上海國際航空服務(wù)中心核心筒液壓爬升整體鋼平臺模架安裝技術(shù)研究*

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 201114

1 工程概況

上海國際航空服務(wù)中心主樓為型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)，地下4層，地上52層，建筑總高度230.42 m。主樓核心筒平面呈切角三角形，筒體三邊尺寸約為46 m×18 m×34 m，共設(shè)置4道內(nèi)筒隔墻，每層平面主要包含電梯井、衛(wèi)生間、消防樓梯和管道井等。主樓核心筒墻體厚度隨高度上升而遞減，地上部分外墻最厚為1 000 mm，內(nèi)墻最厚為800 mm，2道伸臂桁架設(shè)置于37層。

2 鋼平臺模架體系安裝的特點和難點

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、施工工藝，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性等各方面因素，上海國際航空服務(wù)中心W-1B地塊主樓核心筒墻體1～3層施工采用常規(guī)方法，3～52層施工采用鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升整體鋼平臺模架體系（以下簡稱鋼平臺體系）。

本工程為超高層建筑，安裝施工時須保證安全、快速。為保證工期，各工序之間采用流水線作業(yè)方法，材料準(zhǔn)備、制作、運輸、組裝、吊裝、焊接、檢驗、涂裝等之間形成搭接。鋼平臺體系采用單元式模塊化設(shè)計，現(xiàn)場安裝時各構(gòu)件先在地面組裝成塊，再用塔吊整體吊裝，在地面上完成高空安裝工作，減少高空焊接且縮短了工期。

本工程施工時，為滿足外圍鋼結(jié)構(gòu)施工，核心筒墻面有凸出的臨時耳板，安裝鋼平臺體系時要保證外掛腳手架與墻面的間隙距離，以免鋼平臺爬升時與耳板相碰，影響施工進(jìn)度；本工程中鋼平臺體系平面形狀不規(guī)則，5個內(nèi)筒形狀各異，為現(xiàn)場安裝工作增加了一定難度[1,2]。

3 鋼平臺模架體系設(shè)計

鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升整體鋼平臺模架體系由外掛腳手架和鋼梁組成的鋼平臺連接而成，利用支撐系統(tǒng)與動力系統(tǒng)相互依托、相對爬升來提升鋼平臺。該鋼平臺模架體系由鋼平臺、內(nèi)外掛腳手架系統(tǒng)、鋼柱爬升系統(tǒng)、筒架支撐系統(tǒng)和鋼大模系統(tǒng)共5部分組成（圖1）。

圖1 整體鋼平臺現(xiàn)場

由于本工程核心筒平面形狀呈切角三角形，形體較復(fù)雜，施工難度高，設(shè)計鋼平臺體系時要考慮伸臂桁架和樓面桁架吊裝對鋼梁的影響，以及布料機(jī)、塔吊、泵管等對鋼平臺的影響，同時也要考慮鋼平臺體系長期工作、多次提升、拆分等情況下的可靠性，經(jīng)過反復(fù)論證、多次優(yōu)化確定出合理的結(jié)構(gòu)布置。

3.1 鋼平臺

鋼平臺在正常施工時位于核心筒混凝土結(jié)構(gòu)面上部，是施工人員的操作平臺，同時也作為鋼筋材料以及臨時設(shè)備的堆放場地。鋼平臺由縱橫向主次梁、平臺鋼板、外圍擋板等組成。主梁及次梁均由400 mm×200 mm×8 mm×13 mm的H型鋼組成，鋼板根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況覆蓋在鋼梁上部。鋼平臺外邊緣距離核心筒剪力墻內(nèi)壁1.40 m，外圍設(shè)置一圈高2 m的防墜擋板網(wǎng)。

3.2 內(nèi)、外掛腳手架系統(tǒng)

懸掛腳手架由吊架、走道板、底部防墜閘板、側(cè)網(wǎng)等組成。懸掛腳手架吊架立桿和鋼平臺鋼梁用螺栓連接，施工時腳手架與鋼平臺同步提升。內(nèi)、外掛腳手架均分6層，其中上面3層是鋼筋、模板施工區(qū)，頂層高度為2.05 m，其余2層高度均為1.90 m；下3層為拆模整修區(qū)，其每層高度為1.90 m。外掛腳手架設(shè)置2部上下樓梯，樓梯寬度550 mm。內(nèi)掛腳手架由安裝在5個筒內(nèi)獨立的構(gòu)架部分組成，設(shè)有主框架立柱、附墻頂輪以及防傾裝置，每個獨立的井道內(nèi)設(shè)置1部上下樓梯，寬600 mm。電梯設(shè)置于其中一個內(nèi)構(gòu)架筒內(nèi)，可以直達(dá)鋼平臺，滿足垂直運輸需要。

3.3 鋼柱爬升系統(tǒng)

鋼柱爬升系統(tǒng)包括爬升導(dǎo)軌立柱、立柱底座、上下爬升靴和液壓動力及電氣控制系統(tǒng)等。爬升導(dǎo)軌立柱是提升整體鋼平臺系統(tǒng)的導(dǎo)軌，本工程核心筒共布置立柱24根，立柱上配有頂升油缸以及上、下爬升靴，通過油缸不斷伸縮變換使鋼平臺體系整體同步提升。動力系統(tǒng)由1套集中控制系統(tǒng)、4臺液壓泵站，24套液壓頂升油缸組成。

3.4 筒架支撐系統(tǒng)

筒架支撐系統(tǒng)由內(nèi)筒吊架、底部鋼梁、牛腿等組成。每個內(nèi)筒中，底部鋼梁與內(nèi)筒架形成獨立的構(gòu)架。正常工作時，底部鋼梁上的牛腿作為承重構(gòu)件擱置在剪力墻上，承受施工荷載及鋼平臺自重。鋼平臺體系向上提升時，筒架底部的牛腿內(nèi)縮，立柱底座支撐在核心筒墻體上，支撐整個鋼平臺的質(zhì)量。

3.5 鋼大模系統(tǒng)

本工程核心筒大模板從3層施工時使用，鋼大模采用厚5 mm鋼板作為面板，雙拼10#槽鋼為橫向圍檁，8#槽鋼為豎向圍檁，按辦公區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層層高4.30 m配置，非標(biāo)準(zhǔn)層施工時上接接高模板。

4 整體鋼平臺安裝工藝流程及驗收內(nèi)容

4.1 準(zhǔn)備工作

在澆筑1～2層筒體混凝土前，鋼平臺擱置牛腿鐵盒進(jìn)行首次預(yù)埋。如豎向鋼筋與預(yù)埋盒相碰，應(yīng)對豎向鋼筋作調(diào)整進(jìn)行避讓，預(yù)留孔周邊截斷部分要補強(qiáng)。預(yù)埋盒安放好后應(yīng)由專業(yè)人員驗收，檢查牛腿預(yù)留孔的標(biāo)高位置，合格后方可澆筑混凝土。

導(dǎo)軌立柱在3層開始安裝，立柱底座的螺栓孔利用結(jié)構(gòu)的鋼筋來固定，所以，1層開始應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)的鋼筋。

鋼平臺安裝支架埋件在澆筑2～3層核心筒混凝土前設(shè)置。埋件安裝好以后，設(shè)計人員進(jìn)行驗收，驗收合格后進(jìn)行混凝土澆筑。

鋼平臺系統(tǒng)安裝之前，標(biāo)高11.90 m以下墻體施工采用傳統(tǒng)腳手架。為保證安全，外立柱必須離墻面1.50 m，同時高出11.90 m標(biāo)高2 m。為防止安裝鋼平臺時人、物件等墜落，腳手架周邊設(shè)綠網(wǎng)作為安全圍護(hù)。

4.2 主要安裝流程

整體鋼平臺模架體系主要安裝流程為[3,4]：

1）澆筑2～3層的混凝土、養(yǎng)護(hù)；

2）拆除內(nèi)模板，拆除核心筒筒體內(nèi)的腳手架至1層加0.50 m標(biāo)高處，搭設(shè)隔離平臺，準(zhǔn)備安裝鋼平臺；

3）根據(jù)塔吊起重量和場地情況，內(nèi)筒架采用分段、分塊吊裝，隨后補缺踏步板和內(nèi)側(cè)網(wǎng)；

4）安裝大模板，并予以臨時固定；

5）分塊安裝鋼梁及鋼平臺鋪板，連接平臺梁和內(nèi)筒架；

6）向下拆除核心筒外掛腳手架至1層以上0.50 m的標(biāo)高，安裝外掛腳手架吊架、側(cè)網(wǎng)及走道板；

7）安裝立柱導(dǎo)軌、爬升靴及油缸，整體液壓控制系統(tǒng)調(diào)試，安裝完畢驗收。

4.3 內(nèi)筒安裝

構(gòu)件的進(jìn)場順序為以筒為單元，共計分5個序號，進(jìn)場后根據(jù)現(xiàn)場的場地布置、塔吊的起吊能力及內(nèi)筒構(gòu)件質(zhì)量，5個內(nèi)筒均采用分塊分段吊裝。安裝時首先安裝底部鋼梁，隨后按照圖2所示依次吊裝每個內(nèi)筒框架柱及內(nèi)吊架，其中1#筒分5次吊裝，2#筒分8次吊裝，3#筒分10次吊裝，4#筒分13次裝吊，5#筒分9次吊裝。

圖2 內(nèi)筒安裝分區(qū)布置

每個內(nèi)筒現(xiàn)場安裝步驟為：地面拼裝內(nèi)構(gòu)架的大梁及牛腿，使用塔吊吊裝就位并使牛腿水平擱置在預(yù)留孔內(nèi)→吊裝1～6步方管框架柱→將每個面中間部分立柱及側(cè)網(wǎng)拼裝后吊裝到位→吊裝其余側(cè)網(wǎng)及泵站平臺和圍網(wǎng)，完成1個內(nèi)筒體拼裝。其余4個內(nèi)筒均按上述方法依次安裝。

4.4 鋼平臺安裝

1）鋼平臺安裝前，根據(jù)控制線進(jìn)行軸線復(fù)測工作，定位出準(zhǔn)確安裝位置。

2）如圖3所示，整個平臺梁分為7大塊，鋼平臺安裝順序為從軸到軸，按序號順序進(jìn)行。首先安裝①平臺構(gòu)件，用塔吊將拼為整體的構(gòu)件平放在地面上，將此整體構(gòu)件的上部側(cè)網(wǎng)在地面上安裝到位；采用四點吊裝法將構(gòu)件吊裝就位，就位時嚴(yán)格按照所放中心線進(jìn)行對中；此構(gòu)件正確就位后立即與安裝支架進(jìn)行可靠連接。按此方法直至所有的鋼梁分塊全部安裝完畢。

圖3 鋼平臺梁安裝分區(qū)布置示意

3）平臺鋪板在鋼平臺梁全部安裝就位后開始安裝，考慮到之后的腳手架安裝，結(jié)合現(xiàn)場情況，部分鋪板暫不安裝，在這些未安裝鋪板的位置設(shè)網(wǎng)作為安全圍護(hù)。

4）平臺鋪板安裝完畢后，進(jìn)行走道板、格柵板的安裝，就位后和鋪板點焊固定。

5）鋼平臺構(gòu)件全部安裝就位，各分塊之間連接固定完畢后，對平臺上部未安裝的側(cè)網(wǎng)進(jìn)行補缺。具體方法為：通過塔吊使側(cè)網(wǎng)在鋼平臺上分區(qū)域成捆堆放，然后根據(jù)布置圖，人工搬運逐個安裝。

4.5 外掛腳手架安裝

1）外掛腳手架在鋼平臺安裝完畢后立即開始拼裝。相鄰2個吊架及吊架之間的走道板、側(cè)網(wǎng)拼為一體。

2）外掛腳手架安裝通過塔吊與自制吊具共同配合完成。首先將地面拼裝好的安裝單元用塔吊吊運至相應(yīng)位置；然后將安裝單元用自制吊具吊住，逐步收緊吊繩，直到吊具承擔(dān)安裝單元所有質(zhì)量；最后用吊具將安裝單元吊裝至指定位置，構(gòu)件通過螺栓固定于鋼平臺梁底部。一個腳手架單元吊裝完成。

3）按照圖4所示鋼平臺外掛腳手架分區(qū)，逐個吊裝腳手架單元。相鄰2個單元就位固定后，立即補缺相鄰單元吊架之間的外側(cè)網(wǎng)及走道板。

4）腳手架底部設(shè)有防墜閘板，全部腳手架安裝完畢后，在底層走道板上安裝厚4 mm閘板。

4.6 電氣控制系統(tǒng)安裝

鋼平臺系統(tǒng)的操作室及泵站平臺均位于內(nèi)掛腳手架最上面一層，其中操作室高2 m，面積約5.20 m2。電氣控制系統(tǒng)設(shè)于操作室中，各種信號傳輸線、電源線鋪設(shè)于鋼平臺下，防止電線電纜損傷，避免觸電的危險。施工用電由250A空氣斷路器單獨提供。

圖4 鋼平臺外掛腳手架安裝單元分布

5 安全技術(shù)措施

1）根據(jù)現(xiàn)場施工情況，在需要安裝構(gòu)件的堆放地點及進(jìn)場時間確定后方可進(jìn)場。貨運司機(jī)對路況要熟悉，裝車構(gòu)件須綁扎牢固、堆放合理，嚴(yán)禁散落。

2）安裝時鋼平臺安裝支架會與腳手架外側(cè)立網(wǎng)相碰，此位置處用綠網(wǎng)臨時封閉，暫不安裝外側(cè)立網(wǎng)。待鋼平臺完全可靠固定于構(gòu)架柱并拆除支架后，再安裝此網(wǎng)。

3）由于鋼平臺體系安裝時現(xiàn)場需進(jìn)行焊接工作，在標(biāo)高11.90 m處要按要求布置滅火器。施工時嚴(yán)格執(zhí)行動火申報制度，動火作業(yè)過程中須有專人監(jiān)護(hù)。

4）安裝人員在開始安裝之前要通過培訓(xùn)交底。安裝完成后，由監(jiān)理、設(shè)計人員共同驗收，合格后才可進(jìn)行核心筒施工工作。

6 結(jié)語

本文結(jié)合實例對超高層核心筒施工所采用的整體鋼平臺模架體系進(jìn)行了介紹，并闡述了現(xiàn)場安裝流程。鋼平臺體系現(xiàn)場安裝時，各構(gòu)件先在地面組裝成塊，再用塔吊整體吊裝。工程實踐表明，該方法降低了高空焊接的工作量，減小了施工風(fēng)險，有利于安全作業(yè)的同時也可加快進(jìn)度，使整體鋼平臺模架體系安裝施工安全高效。