裝配式混凝土建筑外墻防護(hù)與作業(yè)一體化施工操作平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)

吳嘉琦，王 浩，高志鵬，李書文，丁鐵軍

(廣西建工集團(tuán)第五建筑工程有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545001)

0 引言

裝配式施工可大大縮短施工周期，降低人工成本，是建筑行業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化生產(chǎn)的大勢(shì)所趨。目前行業(yè)正大力推廣裝配式建筑，越來越多的新建項(xiàng)目采用裝配式技術(shù)進(jìn)行建造，而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，特別是復(fù)雜多樣的外墻立面，存在預(yù)制與現(xiàn)澆墻體組合、外立面陽臺(tái)處、窗洞口處、預(yù)制或現(xiàn)澆飄窗等特殊部位施工平臺(tái)生根難的問題。目前行業(yè)內(nèi)采用的外架主要為落地式鋼管腳手架、懸挑架及爬架，此類腳手架既增加施工成本，又影響工期，不能實(shí)時(shí)體現(xiàn)和發(fā)揮裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)高效裝配的優(yōu)勢(shì)。本文通過項(xiàng)目實(shí)踐研究一整套免腳手架的防護(hù)與作業(yè)一體化施工平臺(tái)，其可靠性高、技術(shù)適用性強(qiáng)。

1 工程概況

大都熙園項(xiàng)目位于廣西壯族自治區(qū)柳州市，包含9棟高層住宅和1棟2層商業(yè)用房，總建筑面積158 313.35m2，其中地上約98 848.1m2，地下約56 414.52m2，本工程地下2層，地上16～18層，地上部分采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，裝配率51%，是廣西首個(gè)裝配率超50%的商業(yè)住宅項(xiàng)目。預(yù)制混凝土構(gòu)件主要包含疊合板、樓梯、飄窗、剪力墻、外圍護(hù)墻等，其中外墻主要由預(yù)制剪力墻、預(yù)制圍護(hù)墻、預(yù)制飄窗、現(xiàn)澆剪力墻、現(xiàn)澆外墻組成。

針對(duì)項(xiàng)目外墻構(gòu)件類型多、外圍護(hù)墻造型多樣等情況，對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)外墻不同部位防護(hù)與作業(yè)一體化施工操作平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)開展研究。

2 施工操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 全預(yù)制外墻部位操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

全預(yù)制外墻防護(hù)與作業(yè)一體化操作平臺(tái)主要由三角支撐、鋼踏平臺(tái)板及安全防護(hù)欄組成，各組件間通過螺栓進(jìn)行裝配，如圖1所示。

圖1 全預(yù)制外墻操作平臺(tái)

三角支撐由立桿、橫桿及斜桿組成(見圖2)。斜桿兩端分別與立桿和橫桿連接，立桿上端頭與橫桿內(nèi)端頭焊接，且斜桿與立桿間夾角≤45°；立桿上下兩端均開設(shè)矩形孔，橫桿內(nèi)端設(shè)有通孔；立桿采用對(duì)拉螺栓通過矩形孔與預(yù)制構(gòu)件連接固定。

圖2 三角支撐

鋼踏平臺(tái)板由水平固定在三角支撐橫桿頂部的支撐框架及設(shè)置于支撐框架頂部的平臺(tái)板組成(見圖3)。支撐框架包括平行于預(yù)制構(gòu)件的第1，2縱梁、垂直于預(yù)制構(gòu)件的第1，2橫梁、排列固定在縱梁間的多個(gè)第3橫梁。第1縱梁上沿其長度方向等距排列有多個(gè)上下通透的定位孔。

圖3 鋼踏平臺(tái)板

通過螺栓將第1縱梁與三角支撐橫桿內(nèi)端固定，第2縱梁與外端固定。三角支撐橫桿外端上表面固定焊接有連接角鋼，平臺(tái)支撐框架第1縱梁與三角支撐橫桿內(nèi)端固定后，連接角鋼可包覆于平臺(tái)支撐框架第2縱梁外側(cè)面。預(yù)制構(gòu)件上至少固定2組三角支撐組件。

安全防護(hù)欄包括沿豎向固定于支撐框架外緣的絲網(wǎng)支撐架及鋪設(shè)固定于絲網(wǎng)支撐架上的安全鋼絲網(wǎng)。絲網(wǎng)支撐架包括多根立柱、銜接桿、多個(gè)承托板及連接板；承托板位于鋼踏平臺(tái)第2縱梁上部，連接板位于第2縱梁下部；承托板與連接板上均設(shè)有互相正對(duì)的橢圓孔，且兩者的橢圓孔通過貫穿螺栓連接固定，以共同夾住第2縱梁。安全防護(hù)欄與鋼踏平臺(tái)連接節(jié)點(diǎn)如圖4所示。

圖4 安全防護(hù)欄與鋼踏平臺(tái)連接節(jié)點(diǎn)

2.2 外墻現(xiàn)澆部位操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外墻建筑造型等因素影響，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)項(xiàng)目外墻采用預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合?，F(xiàn)澆部位施工常采用落地式鋼管腳手架、懸挑架及爬架等外架。針對(duì)裝配式混凝土建筑僅局部存在現(xiàn)澆外墻的情況，為發(fā)揮裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化圍護(hù)體系的優(yōu)勢(shì)，在全預(yù)制外墻部位操作平臺(tái)的基礎(chǔ)上對(duì)裝配式混凝土建筑局部外墻現(xiàn)澆部位防護(hù)與作業(yè)一體化操作平臺(tái)開展創(chuàng)新研究。

外墻現(xiàn)澆部位防護(hù)與作業(yè)一體化操作平臺(tái)主要包括三角支撐、第1鋼踏平臺(tái)板、第1安全防護(hù)欄、第2鋼踏平臺(tái)板、第2安全防護(hù)欄及支撐柱等組件，如圖5所示。

圖5 外墻現(xiàn)澆部位操作平臺(tái)

第1安全防護(hù)欄上的絲網(wǎng)支撐架包括多根立柱、銜接桿、多個(gè)承托板及與其承托板對(duì)應(yīng)的連接板。承托板位于第1鋼踏平臺(tái)板的第2縱梁上部，連接板位于下部；承托板與連接板通過螺栓連接固定。第2安全防護(hù)欄與第1安全防護(hù)欄相同，且第2絲網(wǎng)支撐架采用與第1絲網(wǎng)支撐架相同的安裝方式固定在第2支撐框架外緣。

2.3 洞口部位操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

考慮門窗、陽臺(tái)及連廊洞口等因素，帶三角支撐的施工操作平臺(tái)因無預(yù)制或現(xiàn)澆構(gòu)件進(jìn)行連接而無法在裝配式混凝土外墻施工中繼續(xù)使用，為保證操作平臺(tái)完整性及連續(xù)性，需針對(duì)洞口處操作平臺(tái)，特別是平臺(tái)的支撐體系開展研究。

洞口部位防護(hù)與作業(yè)一體化操作平臺(tái)包括下部結(jié)構(gòu)和上部工作臺(tái)。上部工作臺(tái)包括平臺(tái)框架、踏板及防護(hù)欄，其設(shè)計(jì)及連接方式同全預(yù)制部位或現(xiàn)澆部位施工鋼踏平臺(tái)板及安全防護(hù)欄做法，主要通過在下部結(jié)構(gòu)支撐上安裝2個(gè)以上轉(zhuǎn)換立柱。

下部結(jié)構(gòu)包括下部支撐架和斜向拉桿支撐(見圖6)。斜向拉桿支撐一端與支撐架相連，另一端與樓板預(yù)埋件相連，斜桿與立桿間夾角為45°，作為整個(gè)腳手架裝置的斜向支撐，防止傾覆。下部支撐架為三角形支撐架結(jié)構(gòu)，包括立柱1、立柱2、斜桿4、橫桿3、橫桿5、橫桿6及下部加強(qiáng)橫桿7。立柱2及橫桿7底部設(shè)有底板9，縱向斜拉桿8一端焊接在橫桿6上，一端焊接在底板9上，并對(duì)稱設(shè)置在橫桿6兩側(cè)。立柱1通過對(duì)拉螺栓固定在洞口翻邊結(jié)構(gòu)外側(cè)的翻邊面上，立柱2比立柱1短200mm，底部加強(qiáng)橫桿7，與外側(cè)立柱1形成一個(gè)L形卡扣結(jié)構(gòu)，防止裝置下滑，進(jìn)一步提升裝置的安裝牢固性和穩(wěn)定性。

圖6 洞口部位操作平臺(tái)下部結(jié)構(gòu)

3 施工操作平臺(tái)加工

根據(jù)支撐及平臺(tái)各組件深化圖進(jìn)行構(gòu)件下料，焊接加工，采用Q235B鋼材。全預(yù)制構(gòu)件及現(xiàn)澆構(gòu)件部位連接三角支撐組件立桿及橫桿采用槽鋼，洞口部位支撐立桿柱采用方管，斜桿采用方管，鋼踏平臺(tái)板各鋼骨架(支撐框架)采用方鋼管，平臺(tái)板采用花紋鋼板制作，安全防護(hù)欄的立桿采用方管，水平橫桿采用角鋼制作。各材料間采用E43焊條或CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。

4 施工操作平臺(tái)組裝

4.1 全預(yù)制外墻部位操作平臺(tái)組裝

1)將立桿、橫桿及斜桿組裝成三角支撐架。

2)將各三角支撐架并排安裝固定在鋼踏平臺(tái)板底部。

3)將安全防護(hù)欄安裝在鋼踏平臺(tái)板外圍，形成支撐平臺(tái)。

4.2 外墻現(xiàn)澆部位操作平臺(tái)組裝

1)將立桿、橫桿及斜桿組裝成三角支撐架。

2)將各三角支撐架并排安裝固定在第1鋼踏平臺(tái)板底部。

3)將第1安全防護(hù)欄安裝在第1鋼踏平臺(tái)板外圍。

4)在第2鋼踏平臺(tái)板底部焊接支撐柱，并將第2安全防護(hù)欄安裝在第2鋼踏平臺(tái)板外圍。

5)將第2鋼踏平臺(tái)板放于第1鋼踏平臺(tái)板上部，通過支撐柱下端與第1鋼踏平臺(tái)板組裝連接。

4.3 洞口部位操作平臺(tái)組裝

將下部支撐通過轉(zhuǎn)換立柱與鋼踏平臺(tái)進(jìn)行安裝，再將安全防護(hù)欄與鋼踏平臺(tái)板組裝(見圖7)。

圖7 下部支撐與鋼踏平臺(tái)、安全防護(hù)欄組裝

5 施工操作平臺(tái)安裝及拆卸

5.1 全預(yù)制外墻部位操作平臺(tái)安裝及拆卸

1)將首層支撐平臺(tái)與預(yù)制構(gòu)件組裝后，吊裝首層支撐平臺(tái)各立桿，并采用對(duì)拉螺栓與預(yù)制構(gòu)件上的預(yù)留孔洞連接固定，吊裝首層預(yù)制構(gòu)件及支撐平臺(tái)，如圖8所示。

圖8 首層支撐平臺(tái)與預(yù)制構(gòu)件安裝示意

2)首層預(yù)制構(gòu)件及支撐平臺(tái)吊裝完成后，進(jìn)行首層預(yù)制構(gòu)件灌漿連接及首層樓板混凝土施工，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后吊裝2層預(yù)制構(gòu)件及支撐平臺(tái)。

3)2層預(yù)制構(gòu)件及支撐平臺(tái)吊裝完成后，進(jìn)行2層預(yù)制構(gòu)件灌漿連接及2層樓板混凝土施工，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行首層支撐平臺(tái)的拆卸。

4)將拆卸下來的首層支撐平臺(tái)作為新的3層支撐平臺(tái)，與3層預(yù)制構(gòu)件組裝后吊裝。該支撐平臺(tái)的各立桿同樣采用對(duì)拉螺栓與2層預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留的孔洞進(jìn)行連接固定。

隨著逐層向上裝配施工，可重復(fù)上述施工步驟進(jìn)行支撐平臺(tái)的輪回拆卸和安裝，達(dá)到支撐平臺(tái)循環(huán)周轉(zhuǎn)使用的目的。

5.2 外墻現(xiàn)澆部位操作平臺(tái)安裝及拆卸

1)支撐平臺(tái)吊裝 支撐平臺(tái)各立桿均采用對(duì)拉螺栓與現(xiàn)澆剪力墻上的預(yù)留孔洞進(jìn)行連接固定。

2)支撐平臺(tái)拆卸 支撐平臺(tái)安裝后進(jìn)行本層現(xiàn)澆混凝土支模及混凝土澆筑，待本層混凝土達(dá)到側(cè)模脫模強(qiáng)度要求后利用塔式起重機(jī)配合支撐平臺(tái)拆卸。

3)下一層支撐平臺(tái)吊裝 拆卸下來的支撐平臺(tái)轉(zhuǎn)移安裝固定在本層現(xiàn)澆剪力墻預(yù)留的孔洞中，進(jìn)行下一層現(xiàn)澆混凝土支模及混凝土澆筑。

隨著逐層向上澆筑施工，可重復(fù)上述施工步驟進(jìn)行支撐平臺(tái)的輪回拆卸和安裝，達(dá)到支撐平臺(tái)循環(huán)周轉(zhuǎn)使用的目的。

5.3 洞口部位操作平臺(tái)安裝及拆卸

1)首層翻邊位置結(jié)構(gòu)施工 根據(jù)深化做法，進(jìn)行首層結(jié)構(gòu)施工，首層混凝土澆筑前，在樓板及翻邊位置根據(jù)深化圖做好預(yù)埋件的預(yù)埋和對(duì)拉螺栓孔的預(yù)留，如圖9所示。

圖9 首層結(jié)構(gòu)施工示意

2)首層操作平臺(tái)安裝 首層混凝土達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度后，分單元吊裝操作平臺(tái)就位，隨后用臨時(shí)斜向支撐固定，同時(shí)用對(duì)拉螺栓對(duì)拉固定，首層操作平臺(tái)即安裝完成。

3)2層結(jié)構(gòu)施工 首層操作平臺(tái)安裝完成后，即可對(duì)2層作業(yè)層起到安全防護(hù)和提供操作平臺(tái)的作用。進(jìn)行2層結(jié)構(gòu)的模板支設(shè)、鋼筋加工安裝、混凝土澆筑等相關(guān)作業(yè)。根據(jù)深化做法，2層混凝土澆筑前，在樓板及翻邊位置根據(jù)深化圖做好預(yù)埋件的預(yù)埋和對(duì)拉螺栓孔的預(yù)留。

4)2層操作平臺(tái)安裝 2層混凝土達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度后，分單元吊裝操作平臺(tái)至2層就位，隨后用斜向拉桿支撐臨時(shí)固定，同時(shí)用對(duì)拉螺栓對(duì)拉固定，2層操作平臺(tái)即安裝完成。

5)3層結(jié)構(gòu)施工 施工要點(diǎn)同2層結(jié)構(gòu)。

6)首層操作平臺(tái)拆除 用塔式起重機(jī)或汽車式起重機(jī)臨時(shí)固定首層操作平臺(tái)，隨后拆除首層對(duì)拉螺栓和臨時(shí)斜向拉桿支撐，進(jìn)行首層操作平臺(tái)的拆除，同時(shí)做好3層操作平臺(tái)的吊裝。

7)3層操作平臺(tái)安裝 3層混凝土達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度后，直接將首層拆除的操作平臺(tái)吊至3層進(jìn)行就位，隨后用臨時(shí)斜向支撐固定，同時(shí)用對(duì)拉螺栓對(duì)拉固定，3層操作平臺(tái)即安裝完成。以后樓層依次類推，直至主體結(jié)構(gòu)封頂，進(jìn)行簡易腳手架的拆除。

6 施工操作平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

1)各不同部位施工操作平臺(tái)成本低廉，各組件可標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)，也可根據(jù)要求改進(jìn)定制。

2)操作平臺(tái)結(jié)構(gòu)各部件組裝、拆卸方便。

3)操作平臺(tái)可重復(fù)利用。

4)操作平臺(tái)質(zhì)量小，采用施工現(xiàn)場(chǎng)塔式起重機(jī)配合安裝拆卸即可，且與預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)連接安全穩(wěn)定性高。

5)不同部位施工操作平臺(tái)可滿足裝配式建筑對(duì)外架施工的需求，可快速裝配后直接吊裝在預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件上，體現(xiàn)裝配式建筑的施工優(yōu)勢(shì)。

7 結(jié)語

通過研究裝配式混凝土外圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同部位作業(yè)與防護(hù)一體化操作平臺(tái)設(shè)計(jì)、制作、安裝技術(shù)，解決了裝配式建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同部位的腳手架施工整體性及連續(xù)性難題。