新型花篮式悬挑脚手架施工关键技术

吕康亭，兰铭博，赖永军

(1.广州建筑股份有限公司,广东 广州 510030; 2.中国建筑第八工程局有限公司华南分公司,广东 广州 510730)

0 引言

高层住宅建筑一般结构形式单一,多标准层,在传统的施工中一般采用木模板支撑体系结合搁置型钢悬挑脚手架施工。受施工工艺及材料性质影响,木模板施工周转损耗高、观感质量差,作业工效低。悬挑钢梁须穿越外墙,后期修补工程量大易造成墙面渗漏,且钢梁搁置在室内结构楼面上,影响室内二次结构、楼地面及其他装饰工程的施工,同时平面布置不灵活,钢材用量大。

鉴于木模结合搁置型钢悬挑外架的诸多缺点,高层住宅建筑主体结构施工近些年逐渐采用了铝合金模板支撑体系结合新型花篮式悬挑脚手架施工体系。目前国内外学者对高层住宅建筑主体结构施工模板支撑体系和外脚手架的研究主要以单一类型施工工艺研究为主。张星[1]对高层住宅建筑项目中铝模的应用进行对比研究,分析了铝模与木模的支撑体系和施工工艺。尹友成等[2-4]对高层建筑“花篮拉杆”式型钢悬挑脚手架在木模支撑体系中的施工工艺进行实践研究,表明了新型花篮式悬挑架可以安全应用于高层建筑施工中,并对新型花篮式悬挑架与搁置型钢悬挑架在工期、材料用量、质量三方面进行对比,验证新型花篮式悬挑架的优越性。本文以某城市公建综合配套工程三栋高层建筑为例,论述了铝模支撑体系结合新型花篮式悬挑外架施工中完整的施工难点以及应对措施。

1 工程、设计概况

1.1 工程概况

南方某城市公建综合配套工程项目总建筑面积为62 700.5 m2,共包括A,B,C三栋26层高层建筑以及两座垃圾站房、一座泵房。三栋塔楼建筑结构形式为框架剪力墙结构,采取的外脚手架布置形式为落地式(15层及以下部分)+花篮悬挑式(16层及以上)。

1.2 设计概况

考虑现场施工的进度需求以及建筑高度,落地式脚手架施工速度快、安全便捷、造价低,但后期拆架会对外墙施工以及后期的市政园林施工造成影响。本项目计划落地式脚手架搭设至15层(即建筑高度为46.5 m),16层 以上才用花篮式悬挑工字钢外脚手架搭设。脚手架设计基本参数如表1所示。

表1 外脚手架搭设基本参数表

花篮悬挑式外脚手架选择16号工字钢悬挑锚固,最大悬挑长度2.5 m,工字钢固定位置卸荷环选用φ20 mm Q355号圆钢拉杆,其余卸荷点均选用φ16 mm钢丝绳。工字钢锚固采用预埋钢套管+后拧六角螺栓,卸荷预埋件采用预埋套管+后拧双耳螺栓拉环。

2 施工工艺流程及关键技术

2.1 施工工艺流程

花篮式悬挑外架施工工艺流程:确定施工方案,各构件定型化制作→预埋螺栓钢套管→安装主梁和次梁→安装纵向扫地杆和横向扫地杆→立杆安装→安装水平杆、拦腰杆、剪刀撑、铺脚手板、挂安全网→拉吊层预埋拉杆螺栓钢套管→钢拉杆安装。

2.2 施工关键难点及应对措施

花篮悬挑外架施工工艺的主要难点在于预埋件的定位安装以及特殊位置卸荷构造措施的施工,主要关键难点及应对措施有以下几点:

1)花篮悬挑工字钢预埋件定位措施。悬挑外架工字钢是通过预先埋设在混凝土结构边梁的镀锌钢套管+高强螺栓及上拉钢拉杆进行锁定[5]。在结构施工时,需要根据工字钢平面布置图,将钢套管埋在梁内,同钢筋骨架焊接固定。为保证工字钢处于同一水平高度,钢套管预埋位置需提前放线(见图1)。钢套管均需要用埋件堵头进行封堵,避免混凝土进入套管。待结构梁体混凝土完成浇筑,强度达到设计强度50%以后,即可拆除梁外侧铝板,将加工好的工字钢端部就位,套入两个φ20 mm的六角螺栓[6]。工字钢安装完成后,需待结构梁体混凝土强度达到设计强度80%后方可在其上进行立杆和横杆的安装。

2)悬挑工字钢上拉杆预埋措施。对于不同长度的悬挑工字钢,本项目采用单拉杆和双拉杆两种形式的上拉结构。工字钢长度不小于1.8 m时,采用上拉杆形式,其他形式则采用单拉杆形式。因铝模体系外剪力墙底部均设置K板,K板在上层结构浇筑完成后才进行拆除,因此拉杆常规预埋位置与K板位置冲突,因此调整上栏杆预埋套管位置为K板下方50 mm位置(见图2,图3)。上拉杆底部用M22高强螺栓与工字钢上的耳板进行固定连接,形成整体的花篮式悬挑结构,保证了整个架体的稳定性和安全性。

3)钢丝绳卸荷环预埋措施。为了保证架体整体的安全性,每段悬挑外架增加一道卸荷层,第一道卸荷环预埋在第21层,第二道卸荷环预埋在第26层。卸荷采用6×19φ16 mm的钢丝绳。梁板内预埋的受拉卸荷环,必须在混凝土强度达到设计强度的75%以后方可受力使用。拉钩、吊环一定要采用圆钢制作,不允许采用螺纹钢。每根卸荷用的钢丝绳至少采用3个卡头扎紧,钢丝绳扎头螺丝全要拧紧,不允许松动(见图4)。

4)飘板位置上拉杆的处理措施。悬挑式外架飘板位置因结构设计,飘窗伸出梁外,无论是传统悬挑型脚手架的受力钢丝绳还是花篮悬挑式的上拉杆都会被挡住。通常会在飘板上预留洞口穿钢丝绳或者上拉杆,待结构施工完后,外架拆除后再对飘板进行修补和堵漏[7-8]。本项目对飘窗位置的上拉杆进行设计优化,采用反拉的方式与结构进行固定安装,飘板位置的预埋套管采用反向预埋,该位置钢板下挂至飘窗梁底,上拉杆通过预埋套管用高强螺栓进行连接固定。

5)立杆移动定位桩设置措施。悬挑脚手架立杆定位筋通常做法是在钢梁上放线定位好后,再焊接一个短钢筋头,再将脚手架立杆钢管套在短钢筋头上进行定位防滑。由于钢筋头数量多,焊接质量和尺寸都不容易控制,尤其是在雨季进行焊接作业时,存在一定的安全隐患。针对立杆定位,本项目在型钢主梁或纵向联梁上表面立杆位置处,安装长150 mm活动定位销作为钢管套入点,立杆套在其外,防止立杆滑移(见图5)。在施工作业时,只需将紧固螺母拧紧,将定位销上下两块钢板翼缘锁死即可安装脚手架立杆钢管,在施工过程中安拆方便,且不损伤工字钢。

3 质量验收及保证措施

3.1 质量检查验收要求

花篮式悬挑型钢脚手架为新型脚手架,目前尚无专门的安全技术规范,质量标准根据JGJ 130—2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范、GB 55023—2022施工脚手架通用规范、GB 50205钢结构工程施工质量验收规范,脚手架搭设的质量安全主控项目质量检查验收如表2所示。

表2 花篮悬挑外脚手架项目质量检查验收表

3.2 质量安全保证措施

1)卸荷构造要求。考虑整体脚手架的自身荷载、风荷载、活荷载,为确保架体的稳固性和安全性,除了悬挑型钢处布置高强螺栓+钢拉杆的卸荷点,再增加一道钢丝绳卸荷[9-10]。钢丝绳公称抗拉强度1 550 MPa,直径16.0 mm钢丝绳从外架子纵向水平杆与内、外立杆节点处扣牢,用机械葫芦将钢丝绳拉紧,钢丝绳两端用不少于3个12号绳卡扣紧,间距不得大于200 mm。

2)连墙件设置要求。连墙件布置按照两步三跨设置,阳台及结构拐角处加设。连墙件宜靠近主节点设置,并且偏离主节点的距离不应大于300 mm。在悬挑层和屋面层应加密布置连墙件,按照每层两跨布置[11-12]。

3)回顶措施。为保证预埋在阳台挑梁位置的悬挑外架的安全,阳台处悬挑工字钢采取回顶措施,回顶层数为两层,分别为悬挑层和拉吊层,回顶采用扣件式钢管φ48 mm×3.0 mm施工,纵横向间距600 mm×1 200 mm,步距1 200 mm。

4 实施效果

本项目A/B/C三栋塔楼建筑面积39 780 m2,悬挑外架搭设高度从46.5 m到86.5 m,工字钢安装效果如图6所示。根据测算使用的16b型工字钢数量3 309.6 m,共计67.8 t钢材,较原计划共节省了23.7 t钢材,直接经济效益14.3万元。同时无需在外墙上开孔洞,在后期二次结构施工以及外墙面施工过程中节省了至少15 d的工期,间接经济效益约75万元。

5 结语

本项目花篮式悬挑脚手架施工体系通过采取以上的关键技术,针对建筑结构特殊部位的构造要求,综合考虑施工过程可能出现的问题,从钢套管和卸荷环预埋、工字钢以及上拉杆的安装、定位桩的设计,极大地减少了外架搭设过程对铝合金模板以及混凝土结构本身的影响。本文提到的花篮式悬挑架施工技术主要特点如下:

1)在结构梁或者剪力墙内预埋钢套管,减少了后期补洞的工序,并且极大的减少了外墙渗漏的风险。

2)铝模配合悬挑外架的使用,极大地提高了材料周转率,节省了大约30%～35%的钢材用量,有较好的环保效益和经济效益。

3)可以提前穿插外墙二次结构砌筑,避免铝模开洞,优化了施工工序。