外墻整體爬升腳手架應(yīng)用于高層建筑施工中的研究

押騰飛，李大貴，馮濤，張熠

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 101101)

1 引言

現(xiàn)代城市為了提高土地資源利用率，在開發(fā)建筑項目時，基本都會選擇高層、超高層建筑。自20世紀(jì)90年代初開始，在傳統(tǒng)挑梁式、互爬式、套管式腳手架的基礎(chǔ)上，為滿足高層建筑的施工建設(shè)需要，逐漸升級成了具有升降功能的腳手架。這類腳手架的特點(diǎn)在于： 能夠節(jié)約材料，無須反復(fù)安裝及拆卸，可大幅度提高施工效率及施工安全性。幾種傳統(tǒng)腳手架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖1所示。本文以某高層建筑工程為例，圍繞一種相較于常規(guī)升降腳手架，優(yōu)勢更加明顯的外墻整體爬升腳手架的設(shè)計、施工現(xiàn)場應(yīng)用布置效果展開分析。

2 某高層建筑工程概況

某城市開發(fā)的建筑工程項目是住宅小區(qū)項目，項目總占地面積達(dá)到8.463×104km2，總建筑面積達(dá)到3.38×105km2。項目共分為3 期，擬建造18 棟25～27 層的高層建筑。所有高層建筑均搭配2 層地下室，結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)。

3 外墻整體爬升腳手架的設(shè)計及應(yīng)用

3.1 外墻整體爬升腳手架的基本構(gòu)造

本文研究的這種外墻整體爬升腳手架主要由爬升結(jié)構(gòu)、電源動力系統(tǒng)、防墜落系統(tǒng)、爬架系統(tǒng)、縱向主框架、底部承載桁架、荷載預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成[1]。側(cè)面效果如圖2所示。每一個子系統(tǒng)的作用分別為：(1）爬升結(jié)構(gòu)主要由供腳手架升降的導(dǎo)軌組成，用于控制腳手架的縱向移動；(2）電源動力系統(tǒng)主要為整個腳手架系統(tǒng)提供動力；(3）防墜落系統(tǒng)顧名思義，在腳手架因故出現(xiàn)問題，存在異常下落的趨勢時及時啟動，對腳手架主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行“托住”，防止其下落；(4）爬架系統(tǒng)、縱向主框架、底部承載桁架共同構(gòu)成搭載人、工具、材料的運(yùn)輸空間；(5）荷載預(yù)警系統(tǒng)是指在腳手架的裝載運(yùn)輸空間承受的載荷即將超過或已經(jīng)超過額定荷載量時，會發(fā)出預(yù)警信息，類似于電梯的“超載提示”。這種外墻整體爬升腳手架的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 外墻整體爬升腳手架主要技術(shù)指標(biāo)一覽表

3.2 外墻整體爬升腳手架的基本升降控制原理

這種外墻整體爬升腳手架的升降控制原理為：

第一，提升機(jī)構(gòu)必須布置在建筑物結(jié)構(gòu)的四周，安裝人員應(yīng)該使用穿墻螺桿，將連墻掛板安裝在結(jié)構(gòu)剪力墻之上[2]。如果結(jié)構(gòu)剪力墻的位置并不理想，則可退而求其次，選擇足以承受腳手架最大載荷的建筑梁體之上。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)由預(yù)先設(shè)置在連墻掛板之上的可調(diào)和拉桿對導(dǎo)軌進(jìn)行垂直固定。

第二，針對腳手架架體進(jìn)行設(shè)置時，應(yīng)該在導(dǎo)輪組的支持下，將導(dǎo)軌首先采用“攀附”的方式，在建筑物的外側(cè)選擇合適位置完成安裝。在完成上述作業(yè)之后，可以提升電動葫蘆，待該裝置通過提升掛座之后，固定安裝在導(dǎo)軌的合適位置之上。

第三，在具體安裝期間，施工人員應(yīng)該全面加強(qiáng)對施工現(xiàn)場實(shí)際情況的觀察，確保所有機(jī)位都能夠通過防墜落裝置以及限位鎖，之后基于上、下各兩道，共計4 根保險鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)與建筑物之間的固定。

第四，控制腳手架升降時，用于“提升”作業(yè)的鋼絲繩應(yīng)該穿過提升滑輪的組件 (提升底座）連接在提升底座之上的掛鉤，之后施加應(yīng)力，確定“吃力”且“預(yù)緊”之后，施工人員可對限位鎖以及保險鋼絲繩進(jìn)行拆除。

第五，使用中央控制柜，對已經(jīng)設(shè)置在每個機(jī)位上的電動葫蘆進(jìn)行操縱，控制所有電動葫蘆保持同等的升降高度。

第六，將整體爬升腳手架移動到目標(biāo)位置之后，控制人員需要對腳手架進(jìn)行臨時固定，之后將導(dǎo)軌以及提升底座安裝在上一層或下一層之上。具體安裝在哪一層應(yīng)該根據(jù)下一次升降的目標(biāo)決定，這是因為整體爬升腳手架雖然具備在建筑外墻的上下移動功能，但與升降電梯之間的功能區(qū)別極大，為保證施工作業(yè)安全，每一次的升降都應(yīng)提前做好準(zhǔn)備?？傮w而言，根據(jù)上述內(nèi)容，外墻整體爬升腳手架便能夠在導(dǎo)輪組的活動范圍內(nèi)，由控制人員控制腳手架，在導(dǎo)軌覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行緩慢的升降運(yùn)動。

3.3 外墻整體爬升腳手架的安裝流程

具體的安裝流程如下：(1）在建筑標(biāo)準(zhǔn)層選擇合適位置搭設(shè)腳手架載荷裝置、安裝平臺，之后將滑輪組件擺放在特定位置。(2）進(jìn)行第一根導(dǎo)軌的安裝，之后對縱向框架、水平桁架進(jìn)行第一步組織[3]。(3）根據(jù)施工進(jìn)展情況，完成對導(dǎo)軌的安裝及架體的搭設(shè)。(4）進(jìn)行操作層腳手板的鋪設(shè)，之后在架體的外側(cè)使用密目安全網(wǎng)(主要作用為：在建筑工程施工現(xiàn)場出現(xiàn)意外情況而導(dǎo)致有物體從高處墜落時，提供緩沖作用力，減小沖擊作用力），實(shí)現(xiàn)對架體的全面封閉。(5）進(jìn)行斜拉鋼絲繩的安裝，之后將掛座提高到合適位置，然后再執(zhí)行掛電動葫蘆及預(yù)緊作業(yè)。(6）對已經(jīng)完成安裝的外墻整體爬升腳手架各處裝置及其所處位置等進(jìn)行檢查，驗收通過后可進(jìn)行第一次升降試運(yùn)行，確認(rèn)無誤后可正式運(yùn)行。將腳手架升降至目標(biāo)位置之后，需要在提升滑輪組件的下方扣搭吊籃，之后即可正常使用腳手架。

3.4 外墻整體爬升腳手架升降過程中的技術(shù)性控制要素

1）升降準(zhǔn)備階段：施工人員應(yīng)該對所有螺栓是否緊固進(jìn)行檢查，在完成電動葫蘆的安裝、預(yù)緊作業(yè)之后，同樣需要檢查。待上述作業(yè)結(jié)果均無問題之后(需檢驗承載是否達(dá)到預(yù)定要求），方可對限位鎖以及斜拉鋼絲繩進(jìn)行拆除。

2）腳手架架體升降期間：控制人員需要在同時段進(jìn)行檢查，主要觀察各個構(gòu)件是否保持穩(wěn)固狀態(tài)，腳手架架體無論是上升還是下降，都應(yīng)注意傾聽是否有異常聲響。如果在升降過程中發(fā)現(xiàn)存在上述問題，則應(yīng)及時暫停升降，待排除各項問題后方可重新起降。在升降過程中，還應(yīng)重點(diǎn)觀察所有位置的動作是否能夠保持同步性。

3）腳手架升降到位后的下一次升降作業(yè)相關(guān)安裝作業(yè)：(1）技術(shù)人員應(yīng)該首先對4 根斜拉鋼絲繩進(jìn)行安裝；(2）應(yīng)進(jìn)行限位鎖的安裝；(3）對升降葫蘆進(jìn)行拆除，之后進(jìn)行檢查，確認(rèn)無問題后可正常使用。

4 外墻整體爬升腳手架應(yīng)用于高層建筑施工時的注意事項

外墻整體爬升腳手架應(yīng)用于高層建筑時的防護(hù)設(shè)計為：

1）為了保證腳手架的應(yīng)用安全，需要在架體上鋪滿竹笆，可以全面提高施工安全性，降低施工操作難度。

2）本文介紹的腳手架底層結(jié)構(gòu)由提升機(jī)構(gòu)、承受水平荷載的桁架兩種裝置經(jīng)由螺栓連接而成?；诖?，為了提高水平桁架的安全性，需要在其上依次鋪設(shè)平網(wǎng)及密目安全網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，每間隔30 cm 便需要鋪設(shè)一根長度達(dá)到1.2 m 的長木方，之后使用8#鐵絲進(jìn)行綁扎(牢固度必須通過驗收）。在完成上述作業(yè)之后，施工人員還應(yīng)在木方之上鋪設(shè)多層木板，之后使用釘子等工具進(jìn)行牢固作業(yè)，務(wù)必保證多層木板與架體之間的寬度是相同的。腳手架與建筑外墻之間必須設(shè)置隔離防護(hù)裝置——可以多層板作為主要工具，根據(jù)建筑樓層的外形情況，制備成“翻板”，之后將翻板與腳手架進(jìn)行連接(使用的工具可以是鉸鏈）。除此之外，還需在腳手架架體與樓層之間鋪設(shè)厚度達(dá)到50 cm 的防護(hù)網(wǎng)。完成該項作業(yè)之后，考慮到已經(jīng)完成封閉作業(yè)的腳手架架體與建筑外墻之間存在一定的間隙，為避免腳手架的升降以及其他施工作業(yè)受到影響，需要將防護(hù)網(wǎng)的內(nèi)外兩側(cè)分別與樓層、腳手架架構(gòu)進(jìn)行固定。按照上述方式完成建筑外墻整體爬升腳手架的防護(hù)設(shè)置之后，會從根本上避免施工人員及建筑材料、工具等從腳手架的內(nèi)側(cè)掉落(空隙已經(jīng)被完全堵死，不會發(fā)生內(nèi)側(cè)不慎踩空的情況）。

5 結(jié)果比對分析

為探究高層建筑外墻整體爬升腳手架應(yīng)用后的實(shí)際效果，筆者查閱建筑規(guī)模、工程量、建筑結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)及建筑層數(shù)大致相當(dāng)?shù)珣?yīng)用其他腳手架的工程案例，具體參數(shù)及評估結(jié)果如表2所示?？傻贸龅慕Y(jié)論為：外墻整體爬升腳手架應(yīng)用于高層建筑施工期間，其鋼管用量、扣件用量、安全網(wǎng)用量、竹笆用量、塔機(jī)使用時間、搭設(shè)次數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的落地式腳手架以及懸挑式腳手架，施工安全性更高、現(xiàn)場管理難度更低、管理效果更好。

表2 高層建筑外墻整體爬升腳手架施工現(xiàn)場效果與其他腳手架效果對比