超高層核心筒模架施工體系選型對比分析

王 怡

(深圳市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站,廣東 深圳 518000)

0 引言

早在20世紀(jì)70年代,歐洲就開始使用爬升模板的施工法來對建筑物進(jìn)行施工,這樣一方面可以避免采用多臺起重器工作,使得工地的施工更具平整性和安全性,另一方面也不同于滿堂支架的辦法,浪費大量的材料和人工拆卸,施工外立面看起來整潔美觀,符合綠色施工的理念[1-3]。

我國的爬模施工的雛形是滑動模板,但是也存在諸多問題,如提升阻力大,設(shè)備著力不合理等缺點[4],因此,隨著高層建筑的發(fā)展和施工工業(yè)化水平不斷提高,逐步衍生出許多科學(xué)的辦法,其中頂升鋼平臺和液壓爬模體系為最常見的兩種辦法[5]。頂升鋼平臺施工是以下面澆筑硬化達(dá)到強度的混凝土為支撐點,利用大噸位的千斤頂頂升鋼平臺而后進(jìn)行施工[6-8],而液壓爬模最主要的特點就是其存在導(dǎo)軌,利用導(dǎo)軌網(wǎng)上升起平臺[9-10]。這兩種方法均可以用在高層建筑的施工過程中,頂升鋼平臺法需要布置多個千斤頂,同時需要合理的頂升次序和合理的力學(xué)計算,防止頂升過程中出現(xiàn)問題,而液壓爬模有導(dǎo)軌的存在,雖然其頂升較方便,但是其對建筑物的形狀適用性較差,一般用于等截面建筑,而頂升鋼平臺的適用性較強。

由上述分析可見這兩種方法均存在其本身的優(yōu)劣勢,但是兩種方法在超高建筑施工過程中的優(yōu)劣勢尚無詳細(xì)的討論和實際的工程案例,因此,結(jié)合深圳某超高建筑實際工程,分析兩種方法同在這一超高層建筑工程中施工的情況,探討這兩種常見的施工方法在超高層建筑的應(yīng)用的優(yōu)缺點和合理性,為以后同類工程中,選擇施工方法提供借鑒和參考。

1 工程概況

本文以深圳龍崗區(qū)某項目為例,該工程項目概況如表1所示。

表1 深圳某項目工程概況

2 某工程液壓爬模體系概況

2.1 爬模架體豎向設(shè)計

ACF125,ZPM100和PS50三種型號被用于某項目的核心筒施工中。筒內(nèi)外均布置有爬模系統(tǒng),其中筒內(nèi)的水平結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行工作,對于筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)達(dá)不到的位置,和豎向結(jié)構(gòu)不能應(yīng)用爬模結(jié)構(gòu)來進(jìn)行施工工序的地方,某項目的解決方法是采用鋁合金模板的方法來進(jìn)行施工作業(yè)。某項目所采用的架體主平臺2.8 m,局部可達(dá)4.3 m。液壓操作平臺寬度至少達(dá)到2.8 m,為了安全起見,平臺距離墻體的結(jié)構(gòu)距離控制在200 mm,起吊平臺寬度為8 m,爬模的總高度達(dá)17.0 m。

液壓爬模主要性能指標(biāo)如表2所示。

表2 爬模體系豎向設(shè)計表

2.2 爬模架體平面設(shè)計

某工程的爬模體系依據(jù)施工組織設(shè)計共有62個機位,其布置情況如表3所示。

表3 機位布置情況表

除了機位的設(shè)置之外,泵站和液壓系統(tǒng)的設(shè)置也是根據(jù)現(xiàn)場和施工設(shè)計來,其中共設(shè)置46套液壓系統(tǒng),同時為了保證施工的安全,井筒防護(hù)屏爬模單獨由3套泵站控制,這3套泵站最多可以同時帶動4套液壓系統(tǒng)。

爬模系統(tǒng)在進(jìn)行爬升作業(yè)時,可以分為3個部分,分段、分塊或者單元整體爬升,在爬模和核心筒之間形成的封閉空間,是該施工方法的安全保障,可以使施工作業(yè)人員避免高空墜落的風(fēng)險,同時也可以消除工人的恐高心里,提高施工的速度和質(zhì)量,為了清楚的展示爬模的整體平面設(shè)計,將其平面圖置于圖1。

3 本工程頂升模架體系概況

根據(jù)本工程特點,核心筒2F—屋面層采用鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升整體鋼平臺模架體系(以下簡稱鋼平臺體系)進(jìn)行施工。鋼平臺體系由鋼平臺系統(tǒng)、腳手架系統(tǒng)、鋼柱爬升系統(tǒng)、筒架支撐系統(tǒng)和鋼大模系統(tǒng)共五部分組成,通過筒架支撐系統(tǒng)與鋼柱爬升系統(tǒng)的交替支撐作用實現(xiàn)爬升,為超高層建筑核心筒施工提供全封閉的作業(yè)空間,見圖2。

3.1 鋼平臺系統(tǒng)

如圖3所示,由于平臺要承擔(dān)施工時其施工層的混凝土結(jié)構(gòu),因此要求系統(tǒng)要有較高的承載力,鋼結(jié)構(gòu)因此被應(yīng)用于頂升系統(tǒng)之中,平臺將延伸到外墻腳手架區(qū)域,如圖3所示。細(xì)看鋼平臺的組成部分,可以分為主梁和次梁,在該項目之中,其主次梁均由400 mm×200 mm×8 mm×13 mm的H型鋼結(jié)構(gòu)組成,保證平臺的支撐。對于本工程來說,整個鋼平臺外邊緣距離核心筒剪力墻內(nèi)壁1 400 mm,本工程鋼平臺初始面積約為835.3 m2。

3.2 腳手架系統(tǒng)

外手腳系統(tǒng)由上3層和下3層組成,其中上3層為模板、鋼筋的存放和施工區(qū)域,下3層主要用于拆模和修整模板,其高度一層為1.9 m,寬度為0.7 m。

內(nèi)腳手系統(tǒng)共6層,頂層高度為2.05 m,其余5層高度為1.90 m/層。內(nèi)掛腳手架每個獨立的井道內(nèi)設(shè)置一部上下樓梯,樓梯寬度600 mm。

3.3 鋼柱爬升系統(tǒng)

本項目的鋼柱爬升系統(tǒng)如圖4所示,為了實現(xiàn)整個工作平臺的整體同步爬升的作用,共設(shè)4臺液壓泵站和26套液壓系統(tǒng),這些系統(tǒng)統(tǒng)一由一套集中的控制系統(tǒng)來控制和調(diào)配;在初始狀態(tài)下,整個鋼平臺只能由導(dǎo)軌立柱來頂升,因此本工程在設(shè)計的時候一共設(shè)置26根導(dǎo)軌立柱,每個導(dǎo)軌立柱設(shè)置2套上下爬升靴,且配置一個頂升的油缸來實現(xiàn)初始的頂升功能,待下層混凝土澆筑完成達(dá)到一定條件后,拆除,開始以完成施工的核心筒混凝土為基礎(chǔ)頂升。

3.4 筒架支撐系統(tǒng)

本工程的筒架支撐系統(tǒng)包括豎向型鋼桿件、橫向型鋼桿件、豎向支撐限位裝置(牛腿)、水平支撐限位裝置(附墻導(dǎo)輪)等,如圖5所示。

4 兩者對比

表4列出了二者的主要對比。

表4 頂升鋼平臺和液壓爬模工藝對比分析表

從表4可以看出,在超高層建筑核心筒的模架支撐體系中,頂升和爬模兩種方法均可以為施工提供一個安全封閉的環(huán)境,但是依據(jù)本項目的實際應(yīng)用效果來看,爬模方法具有一定的局限性,主要體現(xiàn)在:1)爬模體系的承載力較低,不適用于大荷載的情況,且其機位較多,整體性不好。2)導(dǎo)軌的存在使得爬模對于變截面的處理十分困難,因此適用于等截面的情況。3)頂升體系其支撐點要求靈活,可根據(jù)施工速度等需求靈活調(diào)整策略,而爬模體系支撐要求較高,靈活度較低。

在等截面的超高層建筑中,使用兩種方法進(jìn)行施工均可以滿足要求,具體的施工設(shè)計要求等要看現(xiàn)場的實際情況和施工單位等各方的實際情況,但是在復(fù)雜的超高層建筑的施工過程中,鋼平臺頂升法要明顯優(yōu)于液壓爬模系統(tǒng),因此本文推薦在超高層建筑中使用鋼平臺頂升法作為主要的施工方法較為合適。

5 結(jié)語

本工程中,兩棟相同的超高層塔樓采用了兩種不同的模架支撐體系,雖然二者在安全性、適用性各方面均滿足施工需求,但是爬模體系存在一定適用的局限性,因此在高層建筑核心筒中,采用頂升鋼平臺體系較好。