片的弧面调节，旋转轴的设计位置与相应单元的拆改位置实现转动的同时便于后期拆除。

6.4 超长自由端斜拉杆

本塔楼层高较高，塔楼标准层高为4.5 m，避难层层高为5.1 m，防护屏需高出施工作业面1.5 m，即防护屏顶部自由端长度为6~6.6 m。防护屏结构单薄，刚度远小于带有走道的钢爬架，为避免高空风荷载影响防护屏安全，在最高的附着支座处增设5#槽钢斜拉杆，将附墙挂座与竖向龙骨上端进行拉结固定，使其楼面移动支撑挂座、竖向龙骨与5#槽钢斜拉杆形成三角形稳定结构，从而实现对防护屏的自由端的固定。采用斜拉杆后，防护屏自由端长度可缩短4.5 m（一个标准层）。

7 结语

在现有的超高层结构设计中，其外框柱大部分为型钢混凝土巨型柱，在其结构柱施工过程中的安全防护是整个超高层建造过程中的重点之一，为确保在施工过程中的安全，通常采用全封闭式防护。通过对本塔楼结构情况进行分析，优化采用了液压爬升防护屏体系，相对常规爬架减小了其自重的同时，确保了结构柱施工安全，适用于跃层、楼层逐渐收缩及自由端超高等情况。