大型公建集成式附著升降腳手架施工技術(shù)研究與應(yīng)用

畢東海，王秉磊，王震震，王守美

（1.濟(jì)南市槐蔭區(qū)工程質(zhì)量與安全中心，山東 濟(jì)南 250000；2.山東平安建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250306）

0 引言

近年來，隨著高層與公共建筑的大量增加，特別是進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，附著式升降腳手架以其具有安全、經(jīng)濟(jì)、可靠性引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。該技術(shù)是在替代傳統(tǒng)落地腳手架基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)與發(fā)展的一種新技術(shù)，其特點(diǎn)是可重復(fù)利用、安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、可循環(huán)再利用，因而經(jīng)濟(jì)效益顯著，近年來在大型公共建筑中被逐漸推廣應(yīng)用。該技術(shù)廣泛適用于層高標(biāo)準(zhǔn)、建筑外立面造型規(guī)則的主體結(jié)構(gòu)施工，本文通過對(duì)具體工程應(yīng)用案例的分析，對(duì)附著式升降腳手架技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，旨在為今后大規(guī)模推廣應(yīng)用該技術(shù)提供參考。

1 工程概況

臘山復(fù)利廣場(chǎng)酒店工程位于濟(jì)南市槐蔭區(qū)臘山街道魏華西路以南，臘山西路以東，地上建筑面積 21 804.57 m2，地上 21 層，建筑層高 3.3 m，建筑物總高 78.3 m，酒店所在商業(yè)辦公區(qū)域，地下 2 層，負(fù)一層層高 5.3 m，負(fù)二層層高 3.7 m，該地塊地下建筑面積18 115.34 m2，該建筑物結(jié)構(gòu)形式為：框架核心筒結(jié)構(gòu)，于 2021 年 1 月開工建設(shè)，已于 2022 年 12 月竣工。

本工程在主體結(jié)構(gòu) 5 層采用了附著式升降腳手架設(shè)計(jì)體系（以下簡(jiǎn)稱“爬架”），其由外架結(jié)構(gòu)、電動(dòng)整體提升設(shè)備、隨墻支撐結(jié)構(gòu)、防墜保護(hù)裝置等部分構(gòu)成。爬架設(shè)計(jì)全高 15.3 m，因爬架搭設(shè)高度在 5 層，搭設(shè)鋼管平臺(tái)已超規(guī)范，故在 5 層底部改用 18 # 工字鋼搭設(shè)懸挑平臺(tái)，工字鋼外出距墻面≥1.4 m，間距≤1.5 m，然后吊裝至平臺(tái)上進(jìn)行整體連接，完成架體組裝，共計(jì)分 4 次進(jìn)行吊裝，同時(shí)采用鋼管臨時(shí)拉結(jié)，防止架體位移，為防護(hù)平臺(tái)提供了結(jié)構(gòu)附著點(diǎn)。

該建筑物外形為矩形布局，高度方向垂直統(tǒng)一，適合爬架設(shè)計(jì)使用管理規(guī)定［1］，由于其防護(hù)效果安全可靠，組裝構(gòu)件類別少，節(jié)省了大量鋼管和扣件租賃費(fèi)、運(yùn)輸、損耗費(fèi)用，符合低碳減排、綠色施工的發(fā)展理念。

2 技術(shù)特點(diǎn)

附著式升降腳手架主要是通過建筑物主體結(jié)構(gòu)外部預(yù)埋件，安裝固定外墻支座，并在豎向位置安裝兩個(gè)限位卸荷裝置，通過計(jì)算機(jī)整體控制提升外架體，該外腳手架具有防墜、防傾功能，如圖1、圖2 所示。

圖1 爬架提升系統(tǒng)

圖2 爬架計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

該爬架系統(tǒng)由于組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)的架體系統(tǒng)所有鋼構(gòu)件均可回收再利用，與懸挑工字鋼腳手架相比，節(jié)約每 6 層一懸挑的預(yù)埋鋼板及錨固筋的一次性投入材料費(fèi)、人工費(fèi)等相關(guān)費(fèi)用，由于可重復(fù)利用且周轉(zhuǎn)次數(shù)多，現(xiàn)場(chǎng)不產(chǎn)生垃圾，綠色文明施工效果顯著。

集成式升降腳手架［2］按現(xiàn)場(chǎng)流水段布局，由框架體、計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)、附墻件、防墜落、防傾覆等裝置組成，特點(diǎn)如下。

1）腳手架標(biāo)準(zhǔn)拼裝節(jié)，通常在工地現(xiàn)場(chǎng)組裝成型，能夠?qū)崿F(xiàn)工具化安拆，大量節(jié)約了傳統(tǒng)落地式腳手架的租賃費(fèi)。

2）架體連接牢固可靠，由于采用螺栓連接，安拆更迅捷方便，減少了現(xiàn)場(chǎng)的工作量。

3）電動(dòng)機(jī)提升系統(tǒng)利用偏心重力原理，如遇突然下墜，偏心擺塊能迅速卡死導(dǎo)軌，避免墜落事故發(fā)生且該系統(tǒng)使用周期長、維護(hù)成本低。

4）計(jì)算機(jī)控制升降系統(tǒng)，能同步控制架體的升降，且在架體荷載超載 10 % 時(shí)能及時(shí)報(bào)警，提醒安裝操作人員注意，可有效防止安全事故。

5）由于架體是全封閉，防止了樓體作業(yè)人員拋物、墜物隱患，同時(shí)外圍護(hù)鋼板網(wǎng)能有效防止樓體內(nèi)灰塵向外界擴(kuò)散，安全文明度高。

6）該腳手架依靠電動(dòng)系統(tǒng)升降，減輕了工人勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，施工速度快，促進(jìn)了施工技術(shù)的進(jìn)步。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程（見圖3）

圖3 施工工藝流程

3.2 操作要點(diǎn)

綜合考慮本公共建筑的平面布局特點(diǎn)，依據(jù)建筑物提升高度要求及在施工工程中需承受的荷載等因素，共計(jì)布設(shè) 28 榀爬架，每榀架體均采用電動(dòng)整體同步方式進(jìn)行提升。

3.2.1 架體組裝

1）組裝前應(yīng)對(duì)所有操作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全交底。

2）集成式升降腳手架［3］安裝前，應(yīng)對(duì)所有架體配件進(jìn)行檢查驗(yàn)收，確保合格。

3）首先在地面進(jìn)行主框架平臺(tái)搭設(shè)，安裝步驟如下：搭設(shè)架體立桿→安裝底部框架→安裝底部水平桿件→安裝底部斜拉桿→安裝架體軌道，如圖4、圖5 所示。

圖4 架體安裝平臺(tái)圖

圖5 架體組裝現(xiàn)場(chǎng)圖

4）在已硬化的靠近建筑物的現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域，將架體與附著固定裝置進(jìn)行連接，并固定安裝好架體外側(cè)鋼絲防護(hù)網(wǎng)，安裝下提升支座、行程小車及頂撐及防墜器等，組裝相鄰架體之間的余下部分桿件，并將相鄰機(jī)位連接成整體。

5）防護(hù)構(gòu)件的組裝。在已安裝好的架體防護(hù)構(gòu)件的技術(shù)上，后續(xù)防護(hù)構(gòu)件每層均統(tǒng)一使用鋼法蘭盤螺栓連接，每層結(jié)束后，要對(duì)螺栓全部檢查并預(yù)緊，并涂油養(yǎng)護(hù)。

6）離墻防護(hù)的制作。在底部采用 200 mm 的花紋鋼板制作翻板，翻板與底部懸挑板通過軸銷連接，翻板制作安裝完成后，要達(dá)到與建筑物之間無縫隙，且能自如翻轉(zhuǎn)。

3.2.2 提升機(jī)構(gòu)的安裝

1）提升機(jī)構(gòu)安裝。在主框架軌道上節(jié)安裝提升鏈條轉(zhuǎn)換件，在提升支座上安裝設(shè)備提升件，并與提升支座固定好。

2）電路鋪設(shè)。主電源與電控柜的連接處設(shè)置分電箱，分電箱內(nèi)設(shè)置分控開關(guān)及過流保護(hù)器，電控柜同時(shí)控制 25 臺(tái)電動(dòng)葫蘆，主電源線、分線均采用三相五線電纜線。

3）提升系統(tǒng)安裝。通過傳感器與電動(dòng)葫蘆掛鉤連接固定，安裝好后，預(yù)緊提升設(shè)備鏈條，保證荷載有效傳遞至提升支座上。

3.2.3 集成式腳手架的升降

1）架體平臺(tái)組裝完成后，經(jīng)自檢合格后由建設(shè)單位組織監(jiān)理、總承包單位工程技術(shù)人員等相關(guān)人員進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方可進(jìn)入正常使用。

架體升降流程圖如圖6 所示。

圖6 架體升降流程圖

2）提升前準(zhǔn)備。首先對(duì)導(dǎo)軌上、附墻支座處混凝土全面清理，同時(shí)檢查各系統(tǒng)電器開關(guān)箱確保運(yùn)行正常，必須保證電動(dòng)葫蘆不得有扭鏈、咬鏈和翻鏈現(xiàn)象。

3）架體的升降。準(zhǔn)備工作完成后，先進(jìn)行初步提升，如提升正常，方可后續(xù)提升到位，否則要進(jìn)行故障檢查，分析原因無誤后，方可再次提升，再次提升需注意導(dǎo)軌垂直度，提升到位后，及時(shí)安裝固定軸銷，并將密封板全數(shù)封閉好，方可進(jìn)行卸荷工作，如圖7 所示。

圖7 升降后投入使用流程圖

3.2.4 集成式升降腳手架的拆除

為確保安全可靠而又快速地拆除集成式升降腳手架，按以下程序拆除架體。

1）設(shè)置警戒區(qū)域。在架體拆除下方拉出警戒線，指派專人進(jìn)行看護(hù)，嚴(yán)禁無關(guān)人員入場(chǎng)。

2）拆除附著升降腳手架的準(zhǔn)備工作。①對(duì)拆除作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，并明確責(zé)任分工；②所有架上作業(yè)人員，必須正確佩戴安全帽，系好安全帶，穿防滑鞋，在整個(gè)拆除過程中，要隨時(shí)將零散工具或材料及時(shí)裝袋并吊離現(xiàn)場(chǎng)；③卸除所有使用荷載，并清除架體上的所有雜物及建筑垃圾，在拆除架體地面離建筑物 15 m 位置設(shè)置警戒區(qū)，準(zhǔn)備好拆架工具，架子利用塔吊向上提升時(shí)，整個(gè)架子上嚴(yán)禁站有人員。

3）集成式升降腳手架架體拆除。①升降架空中拆除過程為從上向下依次拆除，首先拆除最上面的小上節(jié)，高度為 1.7 m，拆除時(shí)連續(xù)跨數(shù)不超過 3 跨，防止架體吊裝超重；②斷開時(shí)必須先將提前設(shè)置好的獨(dú)立分片先用塔吊垂直拉緊，同時(shí)確保鋼絲繩受力均勻，吊點(diǎn)位置要適當(dāng)，確保塔吊將單片架體吊起時(shí)能保持平衡，在架體脫離建筑物時(shí)，塔吊吊裝作業(yè)要緩慢，落地部件要及時(shí)清理?xiàng)U件表面，分類放置，做防銹處理；③拆除時(shí)，遇到六級(jí)以上大風(fēng)、下大雨、大霧等惡劣天氣時(shí)停止戶外拆除工作；④拆除后的所有構(gòu)件要及時(shí)進(jìn)行防銹處理并轉(zhuǎn)運(yùn)至倉庫內(nèi)，以備后續(xù)工地使用。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量制度措施

1）依據(jù)《YKJ-01 型集成式升降腳手架安全技術(shù)操作規(guī)程》對(duì)升降架的設(shè)計(jì)、制造、使用各個(gè)環(huán)節(jié)的安全性、適用性，進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

2）在集成式升降腳手架的組裝、使用中，有針對(duì)性地實(shí)行各級(jí)、各階段的檢查，在自檢驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上，再報(bào)監(jiān)理及業(yè)主單位復(fù)查，驗(yàn)收合格后，下達(dá)升降許可證，每次升降，均由現(xiàn)場(chǎng)總指揮負(fù)責(zé)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)其余作業(yè)人員均責(zé)任到位，并落實(shí)嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度。

4.2 附著式集成升降腳手架的質(zhì)量控制要求（見表1）

表1 附著式集成升降腳手架質(zhì)量要求

5 環(huán)保措施

1）在附著式整體升降腳手架上，垃圾每日及時(shí)清理，垃圾存放到指定容器，做到專人管理，統(tǒng)一清運(yùn)。

2）施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)盡量選用噪聲小的機(jī)械設(shè)備，確保周邊居民正常的工作與休息環(huán)境。

3）施工現(xiàn)場(chǎng)的施工光源要設(shè)置防光罩，避免對(duì)周邊居民區(qū)造成光污染。

4）教育施工作業(yè)人員提高環(huán)保意識(shí)，不人為制造噪聲，做到文明施工。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

1）施工速度快，架體提升速度為 1～2 h/層，不占用塔吊使用時(shí)間，施工速度可達(dá) 2～3 層/月。

2）可有效減少垂直運(yùn)輸設(shè)備租賃費(fèi)和運(yùn)輸設(shè)備的臺(tái)班費(fèi)。

3）節(jié)約材料，以懸挑工字鋼與集成式升降腳手架經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比為例，懸挑架錨固端長度不小于懸挑長度的 2 倍計(jì)算，長度為 2×1.32 m=2.64 m，工字鋼 20a@1.4 m，該建筑物周長L=（42.7+29.1）×2=143.6 m，L÷1.4 m 間距，共計(jì)需 103 根，工字鋼總重G=103 根×2.64 m×27.9 kg/m=7 586.57 kg=7.59 t，租賃費(fèi)按重量為：500 元/t，租賃費(fèi)總計(jì)：7.59 t×500 元/t =3 795 元。

懸挑腳手架人工安拆費(fèi)、塔吊機(jī)械費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、附屬鋼絲繩費(fèi)，共計(jì) 30 萬元。

預(yù)埋件尺寸：200 mm×100 mm×10 mm，每根工字 鋼懸挑梁用 3 塊固定，每層共計(jì) 103×3=309 塊，由于懸挑工字鋼按 6 層一懸挑計(jì)算，共需埋設(shè) 3 層，共計(jì) 927 塊，總重約 927×0.2 m×0.1 m×0.01 m×7.8 kg/m3= 1.45 t，預(yù)埋件總費(fèi)用：1.45 t×4 500 元/t=0.65 萬元。

工期：15 d/層，總工期：D=16 層×15 d/層=240 d，總計(jì)費(fèi)用：3 795 元/d×240 d+30 萬元+0.65 萬元=121.7 萬元。

整體提升腳手架從 5 層開始提升，共計(jì)提升 16～ 21 層。

每層面積S=42.7 m×29.1 m=1 242.6 m2。整體提升腳手架經(jīng)綜合測(cè)算造價(jià)為：38 元/m2。

費(fèi) 用總計(jì)：16 層×12 42.6 m2/層×38 元/m2=75.5 萬元。

與懸挑腳手架相比，節(jié)約費(fèi)用：121.7 萬元-75.5 萬元=46.2 萬元。

4）建筑物結(jié)構(gòu)垂直度能有效控制在 1/4 000 之內(nèi)，可以有效減少外墻保溫漿料及膩?zhàn)用鎸雍穸取?/p>

5）架體實(shí)現(xiàn)了工廠預(yù)制化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、可循環(huán)再利用的目標(biāo)，由于實(shí)現(xiàn)了工具化安拆，大幅度降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度及人工安拆費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

7 結(jié)語

實(shí)踐表明，集成附著式升降腳手架由于自身具有防墜落、防傾覆的性能設(shè)計(jì)，擁有無線遙控控制裝置，使提升架體精確可靠，且在架體出現(xiàn)承載力超重或動(dòng)力失效等情況下，能迅速鎖死導(dǎo)軌，并及時(shí)報(bào)警與停機(jī)，從而避免了高空墜落事故的發(fā)生，加之采用工廠化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與制作，工地現(xiàn)場(chǎng)僅是拼裝作業(yè)，因而周轉(zhuǎn)次數(shù)多，能減少一次性資金投入，因而給企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，值得大力推廣與應(yīng)用，市場(chǎng)前景光明遠(yuǎn)大。Q