液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)的設(shè)計與運(yùn)用

嚴(yán)登山 尹含歸

隨著國家人口規(guī)模的增長，城市空間資源的充分利用以及各種高、精、尖技術(shù)的應(yīng)用成為了現(xiàn)代工程構(gòu)建中的重點(diǎn)課題。由于工程建設(shè)通常具有模板使用量龐大、精度和密度水準(zhǔn)高、結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、建設(shè)難度大的特點(diǎn)，因此防墜系統(tǒng)的有效性和安全性是保障工程構(gòu)建品質(zhì)的重點(diǎn)內(nèi)容。本文主要結(jié)合單位的項(xiàng)目就液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)的設(shè)計、運(yùn)用等方面的順利施工提供指導(dǎo)。

一、工程概述

池州長江公路大橋作為安徽省高速公路設(shè)計規(guī)劃“縱三”中的重要組成部分，位于長江銅陵～池州河段，橋梁總長5825m，長江主通航孔橋設(shè)計里程為K20+693～K22+141，全長1448m。橋跨布置為（3×48+96+828+280+100）m，采用不對稱混合梁斜拉橋，主梁采用雙向2%的橫坡。

二、液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)的設(shè)計

液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)是一個極為復(fù)雜的運(yùn)行體系，在實(shí)際應(yīng)用中集自控、液壓、機(jī)械等先進(jìn)技術(shù)于一體，因此，需要對各個構(gòu)成進(jìn)行嚴(yán)格、精密化設(shè)計，確保操作效果，筆者根據(jù)《液壓滑動模板施工安全技術(shù)規(guī)程》和《液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件》（GB/T3766-2001）

等相關(guān)文件，對液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)的設(shè)計與運(yùn)用進(jìn)行了探究。

1．系統(tǒng)構(gòu)思設(shè)計

ACS100液壓自動爬升模板防墜主要由液壓千斤頂構(gòu)成，出于安全因素考量，每組機(jī)位在設(shè)計時均配有一套完整的防墜系統(tǒng)，主要由防墜器構(gòu)成，防墜器包括A-木梁膠合板模板體系、B-自動爬升機(jī)構(gòu)、C-上桁架、D-后移裝置、E-承重三腳架、F-埋件系統(tǒng)、G-吊平臺、H-平臺橫梁等要素構(gòu)成。系統(tǒng)主要通過多個液壓油缸的相互連接實(shí)現(xiàn)提升作業(yè)，液壓頂升動力源于中央液壓動力柜。為了確保超高層建筑作業(yè)安全，防墜系統(tǒng)必須具備較高的荷載能力，因此其多采用鋼鑄件進(jìn)行外殼構(gòu)建。除此之外，防墜器內(nèi)含有卡快一個，操作人員可根據(jù)作業(yè)需求調(diào)控其自由翻轉(zhuǎn)，范圍90°，防墜系統(tǒng)在運(yùn)行時，其上下銷軸通常保持在正交狀態(tài)，促使液壓千斤頂與防墜器之間形成高位鉸接，令千斤頂受力方向呈軸向狀態(tài)，從而保證作業(yè)安全。

2．系統(tǒng)運(yùn)行原理

防墜系統(tǒng)在運(yùn)行中，主要通過液壓千斤頂進(jìn)行頂升力傳力，使承重系統(tǒng)荷載頂升力，而上下防墜器又能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)軌相互交替作用，實(shí)現(xiàn)模板的平穩(wěn)爬升。與此同時，上下防墜卡爪在系統(tǒng)運(yùn)行中可發(fā)揮良好的安全保險作用，以防單個卡爪脫離導(dǎo)軌卡槽導(dǎo)致意外事件發(fā)生，具有先進(jìn)的雙向制動能力，并以此實(shí)現(xiàn)模板的安全、自動爬升效果，其構(gòu)成主要包括A-附墻掛座、B-安全插銷、C-承重插銷、D-埋件系統(tǒng)、E-橫梁鉤頭、F-上換向盒、G-油缸、H-下?lián)Q向盒、I-導(dǎo)軌和J-附墻撐。

3．系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)用解析

（1）模版系統(tǒng)，模板運(yùn)行的主要構(gòu)成要素包括移動裝置和模板兩方面內(nèi)容，在超高層建筑和大型建筑施工建設(shè)過程中，多采用鋼模板開展日常作業(yè)，這是因?yàn)槠渚邆淞己玫幕厥諆r值和耐用性。由于在施工過程中通常需要實(shí)施模板運(yùn)輸作業(yè)，這就要求鋪設(shè)運(yùn)行靈活的移動裝置，而混凝土作業(yè)平臺多在下方安設(shè)移動軌道，使模板經(jīng)滑輪鏈接懸于軌道上，在進(jìn)行模板裝、卸作業(yè)時通過機(jī)械操作軌道促使模板移動到指定作業(yè)區(qū)域，具有結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)踐空間需求小的明顯優(yōu)點(diǎn)。

（2）爬升機(jī)械系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括承重部分、爬升結(jié)構(gòu)和附墻體系構(gòu)成。其中，附墻結(jié)構(gòu)具備傳遞爬模荷載的重要作用，其能夠確保爬模與系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)緊密連接，確保施工安全，包括附墻靴、支座、預(yù)埋件、承力螺栓等構(gòu)成要素。而爬升結(jié)構(gòu)包括步進(jìn)裝置和軌道兩方面內(nèi)容，步進(jìn)裝置在應(yīng)用過程中需要借助液壓系統(tǒng)和上、下提升結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)爬升目的，其中液壓主要負(fù)責(zé)維持動力，而提升結(jié)構(gòu)則負(fù)責(zé)帶動導(dǎo)軌上升運(yùn)行。承重架則主要肩負(fù)承力作用，其上部多為模板支撐作業(yè)平臺，下方為作業(yè)懸掛平臺。

（3）操作平臺系統(tǒng)，為了進(jìn)一歩提高建設(shè)效率，操作平臺多采用四平臺結(jié)構(gòu)模式，分割模版工程施工作業(yè)平臺和鋼筋工程作業(yè)平臺，以便模板爬升和拆除工作順利完成，確保這二者在作業(yè)時相互獨(dú)立，減少相互之間的干擾。

（4）液壓動力系統(tǒng)，在實(shí)際的應(yīng)用中該系統(tǒng)通過進(jìn)行電能、液壓能、機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換，驅(qū)動爬模運(yùn)行上升，其包括液壓千斤頂、液控單向閥、電動泵站、磁控閥、油管等多項(xiàng)配件設(shè)施構(gòu)成，在運(yùn)行的過程中。其中一個模塊負(fù)責(zé)維持液壓動力，另一個模塊負(fù)責(zé)提供爬模動力，兩個液壓缸相互并聯(lián)，然后利用自控系統(tǒng)達(dá)成協(xié)同運(yùn)行效果。

（5）自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)統(tǒng)在工程建設(shè)中發(fā)揮著各爬升模板防墜構(gòu)件協(xié)同作業(yè)的重要作用，具有下述功能，其一，操控千斤頂完成同步爬升工作；其二，確保爬升基準(zhǔn)點(diǎn)高度偏差≤預(yù)設(shè)值；其三，實(shí)現(xiàn)操作者對爬升運(yùn)行工作的實(shí)時監(jiān)控，具體包括圖形和信號顯示等作業(yè)相關(guān)內(nèi)容；其四，根據(jù)作業(yè)需求合理調(diào)控操控參數(shù)。與此同時，利用自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單周爬升、連續(xù)爬升、定距爬升等不同爬升運(yùn)行需求，使工程建設(shè)通過人機(jī)交互作用，為人員施工提供可靠的安全保障，確保作業(yè)效率。

三、液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)的實(shí)例運(yùn)用

本項(xiàng)設(shè)計經(jīng)過機(jī)械和工程試驗(yàn)，先后在上海、廣州等地的高層建筑構(gòu)建過程中投入使用，效果良好，實(shí)例如下所示。

1．上海外灘中信城。該項(xiàng)工程的核心筒主樓在構(gòu)建過程中，通過運(yùn)用液壓雙作作用模式，搭呈高層爬模體系開展日常建設(shè)工作。中信城層高4．20m，面積281．52m2(20．40m×13．80m)，外墻構(gòu)建的爬模系統(tǒng)共包括八項(xiàng)不同的單元組成，每單元又由包括兩組液壓升頂動力系統(tǒng)，而在主樓內(nèi)部的核心筒區(qū)域共設(shè)有四組液壓爬模配套體系，建筑構(gòu)建速率為每層3～4天，極大地提高了工程建設(shè)效率。

2．上海國際金融中心。該項(xiàng)工程整體建筑結(jié)構(gòu)為57層的中心塔樓，地面以上的結(jié)構(gòu)體系高度為259．90m，主要工程體系同前者相似，采用鋼筋混凝土澆筑而成的剪力墻搭建核心筒作業(yè)區(qū)，內(nèi)含十二組兩機(jī)位爬升模板體系，動力模式采用液壓自動式系統(tǒng)，工程建設(shè)速率為每層3天。

3．沈陽茂業(yè)中心。該工程主體結(jié)構(gòu)高度共72層，高為288m，在構(gòu)建過程中核心筒呈矩形平面，桁架層(4角處)均包含外延桁架，外墻處設(shè)置爬模裝置，總共十六個頂升機(jī)位，均采用液壓模式，施工安全性良好。

4．廣州珠江新城煙草大廈。該項(xiàng)建筑地面以上結(jié)構(gòu)共71層，高度309．60m，核心筒體系為鋼框架結(jié)構(gòu)，共包含十五組爬升模板體系、八組爬升系統(tǒng)(四機(jī)位)，均采用液壓自動模式，合計六十二個機(jī)位，工程建設(shè)速度為每層3d。

由上述分析可知，核心筒體系構(gòu)建是超高層建筑建設(shè)過程中的核心內(nèi)容，因此在進(jìn)行爬模體系搭建時，必須充分考慮內(nèi)部井筒的橫截面尺寸，確保其符合各個架體和搭建模板能夠在建設(shè)過程中的空間需要，常見的模板材料包括鋁合金、鋼材、木材等。而多數(shù)液壓式自動爬模體系在頂升平臺處通常留有預(yù)設(shè)洞口，以便機(jī)械、材料順利在樓層中穿行、運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)省建筑在物料運(yùn)輸、人工傾倒方面的施工花費(fèi)，同時提高建設(shè)人員作業(yè)安全性，減少高空作業(yè)頻次。同時與其他爬升模板技術(shù)相比較具有施工操作簡單、安全性高、自動化和體系標(biāo)準(zhǔn)化程度高、結(jié)構(gòu)質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的優(yōu)良特點(diǎn)，具有較高水平的通用性和經(jīng)濟(jì)性。

四、總結(jié)

綜上所述，本文主要對液壓自動爬升模板防墜系統(tǒng)的設(shè)計與運(yùn)用進(jìn)行了分析和研究，并從液壓爬模的結(jié)構(gòu)設(shè)置、運(yùn)行原理、作業(yè)狀況和超高層建筑建設(shè)施工實(shí)際應(yīng)用等方面，對防墜系統(tǒng)進(jìn)行了深入解析，發(fā)現(xiàn)其具備較高水平的經(jīng)濟(jì)性和通用性，且在大規(guī)模工程建設(shè)中具有較高的技術(shù)先進(jìn)性特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。