液压自动爬升模板防坠系统的设计与运用

2018-01-26严登山尹含归

中华建设 2018年4期

严登山尹含归

随着国家人口规模的增长，城市空间资源的充分利用以及各种高、精、尖技术的应用成为了现代工程构建中的重点课题。由于工程建设通常具有模板使用量庞大、精度和密度水准高、结构相对复杂、建设难度大的特点，因此防坠系统的有效性和安全性是保障工程构建品质的重点内容。本文主要结合单位的项目就液压自动爬升模板防坠系统的设计、运用等方面的顺利施工提供指导。

一、工程概述

池州长江公路大桥作为安徽省高速公路设计规划“纵三”中的重要组成部分，位于长江铜陵～池州河段，桥梁总长5825m，长江主通航孔桥设计里程为K20+693～K22+141，全长1448m。桥跨布置为（3×48+96+828+280+100）m，采用不对称混合梁斜拉桥，主梁采用双向2%的横坡。

二、液压自动爬升模板防坠系统的设计

液压自动爬升模板防坠系统是一个极为复杂的运行体系，在实际应用中集自控、液压、机械等先进技术于一体，因此，需要对各个构成进行严格、精密化设计，确保操作效果，笔者根据《液压滑动模板施工安全技术规程》和《液压系统通用技术条件》（GB/T3766-2001）

等相关文件，对液压自动爬升模板防坠系统的设计与运用进行了探究。

1．系统构思设计

ACS100液压自动爬升模板防坠主要由液压千斤顶构成，出于安全因素考量，每组机位在设计时均配有一套完整的防坠系统，主要由防坠器构成，防坠器包括A-木梁胶合板模板体系、B-自动爬升机构、C-上桁架、D-后移装置、E-承重三脚架、F-埋件系统、G-吊平台、H-平台横梁等要素构成。系统主要通过多个液压油缸的相互连接实现提升作业，液压顶升动力源于中央液压动力柜。为了确保超高层建筑作业安全，防坠系统必须具备较高的荷载能力，因此其多采用钢铸件进行外壳构建。除此之外，防坠器内含有卡快一个，操作人员可根据作业需求调控其自由翻转，范围90°，防坠系统在运行时，其上下销轴通常保持在正交状态，促使液压千斤顶与防坠器之间形成高位铰接，令千斤顶受力方向呈轴向状态，从而保证作业安全。

2．系统运行原理

防坠系统在运行中，主要通过液压千斤顶进行顶升力传力，使承重系统荷载顶升力，而上下防坠器又能够实现导轨相互交替作用，实现模板的平稳爬升。与此同时，上下防坠卡爪在系统运行中可发挥良好的安全保险作用，以防单个卡爪脱离导轨卡槽导致意外事件发生，具有先进的双向制动能力，并以此实现模板的安全、自动爬升效果，其构成主要包括A-附墙挂座、B-安全插销、C-承重插销、D-埋件系统、E-横梁钩头、F-上换向盒、G-油缸、H-下换向盒、I-导轨和J-附墙撑。

3．系统构成及运用解析

（1）模版系统，模板运行的主要构成要素包括移动装置和模板两方面内容，在超高层建筑和大型建筑施工建设过程中，多采用钢模板开展日常作业，这是因为其具备良好的回收价值和耐用性。由于在施工过程中通常需要实施模板运输作业，这就要求铺设运行灵活的移动装置，而混凝土作业平台多在下方安设移动轨道，使模板经滑轮链接悬于轨道上，在进行模板装、卸作业时通过机械操作轨道促使模板移动到指定作业区域，具有结构简单、实践空间需求小的明显优点。

（2）爬升机械系统，该系统主要包括承重部分、爬升结构和附墙体系构成。其中，附墙结构具备传递爬模荷载的重要作用，其能够确保爬模与系统运行结构紧密连接，确保施工安全，包括附墙靴、支座、预埋件、承力螺栓等构成要素。而爬升结构包括步进装置和轨道两方面内容，步进装置在应用过程中需要借助液压系统和上、下提升结构实现爬升目的，其中液压主要负责维持动力，而提升结构则负责带动导轨上升运行。承重架则主要肩负承力作用，其上部多为模板支撑作业平台，下方为作业悬挂平台。

（3）操作平台系统，为了进一歩提高建设效率，操作平台多采用四平台结构模式，分割模版工程施工作业平台和钢筋工程作业平台，以便模板爬升和拆除工作顺利完成，确保这二者在作业时相互独立，减少相互之间的干扰。

（4）液压动力系统，在实际的应用中该系统通过进行电能、液压能、机械能之间的相互转换，驱动爬模运行上升，其包括液压千斤顶、液控单向阀、电动泵站、磁控阀、油管等多项配件设施构成，在运行的过程中。其中一个模块负责维持液压动力，另一个模块负责提供爬模动力，两个液压缸相互并联，然后利用自控系统达成协同运行效果。

（5）自动控制系统，该系统统在工程建设中发挥着各爬升模板防坠构件协同作业的重要作用，具有下述功能，其一，操控千斤顶完成同步爬升工作；其二，确保爬升基准点高度偏差≤预设值；其三，实现操作者对爬升运行工作的实时监控，具体包括图形和信号显示等作业相关内容；其四，根据作业需求合理调控操控参数。与此同时，利用自动控制系统能够实现单周爬升、连续爬升、定距爬升等不同爬升运行需求，使工程建设通过人机交互作用，为人员施工提供可靠的安全保障，确保作业效率。

三、液压自动爬升模板防坠系统的实例运用

本项设计经过机械和工程试验，先后在上海、广州等地的高层建筑构建过程中投入使用，效果良好，实例如下所示。

1．上海外滩中信城。该项工程的核心筒主楼在构建过程中，通过运用液压双作作用模式，搭呈高层爬模体系开展日常建设工作。中信城层高4．20m，面积281．52m2(20．40m×13．80m)，外墙构建的爬模系统共包括八项不同的单元组成，每单元又由包括两组液压升顶动力系统，而在主楼内部的核心筒区域共设有四组液压爬模配套体系，建筑构建速率为每层3～4天，极大地提高了工程建设效率。

2．上海国际金融中心。该项工程整体建筑结构为57层的中心塔楼，地面以上的结构体系高度为259．90m，主要工程体系同前者相似，采用钢筋混凝土浇筑而成的剪力墙搭建核心筒作业区，内含十二组两机位爬升模板体系，动力模式采用液压自动式系统，工程建设速率为每层3天。

3．沈阳茂业中心。该工程主体结构高度共72层，高为288m，在构建过程中核心筒呈矩形平面，桁架层(4角处)均包含外延桁架，外墙处设置爬模装置，总共十六个顶升机位，均采用液压模式，施工安全性良好。

4．广州珠江新城烟草大厦。该项建筑地面以上结构共71层，高度309．60m，核心筒体系为钢框架结构，共包含十五组爬升模板体系、八组爬升系统(四机位)，均采用液压自动模式，合计六十二个机位，工程建设速度为每层3d。

由上述分析可知，核心筒体系构建是超高层建筑建设过程中的核心内容，因此在进行爬模体系搭建时，必须充分考虑内部井筒的横截面尺寸，确保其符合各个架体和搭建模板能够在建设过程中的空间需要，常见的模板材料包括铝合金、钢材、木材等。而多数液压式自动爬模体系在顶升平台处通常留有预设洞口，以便机械、材料顺利在楼层中穿行、运转，节省建筑在物料运输、人工倾倒方面的施工花费，同时提高建设人员作业安全性，减少高空作业频次。同时与其他爬升模板技术相比较具有施工操作简单、安全性高、自动化和体系标准化程度高、结构质量优质的优良特点，具有较高水平的通用性和经济性。