智能升降腳手架施工技術(shù)

李健

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

隨著建筑施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，附著式升降腳手架成為了目前使用最廣的新式腳手架。附著式腳手架指的是腳手架固定安裝在建筑工程上，并且隨著工程結(jié)構(gòu)的建設(shè)進(jìn)度逐層加高，腳手架自身配置升降裝置，可以把高空作業(yè)變成地面作業(yè)，懸空作業(yè)變成架體內(nèi)部作業(yè)，有效降低了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，具有經(jīng)濟(jì)、便捷、高效、安全的優(yōu)點(diǎn)。但附著式升降腳手架在現(xiàn)場應(yīng)用中依然存在一些不足，例如腳手架承載力低、防護(hù)不夠全面、剛度不足、開環(huán)控制等，依然影響著超高層建筑施工的安全[1‐5]。

2 智能附著式升降腳手架概述

智能附著式升降腳手架組成部分主要包括封閉防護(hù)系統(tǒng)、附著支撐系統(tǒng)、鋼框架主體、動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。腳手架跟隨樓層抬高時(shí)，先將腳手架上部支座固定在墻上，然后拆除腳手架下部，安裝并緊固反拉鋼絲繩，拆除連墻件，拆開底盤和避讓結(jié)構(gòu)。上述準(zhǔn)備工作完成后，腳手架整體會(huì)上升一層。抬升完畢后再將各個(gè)部位進(jìn)行復(fù)位緊固，以便進(jìn)行高空作業(yè)和下一層的抬升。

3 智能附著升降腳手架科技創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 電動(dòng)葫蘆正置反拉升降動(dòng)力體系

電動(dòng)葫蘆設(shè)置在腳手架內(nèi)部，隨著腳手架一同抬升。避免腳手架體反復(fù)升降，減少不必要的工作量。同時(shí)將電動(dòng)葫蘆安裝在架體內(nèi)較傳統(tǒng)外置結(jié)構(gòu)可獲得更優(yōu)良的性能，其最大下懸臂高度降低一半，架體晃動(dòng)傾倒力矩減少1/4，離墻距離也同時(shí)減少。

3.2 平板附著技術(shù)

腳手架支座通過預(yù)埋的螺栓固定在樓板上，當(dāng)該層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在反梁時(shí)，利用平板梁支座抬高附著支座超過反梁高度。這樣可以減少上層墻柱和橫梁模板拆除時(shí)碰到腳手架的幾率，同時(shí)最上層附著支座可以提前安裝，在節(jié)約施工工期的同時(shí)還能確保四個(gè)附著支座時(shí)刻存在。腳手架的懸臂高度減少一半，增強(qiáng)了架體施工的穩(wěn)定性，提高了高空作業(yè)安全性能。

3.3 三檔智能控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)附著式升降腳手架的承載力控制采用限載控制方式，即當(dāng)腳手架上重量達(dá)到荷載整定值，就會(huì)發(fā)出報(bào)警并停機(jī)。該方式?jīng)]有考慮機(jī)位初始載荷值的不同，容易導(dǎo)致不報(bào)警或者誤發(fā)報(bào)警，存在高空作業(yè)隱患，還影響了施工作業(yè)效率。

①三檔智能控制采用差值控制法，安裝好腳手架架體后，計(jì)量各機(jī)位的初始載荷，并以此作為相應(yīng)機(jī)位的基準(zhǔn)參照值，升降時(shí)的載荷實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以此為基準(zhǔn)進(jìn)行承載量監(jiān)測，提高腳手架的安全運(yùn)行性能。

②在架體上設(shè)置拉力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測荷載變化，當(dāng)荷載變化量在15%～30%之內(nèi)是自動(dòng)調(diào)整模式，架體動(dòng)力系統(tǒng)隨著拉力的變化自動(dòng)重新建立出力模式，有效地避免施工過程中干擾因素對控制系統(tǒng)的影響。當(dāng)拉力變化在15%以內(nèi)為正常波動(dòng)，30%以上為異常模式自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對腳手架的智能化控制。

③附著式升降腳手架動(dòng)力由地面電源供電，因其上下跨度大、操作頻繁等容易導(dǎo)致線路接頭損壞漏電、不易檢修。三擋智能控制系統(tǒng)采用串接并連接線的布線方式，使得線路布置標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，易于檢修，同時(shí)減少因腳手架循環(huán)使用重復(fù)取孔帶來的電路故障。

3.4 高適用性模塊化架構(gòu)體系

①構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：腳手架架體制作工藝可摒棄傳統(tǒng)不規(guī)范的隨意焊接構(gòu)架，采用成倍數(shù)模數(shù)化設(shè)計(jì)方法，對框架整體采用對接、搭接、伸縮節(jié)補(bǔ)余方式實(shí)現(xiàn)焊接框架的無縫對接，形成一套最優(yōu)的設(shè)計(jì)程序，解決架體標(biāo)準(zhǔn)化與建筑結(jié)構(gòu)多樣化之間的匹配性問題，增強(qiáng)了架體的強(qiáng)度。

②為確保架體上下過程中躲避障礙物的能力，架體配置避讓結(jié)構(gòu)且可以上下翻轉(zhuǎn)；為了解決傳統(tǒng)施工過程中容易變形疊加架體錯(cuò)誤的缺陷，可以配置定位板，消除架體斷裂造成方向性徐變的可能。

③傳統(tǒng)的穿墻預(yù)埋方式可靠性低，遇到寬梁、厚墻等安裝不牢固。為了確保架體可靠固定，可通過增加爬錐預(yù)埋、平板預(yù)埋的方式加寬架手架體的布置范圍。

3.5 全封閉防護(hù)系統(tǒng)

①傳統(tǒng)腳手架立桿與網(wǎng)片固定必須互相匹配，采用四支點(diǎn)網(wǎng)片固定方式后，網(wǎng)片可以水平調(diào)節(jié)，解除立桿對網(wǎng)片的限制。同時(shí)減少非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)片的應(yīng)用，使架體更加美觀、統(tǒng)一、便于循環(huán)組裝。

②改善腳手架的封閉技術(shù)可以提高使用安全系數(shù)。在架體底部與兩倍層高位置處雙層封閉，豎向跨越4.5個(gè)結(jié)構(gòu)層，使用錯(cuò)層水平封閉。確保架體主體結(jié)構(gòu)裝飾與裝修同步施工，有效縮短工期。

4 智能附著式升降腳手架的特點(diǎn)

4.1 安全性高

①架體構(gòu)架采用剛性連接、全鋼全封閉防護(hù)，保證施工安全。

②平板附著法確保了最底層附著支座在架體提升后拆除，保證架體全高范圍內(nèi)隨時(shí)都有4道附著支座與架體連接。

③雙向吊橋破斷結(jié)構(gòu)添加定位板，解決了底盤破斷造成的架體彈性變形，增加了架體搭建的穩(wěn)定性同時(shí)避免了拆除時(shí)架體傾斜變形等問題

4.2 適用范圍廣

①架體采用優(yōu)化后程序方法，伸縮節(jié)補(bǔ)余實(shí)現(xiàn)了無縫模塊化，提高了架體的標(biāo)準(zhǔn)化。

②智能附著式升降腳手架安裝了雙向吊橋避讓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以上下翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對遇到建筑物凸起的避讓，減少建筑物造型對架體的影響。

③打破了傳統(tǒng)架體步高單一，難以全面平樓層的難題，構(gòu)造上實(shí)現(xiàn)了步高可調(diào)平樓層，不受建筑結(jié)構(gòu)豎向形式的限制。

4.3 綠色建造

為改善施工現(xiàn)場揚(yáng)塵影響環(huán)境指標(biāo)，腳手架安裝有自動(dòng)噴淋裝置，通過揚(yáng)塵監(jiān)測裝置自動(dòng)啟停噴淋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高空區(qū)域降溫除塵。該裝置有效提高了水資源利用效率，還可應(yīng)用于施工外墻養(yǎng)護(hù)。

5 智能附著式升降腳手架施工工藝流程

智能附著式腳手架策劃設(shè)計(jì)→基礎(chǔ)架搭設(shè)→鋼框架系統(tǒng)、全鋼防護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)安裝→附著支撐系統(tǒng)安裝→反拉動(dòng)力系統(tǒng)、三檔智能控制系統(tǒng)安裝→檢查(整改)→首次提升前調(diào)試→提升。

6 智能附著式升降腳手架施工操作要點(diǎn)

6.1 整體策劃設(shè)計(jì)

①腳手架整體策劃包括施工專項(xiàng)方案的編制和審批，基礎(chǔ)架底、機(jī)位布置圖、水平支撐架體的布置設(shè)計(jì)。

②腳手架安裝與固定施工方案編制前要進(jìn)行現(xiàn)場勘察，進(jìn)行架體機(jī)位排底，架體機(jī)位布置要參考塔吊附著、電梯布置和建筑結(jié)構(gòu)的情況，預(yù)先設(shè)置雙向吊橋避讓結(jié)構(gòu)，避免影響塔吊錨固。

③為提高施工方案針對性與準(zhǔn)確度，采用了全荷載計(jì)算系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場的架體全高高度控制、機(jī)位跨度匹配性，可以快速計(jì)算不同層高、風(fēng)壓邊界條件改變后的參數(shù)變化。

6.2 基礎(chǔ)架搭設(shè)

①基礎(chǔ)架搭設(shè)前確保地面已經(jīng)硬化處理并有可靠的排水系統(tǒng)。

②基礎(chǔ)架頂部為承載式爬架搭設(shè)工作面，該處腳手架的水平桿設(shè)置必須遵從橫向桿在縱向桿之上，并且采用對接扣件對縱向桿進(jìn)行接長，可以確?；A(chǔ)架的整體水平度。

③基礎(chǔ)架的爬架設(shè)計(jì)隨著高度不同而不同，當(dāng)高度超過20m 時(shí)，基礎(chǔ)架必須設(shè)置相應(yīng)的附墻緊固設(shè)計(jì)。

6.3 鋼框架系統(tǒng)、全封閉防護(hù)系統(tǒng)安裝

①根據(jù)機(jī)位排底圖拆分好吊裝單元然后進(jìn)行水平支承桁架的安裝，桁架單元拼裝在地面進(jìn)行，水平支承桁架上片每隔1000mm焊接橫桿，下片每隔500mm焊接橫桿，然后水平支承桁架上每隔500mm安裝一個(gè)垂直立桿，在兩垂直立桿之間安裝斜桿，形成一個(gè)三角形結(jié)構(gòu)，保證了架體桁架穩(wěn)定性。

②腳手架的立桿用U 型螺栓固定在上水平槽鋼和底盤桁架上面，然后在立桿上固定藍(lán)色沖孔鋼板網(wǎng)。

6.4 附著支撐安裝

①附著支撐采用附墻板，經(jīng)雙螺栓穿墻(梁)與建筑結(jié)構(gòu)連接，雙螺栓的防扭性提高了臥式加長節(jié)與建筑結(jié)構(gòu)連接的可靠性。長度大于1.5m 的臥式加長節(jié)有可靠的拉接、支撐等防梁失穩(wěn)措施。

②相鄰預(yù)埋螺栓間隔240mm，預(yù)埋螺栓經(jīng)穿板勾住板底鋼筋，用PVC 管和膠帶密封。

6.5 反拉動(dòng)力系統(tǒng)、三檔智能控制系統(tǒng)安裝

腳手架的電動(dòng)控制系統(tǒng)有大電控箱和小電控箱組成，大電控箱布置在門或窗外側(cè)，小電控箱布置在建筑結(jié)構(gòu)第二層，通過小電控箱可觀察電動(dòng)葫蘆運(yùn)行工況。

7 結(jié)語

傳統(tǒng)的升降腳手架在使用中存在承載能力和防護(hù)性能方面劣勢，智能附著式升降腳手架成功解決了上述技術(shù)缺陷，同時(shí)在安全性能和智能操作方面顯著提高，同時(shí)有效縮短了工期并實(shí)現(xiàn)了低碳節(jié)能的作用，更好的發(fā)揮了在超高層建筑上的使用功能，擁有良好的使用前景。