爬架在建筑工程施工中的應(yīng)用

周 杰, 馬 劍 平, 張 雪 健

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司, 四川 成都 610036)

1 概 述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,特別是近年來(lái)城市化建設(shè)的規(guī)模得到了空前大發(fā)展,使我國(guó)高層及超高層建筑業(yè)得到了前所未有的的巨大發(fā)展,高層建筑的工程量越來(lái)越大。而在傳統(tǒng)落地式腳手架的使用上也呈現(xiàn)出用量大、費(fèi)用高、使用時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn),特別是近年來(lái)一些傳統(tǒng)的腳手架,如滿高外腳手架因其耗時(shí)、耗工、耗材以及安全系數(shù)低及不經(jīng)濟(jì)等因素已不適用于現(xiàn)代的高層建筑施工,取而代之的是一種新型并廣為推用的新型材料——附著式升降腳手架(爬架)。根據(jù)其驅(qū)動(dòng)源可以劃分為幾種主導(dǎo)類型:液壓型、電力驅(qū)動(dòng)型和人力手拉型。這些設(shè)備通常用于大型高層住宅樓項(xiàng)目建設(shè)中,它們能夠向上或向下移動(dòng)并適應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)環(huán)境。這一新型材料徹底改革了傳統(tǒng)的外部支撐方法,其具有的優(yōu)點(diǎn)首先是無(wú)需頻繁更換架子;其次避免了拆除與安裝過(guò)程重復(fù)出現(xiàn),一次組裝后即能用至施工完成;最后,由于沒有對(duì)構(gòu)建的高度設(shè)限,使得其使用者在大大節(jié)約了成本資源的同時(shí)減少了勞動(dòng)力和建材的使用量。從安全角度說(shuō),相較于傳統(tǒng)落地式腳手架其也有很大程度的改觀,讓原本需要站在高位的工作變成了高度適宜的工作,將懸空作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧荏w內(nèi)的封閉作業(yè);其相較于落地式腳手架具有更多的優(yōu)點(diǎn),如更經(jīng)濟(jì)、安全、便捷等。這項(xiàng)新型工藝已經(jīng)通過(guò)實(shí)際的市場(chǎng)實(shí)踐,證明了其確實(shí)具備高效利用有限物資的效果,而在高層建筑建設(shè)過(guò)程中被廣泛推廣使用。筆者將爬架作為討論對(duì)象,研析了該工藝在高層建筑施工中的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程,旨在更快、更好地推動(dòng)其在高層建筑施工中的運(yùn)用和發(fā)展。

2 爬架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 爬架的結(jié)構(gòu)

作為一種依靠自身具有的提升設(shè)備、附著在工程結(jié)構(gòu)上且具有沿著工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行升降操作的屬性,爬架主要由架體板、附著支承結(jié)構(gòu)、提升機(jī)械和裝置、安全裝置和控制系統(tǒng)等幾個(gè)系統(tǒng)組成。

(1)架體板。架體板主要由垂直主框架、水平梁和板組成。其中垂直主框架不僅為架體的邊緣構(gòu)件,同時(shí)也與附著支撐結(jié)構(gòu)相連。帶導(dǎo)軌架體的導(dǎo)軌一般均設(shè)計(jì)為豎向主框架的內(nèi)側(cè)立桿,其主要的垂直主框架可以是單片框架,也可以是由兩個(gè)片式構(gòu)成的格構(gòu)柱式,由兩個(gè)片式構(gòu)成的格構(gòu)柱式通常在采用挑梁懸掛架體的升降腳手架中使用。水平梁架通過(guò)挑架設(shè)置在底部,其為提高架體整體性和剛度的關(guān)鍵。

(2)附著支承結(jié)構(gòu)。附著支承的形式雖然很多,但其基本構(gòu)造卻只有挑梁、拉桿、導(dǎo)軌、導(dǎo)座(或支座、錨固件)和套框(管)等5種,需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況組合使用。為了保證架體在上升或下降時(shí)能夠保持穩(wěn)定,避免晃動(dòng)并抵擋傾覆的影響其需要滿足以下兩個(gè)條件:

①架體在任何狀態(tài)(使用、上升或下降)下,與工程結(jié)構(gòu)之間必須有不少于2處附著支承點(diǎn);

②必須設(shè)置防傾裝置,即在采用非導(dǎo)軌或非導(dǎo)座附著方式(其導(dǎo)軌或?qū)ё绕鹬С泻蛯?dǎo)向作用,也起防傾作用)時(shí),必須另外附設(shè)防傾導(dǎo)桿。而挑梁式和吊拉式附著支承構(gòu)造在加設(shè)防傾導(dǎo)軌后即變成挑軌式和吊軌式。

(3)提升裝置。提升機(jī)構(gòu)取決于提升設(shè)備,在全體結(jié)構(gòu)施工時(shí),每層混凝土墻或梁上需預(yù)留Φ40螺栓孔,并在模板拆除后對(duì)孔洞進(jìn)行清理以確保螺栓能夠順利穿過(guò)[1]。待穿墻螺栓固定好后方可安裝提升設(shè)備,其共分為吊升、頂升和爬升3種:

①吊升。在挑梁架(或?qū)к?、?dǎo)座、套管架等)掛置電動(dòng)葫蘆或手動(dòng)葫蘆時(shí),以鏈條或拉桿吊起(豎向或斜向)架體、實(shí)際沿導(dǎo)軌進(jìn)行滑動(dòng)吊升。提升設(shè)備為小型卷?yè)P(yáng)機(jī)時(shí)采用鋼絲繩、經(jīng)導(dǎo)向滑輪實(shí)現(xiàn)對(duì)架體的吊升。

②頂升。通過(guò)液壓缸活塞桿的伸長(zhǎng)使導(dǎo)軌上升并帶動(dòng)架體上升。

③爬升。其上下爬升箱帶著架體沿導(dǎo)軌自動(dòng)向上爬升。

提升機(jī)構(gòu)和設(shè)備應(yīng)確保處于完好狀況且應(yīng)工作可靠、動(dòng)作穩(wěn)定。

(4)安全裝置和控制系統(tǒng)。附著式升降腳手架的安全設(shè)備包含防墜和防傾裝置。對(duì)于防傾裝置,使用的是防傾導(dǎo)軌及其配套設(shè)施,以用于保持框架的橫向位移及穩(wěn)定性;而對(duì)于防墜設(shè)備,即能夠迅速反應(yīng)并有效阻止框架下落的設(shè)備,也就是當(dāng)因鏈條斷裂等問(wèn)題導(dǎo)致框架掉落后其會(huì)立刻啟動(dòng),并在防墜桿等支撐構(gòu)件的支持下將架體制停;防墜裝置的制動(dòng)包括棘輪棘爪、楔塊斜面自鎖、摩擦輪斜面自鎖、楔塊套管、偏心凸輪、擺針等多種類型,一般都能達(dá)到制停的要求。

2.2 爬架的安全技術(shù)要求

在實(shí)施爬架裝設(shè)、提升和拆卸之前,均需制定專門的施工專項(xiàng)方案,并按工程設(shè)計(jì)需求和方案要求安排專業(yè)技術(shù)人員和操作人員進(jìn)行技術(shù)、安全交底和相關(guān)培訓(xùn)。在爬架使用期間,其所用的測(cè)量?jī)x器必需定期進(jìn)行質(zhì)量檢查。當(dāng)遇到六級(jí)以上的風(fēng)力、降雨、暴雪或濃霧等極端氣候條件時(shí),嚴(yán)禁施工人員攀登到爬架上作業(yè);如果遇到六級(jí)以上的強(qiáng)風(fēng),還需預(yù)先采取適當(dāng)?shù)陌踩珡?qiáng)化手段或其他緊急應(yīng)對(duì)策略,同時(shí)將所有的用于建設(shè)的活動(dòng)負(fù)載從架子上移走。夜晚不允許進(jìn)行爬架的升降作業(yè)。在爬架施工作業(yè)區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置防雷裝置。在整個(gè)爬架的安裝、上升、下降以及拆卸過(guò)程中,均需在操作區(qū)域和防墜落半徑內(nèi)設(shè)立安全警示。對(duì)于整體式爬架而言,建筑工地應(yīng)當(dāng)提供足夠的通信設(shè)施以便于溝通交流。在整段爬架使用期間,工作人員務(wù)必遵循目前正在實(shí)行的《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ 80-2016)、《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》[80]建工勞字第24號(hào)等相關(guān)條款的規(guī)定。對(duì)于從事各種職業(yè)的人員均需指定下來(lái),而且需要依照相關(guān)的法規(guī)持有相應(yīng)的證書方可以開始工作。爬架施工的供電系統(tǒng)必須滿足現(xiàn)行的《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》JQJ 146-2018要求。液壓升降機(jī)械、液壓控制臺(tái)、配電箱、防跌落保護(hù)設(shè)備等均需設(shè)置防水、防砸等保護(hù)措施。液壓控制臺(tái)一定要由專業(yè)操作員操作,同時(shí)亦需確保其具有相應(yīng)的安全防備措施,以避免無(wú)關(guān)人員私自使用。若爬架的使用時(shí)間已經(jīng)超出30個(gè)月或連續(xù)停留的時(shí)間達(dá)到10個(gè)月時(shí)則必須將其拆除。

2.3 爬架的質(zhì)量保證措施

對(duì)于高層建筑施工中的爬架使用,首先應(yīng)當(dāng)注意的是其封閉性。若要保證爬架的施工安全,就需要在架體之間留有一些空間,這樣既能使爬架的施工安全性提高,同時(shí)亦能夠保護(hù)其中的薄弱環(huán)節(jié)。爬架的操作需要綜合考慮,然后選擇出最合適的防護(hù)措施,提升爬架時(shí)一定要保證架體完全封閉;其次,在其安裝、使用過(guò)程中,一定要注意嚴(yán)格控制導(dǎo)軌和導(dǎo)向架的質(zhì)量,因?yàn)閷?dǎo)向架是通過(guò)承重銷的嵌入固定在導(dǎo)軌上的,以防止出現(xiàn)安全事故。爬架滑升時(shí),一定要適當(dāng)利用單缸的升降動(dòng)作并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,從而使架體不會(huì)產(chǎn)生傾斜,防止出現(xiàn)施工安全問(wèn)題;最后,對(duì)于施工質(zhì)量的控制,最重要的是要確保主要承力構(gòu)件的質(zhì)量。施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)預(yù)埋螺栓被拔起的情況,這是因?yàn)楫?dāng)爬架提升時(shí),在導(dǎo)軌提開過(guò)程產(chǎn)生的摩擦力超過(guò)了預(yù)埋螺栓的力從而出現(xiàn)問(wèn)題。因此,嚴(yán)格把控受力構(gòu)件的安裝質(zhì)量具有重大意義,以減少安全事故的發(fā)生[2]。

3 爬架應(yīng)用取得的效益

3.1 經(jīng)濟(jì)性

(1)節(jié)約材料費(fèi)用。建造爬架的高度一般不超過(guò)五層樓,所需材料亦相對(duì)較少,且其按現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度可以逐層提升或下降。與雙排鋼管腳手架從地板直接到構(gòu)件頂端相比較,如此實(shí)施能夠合理節(jié)約大批管材、扣件、腳手板和安全網(wǎng)或鋼板網(wǎng)。

(2)節(jié)約人工費(fèi)用。爬架的搭設(shè)、升降及拆除施工時(shí)所需要的作業(yè)人員相較于落地式外腳手架少,能夠使勞動(dòng)力投入減少,節(jié)約大量的人工。

(3)分?jǐn)傎M(fèi)用少。作為循環(huán)使用的設(shè)備,爬架的購(gòu)買費(fèi)用雖然較高,但其可以多次重復(fù)利用,因此其攤銷成本相對(duì)較少,而且樓層越高、其經(jīng)濟(jì)性越明顯。

(4)節(jié)約場(chǎng)地。爬架僅在設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)需要場(chǎng)地,后續(xù)均無(wú)材料進(jìn)場(chǎng),相較于傳統(tǒng)腳手架其不需要型鋼及鋼管場(chǎng)地,不占用現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地。

3.2 實(shí)用性

同步控制與遙控系統(tǒng)的應(yīng)用可以防止不安全狀態(tài)的發(fā)生。星輪防墜裝置的多重設(shè)置可以確保防護(hù)架體的安全性并具有防墜作用,從而使現(xiàn)場(chǎng)安全得到較大程度的保障,其拆裝方便,安裝靈活。鑒于鋼架長(zhǎng)度易于調(diào)整且連接方便,其可用于各種建筑物的平面和立面結(jié)構(gòu)[3]。

3.3 機(jī)械化

實(shí)現(xiàn)低搭高用功能,在建筑物主體底部可一次性組裝完成,其附著在建筑物上、隨樓層高度的增加而不斷提升,整個(gè)作業(yè)過(guò)程不占用其它起重機(jī)械,從而大大提高了施工效率且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境更人性化,管理維護(hù)更輕松,文明作業(yè)效果更突出。

3.4 智能化

采用微電腦荷載控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示升降狀態(tài),自動(dòng)采集各提升機(jī)位的荷載值。當(dāng)某一機(jī)位的荷載超過(guò)設(shè)計(jì)值的15%時(shí),系統(tǒng)以聲光的形式自行報(bào)警并顯示報(bào)警機(jī)位;當(dāng)其超過(guò)30%時(shí),該組升降設(shè)備將自動(dòng)停機(jī)、直至故障排除,從而有效地避免了超載或失載過(guò)大造成的安全隱患[4]。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,在高層建筑施工中,爬架因其自身具備的優(yōu)勢(shì)而被廣泛推廣使用,從而為項(xiàng)目的安全、效益奠定了良好的基礎(chǔ)。盡管該項(xiàng)新技術(shù)的實(shí)施相對(duì)繁瑣且涵蓋了眾多工序,但在實(shí)際操作中必須提高對(duì)于設(shè)備裝配質(zhì)量及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)貫徹執(zhí)行的力度,必須要求員工嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)章制度并按照既定程序和規(guī)范展開工作,并且需要加強(qiáng)對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)和交底,以增強(qiáng)關(guān)于安全的意識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)施工的監(jiān)督指導(dǎo),以此保證爬架在實(shí)際使用中的安穩(wěn)運(yùn)行。

因此,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,我們必需根據(jù)不同的施工情況、結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)和使用,以充分發(fā)揮出其具有的優(yōu)勢(shì)和重要作用,使其為我國(guó)的建筑項(xiàng)目帶來(lái)更好的施工成果和經(jīng)濟(jì)效益。筆者相信隨著高層建筑的不斷發(fā)展,爬架將會(huì)具有更為廣泛的應(yīng)用前景[5]。