廣州新電視塔模架體系的施工技術(shù)

孫 琳

（上海建工一建集團(tuán)有限公司，上海 200120）

0 引言

超高層建筑的模架體系目前總體來(lái)說已經(jīng)非常成熟，但仍然有不少值得改進(jìn)和創(chuàng)新的空間。本文通過介紹廣州新電視塔在建造過程中模架體系的施工技術(shù)，為日后的超高層施工提供參考。

1 工程概況

廣州新電視塔位于廣州市海珠區(qū)（藝洲島）赤崗塔附近，總建筑面積 114 054 m2，總高度 600 m，其中核心筒結(jié)構(gòu)高度 454 m，是目前中國(guó)第一高塔。塔身為鋼結(jié)構(gòu)，造型為整體向上延伸、旋轉(zhuǎn)、收分變化的橢圓形，是廣州的地標(biāo)性建筑。

2 工程難特點(diǎn)

2.1 核心筒外模板的設(shè)計(jì)與調(diào)整

本工程核心筒的內(nèi)壁為長(zhǎng)軸 17 m、短軸 14 m 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓型。核心筒外墻壁隨高度的升高，厚度逐漸向內(nèi)壁收縮，在 7.2～448.8 m的范圍內(nèi)，從 900 mm 收縮到 400 mm。根據(jù)核心筒的施工特點(diǎn)，考慮核心筒的外模采用鋼大模配合鋼平臺(tái)體系進(jìn)行施工。根據(jù)鋼平臺(tái)的使用特點(diǎn)，鋼大模必須在鋼平臺(tái)架設(shè)前安裝完畢。由于核心筒是個(gè)橢圓，沿墻體方向曲率不斷變化，保證整體拼裝后的模板符合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸也是鋼大模設(shè)計(jì)的一個(gè)難題。

2.2 核心筒的層高高達(dá) 5.2 m

本工程的核心筒層高達(dá)到 5.2 m，比以往的鋼平臺(tái)施工的工程層高更高，而且，核心筒筒體上開設(shè)了許多上下貫通的門洞，意味著鋼平臺(tái)的支撐立柱的懸臂高度更大；同時(shí)，本工程核心筒相比其他工程卻更“柔”些，因此，保證鋼平臺(tái)的側(cè)向穩(wěn)定極為重要。

2.3 橢圓形結(jié)構(gòu)的模板控制困難

本工程的平面形狀為橢圓，在工程上屬于復(fù)雜的曲線結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)缺少明顯的模板控制點(diǎn)，發(fā)生不易察覺的偏差，而本工程不但高度高，而且周圍鋼結(jié)構(gòu)的安裝要求混凝土結(jié)構(gòu)施工保持相當(dāng)高的精度。

3 核心筒施工總體工藝流程（見圖 1）

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

本章節(jié)主要介紹本項(xiàng)目對(duì)于一般超高層建筑施工來(lái)說非常規(guī)的施工部分。

4.1 標(biāo)高 7.20 m 至 17.20 m 核心筒施工

1）標(biāo)高 7.20 m 以上核心筒外墻體厚度為 900 mm（完成第二次截面收縮）。

2）標(biāo)高 7.20～12.20 m 采用常規(guī)木模和常規(guī)腳手架施工；標(biāo)高 12.20～17.20 m 核心筒采用鋼大模施工外墻面和井道，其余采用常規(guī)木模板，腳手架采用常規(guī)腳手架。

3）鋼筋工程按常規(guī)方法施工。與外圍水平結(jié)構(gòu)連接采用預(yù)留筋的方法，由于核心筒外模采用鋼大模，插筋在預(yù)留時(shí)必須將其扳彎，放在鋼大模內(nèi)側(cè)，待鋼大模拆模并提升后，采用人工剝出預(yù)留鋼筋。

4.2 整體提升鋼平臺(tái)的組裝

1）完成標(biāo)高 7.20～17.20 m 核心筒墻體施工后，使用常規(guī)腳手架和已施工好的樓板結(jié)構(gòu)作為操作平臺(tái)，進(jìn)行整體提升鋼平臺(tái)的安裝。

2）在標(biāo)高 17.20 m 上焊接鋼平臺(tái)安裝支架，用于 臨時(shí)擱置鋼平臺(tái)。鋼平臺(tái)底面標(biāo)高安裝于標(biāo)高17.70 m 位置。

3）鋼平臺(tái)的組裝采用 150 t 履帶式吊車來(lái)完成。

4）鋼平臺(tái)組裝完成，非標(biāo)準(zhǔn)層常規(guī)腳手架同步拆除，然后進(jìn)入正常的提升平臺(tái)施工。

4.3 核心筒標(biāo)準(zhǔn)層施工

1）核心筒標(biāo)準(zhǔn)層使用整體提升鋼平臺(tái)施工，鋼平臺(tái)既作為材料的卸料平臺(tái)也是操作平臺(tái)。

2）50 m 以下材料垂直運(yùn)輸采用兩臺(tái) 150 t 履帶式吊車；50 m 以上采用兩臺(tái) M900D 自爬式塔吊。

3）核心筒筒壁外側(cè)、電梯井、樓梯間及水平結(jié)構(gòu)滯后施工部分的墻體采用鋼大模；樓梯踏步底模采用工具式模板，該模板支撐于剪力墻面的 H 型對(duì)拉螺栓上；其余部位均采用散裝散拆木模板。

4）為滿足模板、排架等材料的周轉(zhuǎn)使用，在排架的拆除層設(shè)置一個(gè)懸挑鋼平臺(tái)。

5）核心筒內(nèi)設(shè)置兩根豎向泵管，采用一泵一管接一臺(tái)布料機(jī)進(jìn)行混凝土施工，一根泵管備用，另外設(shè)置備泵一臺(tái)。

6）鋼平臺(tái)在外掛腳手梁布置需要避讓伸出墻內(nèi)鋼骨柱面 400 mm 的牛腿。

7）在標(biāo)高 26.85～32.05 m 位置，14 根鋼骨柱上有外伸 1 m 的桁架梁牛腿，拆除受外伸牛腿阻擋的環(huán)梁，增加過渡環(huán)梁支掛腳手，利用過渡環(huán)梁傳力，留出空間保證提升平臺(tái)正常爬升。

4.4 鋼板剪力墻層施工

1）核心筒在標(biāo)高 428.0～448.8 m 處為鋼板剪力墻層，14 根 H 型鋼改為鋼管，在樓層標(biāo)高處有工字形環(huán)梁。

2）14 根鋼管和核心筒內(nèi)部 2 個(gè)內(nèi)筒外架將作為整體提升鋼平臺(tái)體系的支撐立柱，鋼管頂標(biāo)高為 448.8 m，鋼平臺(tái)只能升至極限 447.8 m，鋼大模升至 447.2 m，在標(biāo)高 447.2～448.8 m 段只能采用木模及排架體系施工，但該標(biāo)高段混凝土可與前一標(biāo)高段（443.6～447.2 m）同時(shí)澆筑。

3）在該標(biāo)高段內(nèi)，如鋼結(jié)構(gòu)先施工完，則不能提升鋼平臺(tái)，故鋼平臺(tái)先提升到位后再將鋼梁和鋼板從鋼平臺(tái)的空檔處吊入，然后進(jìn)行安裝。

4）設(shè)計(jì)圖中顯示，核心筒墻體內(nèi)在該標(biāo)高范圍內(nèi)沿墻中心滿設(shè)有 16 mm 厚鋼板，筆者公司認(rèn)為該鋼板將會(huì)對(duì)混凝土施工造成一定影響，因?yàn)殇摪鍖⒓袅ε蓛砂?，澆混凝土?xí)r，鋼板兩側(cè)混凝土無(wú)法流通，可能造成鋼板兩側(cè)混凝土標(biāo)高不一，給鋼板增加一定側(cè)向應(yīng)力，結(jié)構(gòu)可能會(huì)有變形。所以，筆者公司建議在鋼板上開設(shè)Φ100 孔（孔邊焊加強(qiáng)圈），雙向間距 500～600 mm，這樣能夠確保鋼板兩面混凝土可以相互流通［1，2］。

5 整體提升鋼平臺(tái)的組成與運(yùn)行

圖2 鋼平臺(tái)提升流程圖（單位：mm）

整體提升鋼平臺(tái)體系由鋼平臺(tái)、鋼平臺(tái)支撐立柱、內(nèi)外掛腳手、升板機(jī)和電氣控制系統(tǒng)以及鋼大模共五部分組成。整體提升鋼平臺(tái)通過鋼梁組成的鋼平臺(tái)與掛腳手相連接，形成全封閉的操作環(huán)境，利用支撐立柱和電動(dòng)升板機(jī)提升。鋼平臺(tái)的提升流程如圖 2 所示。

5.1 鋼平臺(tái)

鋼平臺(tái)在正常施工時(shí)處于整個(gè)體系的頂部，作為施工人員的操作平臺(tái)及鋼筋堆放場(chǎng)所。鋼平臺(tái)的主梁及次梁均由I40a工字鋼組成，位于同一水平面。鋼梁的布置應(yīng)綜合考慮升板機(jī)位置（受力絲桿位置）、內(nèi)外腳手架位置、鋼平臺(tái)的整體受力情況等諸多因素。在鋼梁上根據(jù)施工實(shí)際情況覆蓋鋼板，作為操作平臺(tái)，平臺(tái)鋼板由6 mm 花紋鋼板及 40 mm×60 mm 方管焊接組成。部分位置可采用可翻起式鋼板，在施工需要時(shí)將該位置平臺(tái)板翻起。在鋼平臺(tái)的外周邊一圈設(shè)置 2 m 高的擋板網(wǎng)，以防止人、物等高空墜落。整個(gè)鋼平臺(tái)外邊緣距離核心筒剪力墻內(nèi)壁 2 271 mm，鋼平臺(tái)面積約為 320 m2，平面布置如圖 3 所示。

5.2 內(nèi)外掛腳手架

內(nèi)外掛腳手架以螺栓固定于鋼平臺(tái)的鋼梁底部，隨鋼平臺(tái)同步提升。內(nèi)外掛腳手由槽鋼、鋼管組成框架，共 6 層。上 3 層為鋼筋、模板施工區(qū)，高度為 1.9 m/層，寬度為 0.80 m；下 3 層為拆模整修區(qū)，高度為 1.9 m/層，寬度為 0.60 m。上 5 層的走道板為角鋼框架加鋼板網(wǎng)組成，底層的走道板為角鋼框架加花紋鋼板組成。外掛腳手的外側(cè)用角鋼框加鋼絲網(wǎng)組成的側(cè)擋板封閉。在外掛腳手架的每一層設(shè)置安全防護(hù)欄桿。在掛腳手架的底部靠近混凝土墻體處設(shè)防墜閘板，提升時(shí)閘板松開，施工時(shí)閘板閘緊墻面，防止構(gòu)件墜落。外腳手架的內(nèi)立桿中心距離墻面 500 mm。核心筒內(nèi)電梯井及樓梯間等無(wú)水平結(jié)構(gòu)或水平結(jié)構(gòu)滯后施工部分采用內(nèi)掛腳手架，內(nèi)掛腳手架高度與外腳手架相同，內(nèi)腳手架的立桿中心距離墻面 350 mm。

圖3 鋼平臺(tái)平面布置圖（單位：mm）

5.3 鋼平臺(tái)支撐立柱

鋼平臺(tái)支撐立柱是整體提升鋼平臺(tái)的承重構(gòu)件，又是提升時(shí)鋼平臺(tái)系統(tǒng)的導(dǎo)軌。本工程核心筒筒壁內(nèi)原有 14 根鋼骨，可以用作鋼平臺(tái)支撐立柱，為了減小鋼平臺(tái)梁的跨度，在核心筒內(nèi)部（樓梯間部位）布置 2 個(gè)內(nèi)筒外架。鋼平臺(tái)和升板機(jī)通過承重銷擱置于 14 根支撐立柱和 2 個(gè)內(nèi)筒外架上。

5.4 升板機(jī)及電氣控制系統(tǒng)

升板機(jī)是提升鋼平臺(tái)的動(dòng)力設(shè)備，常規(guī)施工時(shí)固定于鋼平臺(tái)支撐立柱頂部。每根立柱上放置兩臺(tái)電動(dòng)升板機(jī)，絲桿穿過升板機(jī)并通過接套和絲桿提升座與鋼平臺(tái)連接。在鋼平臺(tái)提升狀態(tài)時(shí)，升板機(jī)保持不動(dòng)，通過絲桿的正向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)整個(gè)鋼平臺(tái)一起提升；在鋼平臺(tái)提升到位后，鋼平臺(tái)擱置于立柱承重銷上并保持不動(dòng)，通過絲桿的反向旋轉(zhuǎn)頂升升板機(jī)，將升板機(jī)頂升至適當(dāng)位置并固定在支撐立柱上，準(zhǔn)備下一次提升鋼平臺(tái)。

電氣控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)施工鋼平臺(tái)及內(nèi)、外掛腳手的爬升進(jìn)行全程監(jiān)控。綜合以往高層建筑施工經(jīng)驗(yàn)，考慮到超高層施工的特殊性、施工環(huán)境和天氣因素對(duì)工程進(jìn)度的影響至關(guān)重要，所以這次提升施工平臺(tái)的電氣自動(dòng)控制，通過科學(xué)的前期論證，采用人機(jī)界面和較為實(shí)用的施工工藝相組合的辦法進(jìn)行施工。

鋼平臺(tái)在施工平面上指定的位置，安放一間控制室，控制室里設(shè)置一臺(tái)電氣控制臺(tái)、一臺(tái)自動(dòng)監(jiān)控器、一臺(tái)筆記本電腦和打印機(jī)，組成一套自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)。

5.5 鋼大模

鋼大模板主要使用范圍為核心筒 12.2～447.2 m 標(biāo)高，核心筒筒壁外側(cè)、電梯井、樓梯間及水平結(jié)構(gòu)滯后施工部分的墻體。

根據(jù)本工程核心筒內(nèi)壁為長(zhǎng)軸 17 m、短軸 14 m 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓型的實(shí)際情況，考慮到模板的安裝要在整體提升鋼平臺(tái)安裝前就需要安裝到位，否則 3 m 左右寬的大模板在施工過程中無(wú)法進(jìn)行安裝。故本工程考慮采用一套鋼模板，完成核心筒筒壁外側(cè)、電梯井、樓梯間及水平結(jié)構(gòu)滯后施工部分的墻體施工。本工程核心筒外墻壁隨高度的升高，厚度逐漸向內(nèi)壁收縮。自 7.2 m 向上共分為 5 個(gè)厚度。因 500 mm 厚度的墻體高度最高，選用 500 mm 墻體的外墻做為外模板的制作標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)計(jì)算，墻體厚度每減小 100 mm，橢圓型墻體周長(zhǎng)減小 628 mm。所以要想利用一套模板完成整個(gè)高度的施工，可在每次墻體厚度增加時(shí)加入 4 塊寬度（弧長(zhǎng)）為 157 mm的模板，實(shí)現(xiàn)模板的再利用。但由于隨著墻體的變厚橢圓的曲率半徑有所變化，造成模板與變化后的墻體存在著一定的誤差，并隨著墻體的增厚逐漸增大。誤差最大值出現(xiàn)在 900 mm 厚的墻體，誤差值為 3 mm。

核心筒筒壁內(nèi)的 14 根鋼骨，在外部有功能層的部位焊有 400 mm長(zhǎng)的鋼牛腿，為了避開鋼牛腿，在制作大模板時(shí)在其范圍內(nèi)設(shè)置一塊 1 000 mm 寬的模板，該模板在 5.2 m 范圍內(nèi)分四塊制作，每次將與牛腿相碰的一塊模板拆除，用木模封堵。

為了保證橢圓型模板拼裝后的精確性，將模板的橫圍檁精加工成橢圓形。

6 核心筒模板施工方案

核心筒 7.2～12.2 m、447.2～448.8 m 標(biāo)高段施工時(shí)采用常規(guī)散裝散拆木模；12.2～447.2 m 標(biāo)高段施工時(shí)，在核心筒筒壁外側(cè)、電梯井、樓梯間及水平結(jié)構(gòu)滯后施工部分的墻體采用鋼大模，其余部位采用散裝散拆木模，其中鋼大模在施工 12.2～17.2 m 標(biāo)高段時(shí)安裝并使用；樓梯踏步板均采用工具式木模。

6.1 核心筒鋼大模 12.2～17.2 m 標(biāo)高段第一次安裝

模板驗(yàn)收在模板進(jìn)行預(yù)拼裝后進(jìn)行。根據(jù)鋼模板設(shè)計(jì)加工圖來(lái)驗(yàn)收鋼模板。驗(yàn)收內(nèi)容包括鋼模板的基本幾何尺寸、平整度、對(duì)角線，焊縫質(zhì)量及標(biāo)識(shí)等，其中鋼模板組合拼裝后的累計(jì)偏差的檢驗(yàn)需要特別注意。

根據(jù)鋼模板分塊圖，在標(biāo)高 12.2～17.2 m 核心筒墻面彈分塊線，并在墻面標(biāo)識(shí)模板編號(hào)；并且彈置模板安裝水平控制線并設(shè)置模板坐墊。

待整體鋼平臺(tái)安裝結(jié)束并驗(yàn)收通過，此時(shí)鋼平臺(tái)進(jìn)入正常使用階段。鋼模板提升鋼梁已經(jīng)安裝就位，3 t 倒鏈安裝就位［3，4］。

6.2 核心筒 17.2～447.2 m 標(biāo)高段模板標(biāo)準(zhǔn)施工流程

6.2.1 內(nèi)外爬升模板體系要點(diǎn)

1）爬升模板均采用鋼大模構(gòu)造設(shè)計(jì)。

2）外墻模板總高度 5.35 m。與已澆混凝土搭接 150 mm。構(gòu)造上設(shè)置止?jié){止?jié)B措施。

3）模板采用對(duì)拉螺栓固定。外墻體和無(wú)法安裝對(duì)拉螺栓的區(qū)域采用 H 型預(yù)埋節(jié)安裝螺栓固定，H 螺母和外接桿可重復(fù)周轉(zhuǎn)應(yīng)用。

4）電梯井筒采用片模和角模組成。在不規(guī)則的洞口采用專用的異形鋼角模與片模組合施工。

6.2.2 外墻模板的變截面處理措施

核心筒墻體截面厚度在標(biāo)高 7.2、43.2、100.4、131.6、183.6、350 m 處外側(cè)墻體由 900 mm 收縮至 400 mm，為了盡量減少模板在筒體截面多次改變后重新拼裝引起的偏差，采取以核心筒中間截面的弧度為外模設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工程實(shí)際，詳細(xì)闡述了廣州新電視塔的模架體系施工技術(shù)。本工程在常規(guī)超高層施工模架體系的基礎(chǔ)上開發(fā)并使用了一系列新技術(shù)，取得了顯著的施工效果，提高了施工效率，增加了高空施工的安全性，為日后同類型超高層建筑的建造提供參考。