高層建筑施工中小型液壓爬升鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

徐 忠

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

1 工程概況

工程建設(shè)地點(diǎn)位于上海市靜安區(qū)蘇河灣地帶，地塊總用地面積50 847 m2，其中46-02地塊占地面積1.1萬(wàn) m2，本項(xiàng)目為一期工程，位于46-02地塊內(nèi)。

基地位置西至46-01地塊、東至山西北路、南靠規(guī)劃三泰路、北鄰天潼路，中間由分隔墻分割為46-01和46-02這2個(gè)地塊（圖1）。

圖1 蘇河灣核心筒平面示意

本工程塔樓由1幢42層高層辦公樓、3層商業(yè)樓及地下室構(gòu)成，總建筑面積131 294.14 m2，其中地上103 048.12 m2，地下28 246.02 m2。

核心筒采用非全覆蓋小型液壓爬升鋼平臺(tái)[1]體系，鋼平臺(tái)僅覆蓋低區(qū)電梯、中區(qū)電梯、中高區(qū)電梯及部分走道。核心筒內(nèi)設(shè)置1臺(tái)內(nèi)爬的STT420塔吊，用于確保主樓材料的垂直運(yùn)輸；核心筒內(nèi)設(shè)置1臺(tái)單籠的可直達(dá)鋼平臺(tái)頂部的施工電梯，用于滿足施工人員的日常作業(yè)；鋼平臺(tái)上部設(shè)置1臺(tái)HGY28液壓布料機(jī)，用于滿足核心筒混凝土的澆筑（圖2）。

圖2 蘇河灣核心筒鋼平臺(tái)平面示意

2 工程重難點(diǎn)

2.1 鋼平臺(tái)與附著升降腳手架的協(xié)調(diào)與配合

電梯井道鋼平臺(tái)施工與外側(cè)剪力墻附著式升降腳手架施工之間相互協(xié)調(diào)、配合，要做到互不干涉，同時(shí)由于鋼平臺(tái)整體高于附著式升降腳手架，特別是在非標(biāo)準(zhǔn)層區(qū)域施工時(shí)，需要在鋼平臺(tái)與附著式升降腳手架共同區(qū)域的鋼平臺(tái)梁上設(shè)臨時(shí)防護(hù)欄桿和貼腳板，以防鋼平臺(tái)上的施工人員、周轉(zhuǎn)材料等墜落。附著式升降腳手架與鋼平臺(tái)共同區(qū)域的鋼平臺(tái)頂梁下翼緣設(shè)置核心筒外墻大模板吊點(diǎn)，此區(qū)域內(nèi)的大模板提升懸掛點(diǎn)設(shè)置在鋼平臺(tái)梁的下翼緣上，相應(yīng)爬架區(qū)域內(nèi)的頂部不設(shè)置模板吊點(diǎn)梁（圖3）。

圖3 核心筒鋼平臺(tái)和附著式升降腳手架立面示意

2.2 鋼平臺(tái)外掛腳手架的高空變形

沿T5軸線兩側(cè)的核心筒剪力墻和鋼筋混凝土梁，其施工圍護(hù)分別為鋼平臺(tái)的外掛腳手架和附著式升降腳手架。

施工至10層時(shí)，T5軸線外側(cè)混凝土梁取消，需要拆除10#～11#機(jī)位相應(yīng)架體，同時(shí)對(duì)鋼平臺(tái)外掛腳手架區(qū)域做好相應(yīng)的阻斷、隔離、防護(hù)工作。

施工至23層時(shí)，T5軸線外側(cè)核心筒墻體變形、取消，核心筒附著式升降腳手架相應(yīng)拆除8#、9#、12#、13#等部分架體，并且與鋼平臺(tái)外掛腳手架呈直線布置，共同承擔(dān)核心筒墻體的施工圍護(hù)工作（圖4）。

圖4 核心筒鋼平臺(tái)變形

2.3 機(jī)械設(shè)備在鋼平臺(tái)上的拓展與應(yīng)用

2.3.1 液壓布料機(jī)

蘇河灣項(xiàng)目采用三一重工HGY28整體移動(dòng)式布料機(jī)，最大布料幅度達(dá)28 m，覆蓋整個(gè)核心筒施工區(qū)域。傳統(tǒng)布料機(jī)采用塔吊進(jìn)行移動(dòng)，部分智能液壓布料機(jī)采用液壓頂升自爬，但仍需耗費(fèi)人工及時(shí)間。液壓布料機(jī)安裝在鋼平臺(tái)上，同時(shí)解決了液壓布料機(jī)安裝與提升的問(wèn)題。

2.3.2 施工電梯

根據(jù)項(xiàng)目特征，電梯所在結(jié)構(gòu)僅4 300 mm寬，無(wú)法布置雙籠電梯，故采用單籠電梯，通過(guò)移動(dòng)附墻電梯可直達(dá)鋼平臺(tái)頂部，提高人員運(yùn)輸效率。傳統(tǒng)電梯施工方法僅考慮電梯布置位置及自身施工可行性，不考慮與其他設(shè)備、機(jī)械協(xié)調(diào)以實(shí)現(xiàn)電梯附著以及抬高行程高度。本項(xiàng)目通過(guò)與土建一結(jié)構(gòu)施工及液壓鋼平臺(tái)的協(xié)調(diào)，在樓板上預(yù)留洞口，以及在鋼平臺(tái)上安裝移動(dòng)附墻，同時(shí)采用單籠電梯，簡(jiǎn)化電梯使用功能，從而實(shí)現(xiàn)單籠電梯直達(dá)鋼平臺(tái)頂部進(jìn)入結(jié)構(gòu)施工層。該方案解決了傳統(tǒng)的施工電梯落后于結(jié)構(gòu)施工的問(wèn)題，同時(shí)提高了人員垂直運(yùn)輸效率和用工效率。

2.3.3 自爬塔吊附著支撐鋼梁倒運(yùn)

在超高層建筑施工中，自爬塔吊附著支撐鋼梁常規(guī)的倒運(yùn)方法是通過(guò)塔吊進(jìn)行附著支撐鋼梁倒運(yùn)。此方法倒運(yùn)時(shí)間及難度在本項(xiàng)目中均不能滿足項(xiàng)目使用要求。經(jīng)過(guò)多次論證，轉(zhuǎn)換思路，通過(guò)借助液壓鋼平臺(tái)實(shí)現(xiàn)鋼梁倒運(yùn)。

3 施工工藝流程

3.1.1 小型液壓爬升鋼平臺(tái)模架體系設(shè)計(jì)

鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升鋼平臺(tái)模板系統(tǒng)通過(guò)鋼梁組成的鋼平臺(tái)與外掛腳手架連接，利用導(dǎo)軌立柱承重，油缸相互交替頂升來(lái)爬升。鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升鋼平臺(tái)模板系統(tǒng)由鋼平臺(tái)、鋼柱爬升系統(tǒng)、筒架支撐系統(tǒng)和鋼大模等組成[1-3]，包括1間獨(dú)立液壓操作控制室、1個(gè)液壓主泵站和5個(gè)液壓牛腿小泵站。鋼平臺(tái)總面積約250 m2。另外，在鋼平臺(tái)頂梁上安裝1臺(tái)HG28液壓布料機(jī)（圖5）。

圖5 蘇河灣核心筒鋼平臺(tái)立面示意

3.1.2 鋼平臺(tái)體系的組成

鋼平臺(tái)在正常施工時(shí)處于整個(gè)體系頂部，作為施工人員的操作平臺(tái)及鋼筋堆放場(chǎng)所，由鋼平臺(tái)的頂部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm和底部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm組成。鋼梁的布置綜合考慮核心筒剪力墻中的鋼結(jié)構(gòu)件的吊裝施工、模板施工、施工電梯、附著式升降腳手架和鋼平臺(tái)導(dǎo)軌立柱、內(nèi)外腳手架、整體受力情況等諸多因素。在鋼梁上根據(jù)施工實(shí)際情況覆蓋鋼蓋板，作為操作平臺(tái)，平臺(tái)鋼板由厚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)外沿周邊一圈設(shè)置1.8 m高的擋板網(wǎng)，以防止人、物等高空墜落。

3.1.3 鋼平臺(tái)的安裝

鋼平臺(tái)在核心筒施工至3層標(biāo)高后進(jìn)行安裝。

1）鋼平臺(tái)安裝前在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，檢查幾何尺寸，合格后方可出廠。鋼平臺(tái)安裝按照布置在核心筒內(nèi)的1臺(tái)STL420塔吊的技術(shù)參數(shù)及內(nèi)筒架、鋼梁、外掛腳手架等構(gòu)件分塊吊裝、就位。

2）核心筒墻體在完成＋18.15 m施工時(shí)，進(jìn)行鋼平臺(tái)模架體系的安裝施工。

3）局部不設(shè)置擱置鋼牛腿的內(nèi)筒，在安裝下掛腳手架前應(yīng)當(dāng)在剪力墻上設(shè)置埋件，之后在埋件上焊接鋼平臺(tái)安裝支架、擱置鋼架。

4）在＋18.15 m剪力墻頂面開(kāi)出軸線，主、次梁均按軸線準(zhǔn)確就位，安裝時(shí)對(duì)號(hào)入座，并對(duì)上梁面釬口刻度。如因螺栓孔移位，以手用鉸刀擴(kuò)孔，每個(gè)螺栓孔緊固后的測(cè)力扳不小于80 N。

5）鋼梁全部安裝就位后即安裝鋼平臺(tái)鋪板，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為了方便安裝腳手架，部分鋼平臺(tái)鋪板暫時(shí)不安裝，這些位置應(yīng)設(shè)網(wǎng)以保證安全，待腳手架安裝完成后應(yīng)盡快安裝就位。

6）安裝完鋼平臺(tái)鋪板后，安裝模板吊點(diǎn)板及鋼平臺(tái)走道板，就位后與鋼平臺(tái)鋪板點(diǎn)焊固定。然后安裝上部1.8 m高的防護(hù)欄桿，以保證鋼平臺(tái)上行人的安全。

3.2 鋼平臺(tái)模架體系的整體拆除

拆除順序：鋼柱爬升系統(tǒng)→內(nèi)外鋁模板→上部防護(hù)欄桿→鋼平臺(tái)梁→操作室、泵站→筒架支撐系統(tǒng)（包括方管柱、吊架、踏板、側(cè)網(wǎng)）→底部大梁。

鋼平臺(tái)拆除前，由于部分內(nèi)筒架結(jié)構(gòu)自重和塔吊因素的影響，需要設(shè)置專用預(yù)埋件，在埋件上焊接吊耳，通過(guò)吊耳用手拉葫蘆固定住內(nèi)筒架，保證筒架的平穩(wěn)。另外，在鋼平臺(tái)內(nèi)筒下掛腳手架處，應(yīng)當(dāng)設(shè)置拆除用臨時(shí)拉結(jié)點(diǎn)或擱置點(diǎn)埋件，以供內(nèi)筒架拆除作業(yè)使用。

拆除施工步驟如下：

1）鋼平臺(tái)停留在42層（＋193.65 m）結(jié)構(gòu)面上，先清理、吊離鋼平臺(tái)和內(nèi)筒架上的各類(lèi)設(shè)備（焊機(jī)、氧氣乙炔瓶、電箱）、建筑材料、垃圾等。

2）拆除局部鋼平臺(tái)梁和平臺(tái)板，使得鋼平臺(tái)下方的鋁模板有足夠的空間向上提升。

3）拆除順序?yàn)椋和馊ζ脚_(tái)梁及腳手架→筒體上平臺(tái)板、鋼梁→筒體內(nèi)吊腳手架。

4）和外圈平臺(tái)梁連在一起整體拆除。先拆除腳手架的兩側(cè)，在起重鋼絲繩必須受力的前提下，再拆除鋼梁的兩端。由塔吊安全吊至地面（拆除底部腳手板和拆除鋼梁時(shí)必須系好安全帶）。

5）外圈平臺(tái)拆除順序：先拆除外圈平臺(tái)蓋板，然后根據(jù)平臺(tái)形狀、鋼平臺(tái)外伸懸臂梁的位置及塔吊起重能力等對(duì)鋼平臺(tái)進(jìn)行分塊，再利用塔吊整體吊至地面。施工前，在斷開(kāi)位置的鋼梁上用油漆做好標(biāo)記。

6）每塊鋼平臺(tái)分塊吊離時(shí)采用4點(diǎn)捆吊，起重鋼絲繩采用6×37＋2WS，鋼絲繩直徑不小于32.5 mm，該鋼絲繩額定破斷拉力為548.5 kN，鋼絲繩安全系數(shù)＝548.5×4/350≈6.27。

7）在氣割鋼平臺(tái)前，拆除人員必須系好安全帶，確認(rèn)鋼梁斷口的先后順序，保證人員安全退出。

8）鋼平臺(tái)吊至地面時(shí)，將單塊鋼平臺(tái)自由慢速放下，地面操作人員均退至安全范圍。

9）筒體內(nèi)下掛腳手架，拆除順序由上往下，先拆除最上面平臺(tái)蓋板，所有材料從筒體內(nèi)由下往上拎至屋頂層結(jié)構(gòu)標(biāo)高以上，再吊至指定地面。

3.3 機(jī)械設(shè)備在鋼平臺(tái)上的安裝及使用

3.3.1 液壓布料機(jī)安裝及使用

液壓布料機(jī)安裝于液壓鋼平臺(tái)上部平臺(tái)梁上，鋼平臺(tái)平臺(tái)梁上焊接布料機(jī)支座，采用螺栓連接固定（圖6）。

圖6 布料機(jī)支座安裝節(jié)點(diǎn)

液壓布料機(jī)設(shè)置在鋼平臺(tái)上解決了核心筒施工每層施工布料機(jī)需要提升的問(wèn)題，大大減少工作量，簡(jiǎn)化工作程序，僅在鋼平臺(tái)提升后增加一段泵管，便可正常使用。鋼平臺(tái)作為液壓布料機(jī)支座以及提升載體，不僅安全穩(wěn)定，而且高效，在將布料機(jī)的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大的同時(shí)解決了自身在超高層施工中的短板，大大提高了施工效率。

3.3.2 施工電梯安裝及使用

1）施工升降機(jī)初安裝配置21節(jié)6.3 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，6節(jié)片式輔助節(jié)，1道移動(dòng)附墻（圖7），同時(shí)安裝2道固定附墻。

圖7 移動(dòng)附墻

2）鋼平臺(tái)提升4.5 m，移動(dòng)附墻隨之提升4.5 m，處于最上部2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)處，施工升降機(jī)準(zhǔn)備加節(jié)，此時(shí)施工升降機(jī)不可正常運(yùn)行。

3）施工升降機(jī)加3節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，同時(shí)將3節(jié)片式輔助節(jié)安裝至新加的3節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上。此時(shí)施工升降機(jī)可正常運(yùn)行。

4）鋼平臺(tái)再次爬升4.5 m，施工升降機(jī)安裝第3道固定附墻，重復(fù)第2、第3步驟進(jìn)行加節(jié)，此后均按此操作。

3.3.3 塔吊附著支撐鋼梁倒運(yùn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的倒運(yùn)方式，借助鋼平臺(tái)上部鋼梁作為桁車(chē)倒運(yùn)更便捷及安全。鋼平臺(tái)相對(duì)于塔吊來(lái)說(shuō)，倒運(yùn)位置更靠近附著支撐鋼梁，且鋼平臺(tái)內(nèi)筒有足夠的操作面完成倒運(yùn)工作。該方法不但增加附著支撐鋼梁倒運(yùn)的安全性，還縮短倒運(yùn)時(shí)間及降低操作難度。

4 結(jié)語(yǔ)

中小型液壓鋼平臺(tái)在超高層結(jié)構(gòu)變化較大的核心筒中功能性更為突出，如可為結(jié)構(gòu)施工提供材料堆載場(chǎng)地和操作平面，人員可垂直運(yùn)輸至結(jié)構(gòu)施工頂部，液壓布料機(jī)借助鋼平臺(tái)無(wú)需吊裝，自爬塔吊借助鋼平臺(tái)倒運(yùn)附著支撐鋼梁等。多種機(jī)械設(shè)備借助液壓鋼平臺(tái)可簡(jiǎn)化工作程序，或可解決超高層施工面臨的自身短板問(wèn)題。

鋼平臺(tái)作為一個(gè)載體，有效地解決了機(jī)械施工在超高層施工中的難題，同時(shí)保證了項(xiàng)目核心筒施工的高效率、高安全性、高速度，也是對(duì)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的拓展和應(yīng)用，還可為后續(xù)不同核心筒形式使用液壓鋼平臺(tái)提供新的思路和方向。