某超高層項目核心筒剪力墻收縮爬模平移拆改施工技術

王云鑫，張相平，喬會丹，曹江，姜巖峰，樊津含

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

星河雅寶高科創(chuàng)新園四A地塊位于深圳市龍崗區(qū)坂田街道，項目由5層地下室及4棟建筑組成，4-1棟為74層超高層塔樓，結構高度為338.1 m，結構形式為帶加強層的框架-核心筒結構。4-1棟核心筒內(nèi)單層電梯共計26部，其中6部為穿梭梯，停靠首層、42層、43層、44層。穿梭梯井道處結構由4道外伸剪力墻分割成3個區(qū)域，剪力墻分割后垂直洞口尺寸分別為2.8 m寬及7 m、9.8 m和7 m長。

施工部署，核心筒施工選擇ZPM100、ZPM125和PS50三種超重型液壓自爬模加鋁合金模板施工體系。其中A~G平臺為內(nèi)筒爬模（ZPM100、PS50）單獨爬升；W、N、S、E為外側爬模，均為ZPM125型（見圖1），方案考慮整體爬升。S1~S3為穿梭梯處3榀爬模架體，爬模架體最外側離結構3.0 m，其中，主平臺凈寬2.8 m，液壓操作平臺2.8 m，吊平臺0.8 m，架體總高度17.0 m，離墻距離約0.2 m。因剪力墻垛分割導致僅頂平臺人員可通行，其余平臺均被剪力墻阻斷，無法實現(xiàn)與W、N、E三面爬模同步提升。

2 施工難點分析

根據(jù)上述方案，由于爬模架體不連續(xù)、人員通行不順暢，將導致以下問題：

1）爬模無法同步提升，增加單層爬升時間，影響施工周期。塔樓土建結構的主要施工內(nèi)容為核心筒墻體、樓板及水平樓板施工，爬模體系應滿足本工程核心筒“核心筒先行，外框跟隨”的要求。塔樓核心筒墻體（爬模）混凝土結構施工處于施工進度關鍵線路。由于核心筒墻體施工速度的快慢直接影響外框鋼結構安裝和塔吊爬升的進度，故現(xiàn)場需均衡資源組織，優(yōu)先保證與爬模相關的資源供應，以加快工程整體速度。避免無法實現(xiàn)同步爬升，導致增加爬模爬升時間。

2）作業(yè)人員通行路線阻斷，部分材料運輸受限，施工效率低。本項目根據(jù)材料堆載要求，選用爬模平臺寬度為2.8 m的超重型液壓自爬模，其頂平臺用于鋼筋材料堆場，但在穿梭梯部位，因獨立墻垛限制其鋼筋堆放荷載，爬模平臺整體被分割為3部分，導致施工過程人員除頂平臺外，其余平臺通行路線被切斷。采用外挑平臺或搭設懸挑式鋼管腳手架因結構受力構件逐層變小，風荷載逐漸加大，致使其安全性逐漸降低。頂部設置單獨人員通行平臺，其他平臺操作人員須通過爬梯至頂平臺后，方可到達相鄰單位其他平臺作業(yè)，降低了施工效率，材料運輸也如此。因此，兩種常規(guī)方案均無法采用。

綜上所述，按照現(xiàn)有設計方案，將導致相鄰單元人員通行及材料運輸困難、爬升周期長、材料堆載受限等問題，經(jīng)項目團隊研究，采用增加外附平臺方案可解決以上問題。

3 爬模拆改關鍵技術

3.1 爬模外附平臺改裝技術

利用BIM技術建模深化，通過對比現(xiàn)場整體施工部署及施工進度要求，最終確定在S1、S2、S3平臺南側加設1.5 m寬外附平臺[1]，加寬后的穿梭梯電梯井筒處的爬模操作平臺外伸至剪力墻垛以外，為進出操作平臺提供了通道。

新增加外附平臺設5層主要平臺，從上往下分別為：①上平臺；②過渡平臺；③主平臺；④液壓控制平臺；⑤吊平臺，各層平臺主梁通過槽鋼加螺栓的形式與外附平臺固定，便于后期外伸剪力墻垛收縮后拆除。其外附平臺板均為50 mm鋼跳板與原平臺在連接處斷開。外附平臺于過渡平臺、主平臺、液壓控制平臺設置加強斜撐，且外附平臺只作為人員通行通道，禁止堆放材料，其原頂平臺范圍作為現(xiàn)場施工材料堆放場地。

同時，在以下部位采取可靠的加強構造措施[2]：（1）與附著支承結構的連接處，采用3層埋件掛座周轉，同時保證2層埋件掛座抱住導軌，埋件采取10.9級高強度受力螺栓，提高抗剪抗拔性能；（2）遇強風天氣或長時間停工狀態(tài)時，采用鋼絲繩將爬模架體與結構進行拉結，防傾、防墜裝置的設置處采用雙扣發(fā)卡，防止震動造成銷軸脫落；（3）爬升吊拉點設置處，吊裝時環(huán)抱主梁，嚴禁吊裝平臺梁，保證吊裝安全；（4）爬模系統(tǒng)平面轉角處因與外伸桁架有交叉，設置鋼管等硬拉結形式與桁架拉結扣緊，進一步加固爬模平面轉角位置；（5）爬模系統(tǒng)斷開處，洞口外邊緣設置槽鋼加固邊框，防止斷開處架體變形。

3.2 剪力墻收縮斜爬技術

通過一個控制臺實現(xiàn)同步整體爬升，爬升時將3個獨立單元組合為一個整體，僅打開轉角處及墻邊架體翻板即可（轉角處架體不做硬性連接）。墻體每次內(nèi)縮≤100 mm時，爬模架體可通過自身斜爬功能爬升通過；如墻體內(nèi)縮＞150 mm時，需連續(xù)設置過渡墊盒，確保每次爬升收縮在150 mm以內(nèi)，使導軌傾斜一個角度向上爬，爬架最大傾角可達5°，墻垛端頭處平臺板分段布置，隨墻體收縮北移逐塊拆除。

4 穿梭電梯井筒爬模安全性分析

本爬模計算包括施工工況計算、爬升工況計算以及停工工況計算。按照現(xiàn)場實際情況，外附平臺的承重三腳架架體布置最大間距3.6 m，單個機位承受最大荷載寬度為4.45 m，上平臺支架布置平均間距3.5 m。計算風速為7級，風速17.1 m/s，計算風速為深圳地區(qū)十年一遇基本風壓，取0.45 kN/m2。本工程安全等級為I級，承載能力極限狀態(tài)計算時，需取結構重要性系數(shù)。

1）防護說明

爬模外防護采用全封閉式鋼板網(wǎng)，透風系數(shù)取0.65；平臺說明：④號平臺為H175型鋼、其余平臺梁為C200型鋼梁，所有平臺板采用45 mm厚帶肋折彎花紋鋼跳板。

2）穩(wěn)定性驗算

強度及穩(wěn)定性計算荷載組合：XSGK+0.9[1.4（SFK1+SWK）]

剛度計算荷載組合：SGK+SFK1+SWK

式中，X為不同工況下的荷載分項系數(shù)；SGK為爬模裝置自重荷載標準值；SFK1為上平臺施工荷載效應標準值；SWK為風荷載效應標準值。

施工工況X取1.2，爬升工況X取1.35，停工工況最穩(wěn)定，可不計算。

經(jīng)計算，爬模外附平臺改裝后穩(wěn)定性符合設計要求。

3）節(jié)點強度驗算

主要驗算架體風荷載、主橫梁埋件支座與端頭板承壓、受力螺栓，取最不利工況計算。

（1）風荷載：

式中，βgz為陣風系數(shù)；μs為風荷載體型系數(shù)；μz為風壓高度系數(shù)變化；ω0為基本風壓，kN/m2。

經(jīng)計算，最大荷載為迎風面1.013 kN/m2。

（2）主橫梁埋件支座與端頭板承壓：

式中，V合為主橫梁端頭板與埋件支座總承壓力；σ為主橫梁端頭板承壓力，N/mm2；NV為主橫梁埋件支座與端頭板所受豎向力，kN；NT為主橫梁埋件支座與端頭板所受水平力，kN；A為主橫梁端頭板與埋件支座的有效承壓面積，mm2。

（3）受力螺栓：

式中，Nv為承載螺栓所承受的剪力，kN；Nvb為承載螺栓的受剪承載力設計值；Nt為承載螺栓所承受的拉力，kN；Ntb為承載螺栓的受拉承載力設計值，kN；Ncb為承載螺栓的受壓承載力設計值。

經(jīng)驗算，各構件受力均符合要求。

5 穿梭電梯井筒爬模架施工流程

5.1 架體安裝施工流程

爬模外附平臺構件生產(chǎn)完成后，與主體構件共同運至現(xiàn)場，外附平臺與原爬模單元分別拼裝，獨立單元安裝完成后，通過工字鋼及螺栓將3個平臺連接成整體，爬模上所有零部件的連接螺栓、銷軸、鎖緊鉤及楔板必須擰緊和鎖定到位，經(jīng)常插、拔的零件要用細鋼絲拴牢。主承力點以上的架體高度為懸臂端，應在爬模正常使用階段將懸臂端的中間位置與結構進行剛性拉接固定，以減少風荷載對架體的影響，拉接水平間距≤3 m。外附平臺與原爬模單元拼裝成整體后，待核心筒結構混凝土強度超過15 MPa時，即可吊裝至核心筒，爬模安裝完畢后，對爬模架體進行加載試驗，以檢驗爬模系統(tǒng)的整體性能，并根據(jù)相關規(guī)范的要求，組織監(jiān)理、專業(yè)公司等相關方（包括負責生產(chǎn)、技術、安全的相關人員），對爬模安裝進行檢查驗收，經(jīng)驗收合格簽字后，方可投入使用。驗收合格后，任何人不得擅自拆改，需局部拆改時，應經(jīng)設計負責人同意，由專業(yè)人員操作。

5.2 斜爬施工流程

架體為傾斜狀態(tài)時，可采用平臺翻板進行防護。架體自身可解決變化截面在150 mm2范圍內(nèi)的墻體收縮，在導軌提升前，應將墊塊加至上層埋件掛座處，導軌提升到位后為傾斜狀態(tài)，后通過調節(jié)架體附墻撐絲桿使架體沿導軌方向傾斜，完成后進行架體爬升作業(yè)，爬升完畢進行上層混凝土澆筑施工，同時預埋正常埋件掛座，不再附加墊塊；二次爬升完畢之后，待二次導軌提升完畢即可將墊塊在架體液壓操作平臺層拆除。爬模提升時，架體上不允許堆放與提升無關的雜物，嚴禁非爬模操作人員上爬模架。爬模提升到位后，按使用狀態(tài)要求進行附著固定。

5.3 外附平臺拆除

結構施工至48層時，圖1中墻①、墻②、墻③、墻④取消，內(nèi)側爬模平臺S1～S3需要現(xiàn)場增補平臺及翻板，既將墻體空出部分補齊平臺梁、跳板及翻板，即可正常繼續(xù)爬升施工。其外附爬模平臺及兩側W3-4、E3-2采用動臂塔吊進行拆除（見圖2）。架體空中拆除后吊運至地面打散后運送出場，其中，外側防護網(wǎng)片重新吊運至塔樓，供拆除外附平臺部分的架體繼續(xù)使用。

6 結語

目前，在超高層施工領域中，爬模施工技術的應用十分廣泛，核心筒穿梭梯爬模平移拆改施工技術有效解決了超高層因剪力墻收縮變化導致的爬模施工降效及成本增加的問題，該技術具有施工便捷、效率高、節(jié)約成本的特點，將核心筒爬模連接成整體，實現(xiàn)整層爬模同步提升，節(jié)約了爬升時間，為類似超高層項目提供了參考。