超高层建筑爬模斜爬施工技术应用

2020-03-09何书杰袁亚军王久斌李少华蒋明丹

建筑机械化 2020年11期

何书杰，袁亚军，王久斌，李少华，蒋明丹

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 100010）

1 爬模技术特点及斜爬应用

在超高层建筑施工中，液压爬模施工相比于传统方式不仅速度快，而且人工效率较高，具备一定的优越性。同时随着建筑高度的不断增加，核心筒墙面的厚度也会产生相应的变化，而爬模在进行变截面爬升过程中，需要根据具体的高度来调整相应的爬升方式，从而顺利地完成相应的工作。

传统的爬模施工过程中若遇到变截面墙体则需安装垫块进行调整，调整后再爬升。从当前的情况来看，墙体厚度变化范围在100mm 以内，都可以直接完成相应的爬升工作，不需要进行工艺的调整和改进。在截面厚度变化较大时，如截面厚度变化为100mm 时，传统施工时应使用50mm的垫块进行配合施工，从而减小爬模的倾斜角度，爬升完成后方可恢复正常施工状态；当截面厚度变化达150mm 时，需使用2 块50mm 的垫块进行配合施工，待爬升2 次后方可恢复正常施工。传统的施工方法工序复杂，且施工工期较长，制约了爬模在超高层建筑中的应用和施工进度，除此之外超高层建筑的墙体变截面位置较多，变截面的幅度较大，一定程度上增加了施工成本。

某市综合商务楼建筑为地下4 层，地上42层，建筑总高度约为150m，结构型式为钢框架-混凝土核心筒结构，核心筒结构为18m×27m的矩形结构，核心筒外部四角内插十字形工字钢，核心筒结构的剪力墙厚度为400～750mm，剪力墙随着高度的增加厚度逐渐减小，随着高度的变化共变化三次截面，其中8～9 层处三侧墙体厚度缩减150mm，其他部位墙体厚度缩减50～100mm。在施工过程中该商务楼使用爬模进行施工，在传统的爬模施工中，150m 建筑高度的爬模施工需多次垫高才可完成。

在变截面墙体处，若爬模以斜爬度过变截面，则可减少施工工序和工期，降低施工成本。爬模变截面斜爬创新施工技术是在传统施工工艺的基础上，取消了传统施工工艺中的垫块或垫板，爬模的垫板上不在导轨上设置垫高处理，将变截面处导轨变更为斜向导轨，爬模的滑动支座与爬模的连接为铰接，在爬升过程中可产生转动，随导轨的伸缩而伸缩，减少了施工的工序，从而缩短了施工工期。在剪力墙厚度变截面厚度达到150mm 时也不需要进行垫块施工，极大程度上减少了人力、财力的投入，节省了施工的成本。如中国人寿大厦项目在施工过程中使用了爬模斜爬的施工工艺，解决了变截面施工的难题，具有显著的经济效益和社会效益，缩短了施工工期，降低了施工成本。

2 爬模施工部署

超高层建筑核心筒主体结构施工时，将水平构件与竖向构件同步施工，主要滞后施工的是楼梯间内的混凝土构件，核心筒外侧的剪力墙构件均通过爬模施工，核心筒内侧的剪力墙构件的爬模布置在电梯井附近，除此之外其他构件均使用常规的模板施工技术施工。

楼梯间内的混凝土构件使用植筋的方式连接，筒外钢筋与核心筒墙体的连接使用先预埋钢筋，后浇筑的施工技术。该建筑爬模施工主要是在主体结构的2 层施工完成后安装液压爬模，待3 层墙体施工完成后首次爬升，之后每施工完一层随即进行爬升。若某层层高高于标准层时，在爬模上安装常规模板进行浇筑施工，之后进行整体爬升。

该楼一共布置42 榀机位，其中外侧26 榀，内侧16 榀。外侧架体的机位最大跨度约为4.5m，悬挑2.6m，最大承载宽度约为4.05m；内侧架体的机位最大跨度约为3.9m，悬挑1.95m，最大承载宽度约为3.45m。除此之外还有两榀架体直接安装在消防电梯井中，仅作为操作平台使用。

3 爬模安装工艺

爬模安装流程如下：安装前的准备工作—组装三脚架—组装下挂架体—安装平台板—调试，组装各种安全设施，其中包括相应的照明设施和灭火器材等。完成以上工序之后，调试液压系统，浇筑混凝土，安装导轨，最后对爬模整体进行调试。

核心筒外钢框架在施工部署上存在滞后，核心筒与钢框架的水平连接件采用预埋的方式进行施工，预埋后将水平预埋筋弯起，不影响后续施工。钢框架施工至预埋筋位置处，再将水平弯起预埋钢筋拉直进行绑扎施工。阴角处模板使用调节缝板尺寸得到方法，阴角缝板处设计宽度约为200mm，浇筑完成后拆模时先拆除调节缝板再拆除阴角两侧的大块模板，之后再调节缝板的尺寸，调节完成该后再安装相关的芯带，并将芯带的销键打紧。当完成以上工序之后，再进行芯带的安装工作。在设计过程中，大模板可以进行调整，阴角模设计也随之改变，进而使得两侧模板更好地清理，模板阴角处理大样如图1 所示。

为有效地防止漏浆现象的出现，阳角模板可以采取仰角斜拉的方式加以调节，对不同的板面进行调整，阳角模板大样如图2 所示。

图1 阴角处理大样

图2 阳角处理大样

4 斜爬施工过程及关键技术

爬模提升施工的主要流程为：首先，有序完成下层混凝土的浇筑工作，接着拆除下层模板，随后对附墙的各项装置进行安装和调试，然后绑扎钢筋，在模板上固定相应的预埋件，最后浇筑混凝土。

4.1 施工准备工作

在液压爬模施工中，存在3 个安全风险阶段，第一是施工阶段，第二是爬升阶段，第三是停工过程。其中风险最大的是第二阶段。在这一阶段中，整个架体主要是由导轨承受相应的阻力，当完成爬升工作之后，架体才能将荷载传递至混凝土上，因此在施工过程中，首先要保持导轨的稳定性。

1）明确导轨倾斜角度，在进行爬升过程中，采取相关的模拟工序。在第8 层楼的位置上，墙体厚度变化范围为150mm，该层的层高4m。爬模施工前，借助有限元模拟软件进行模拟分析，爬模的导轨需沿墙体高度方向倾斜2.1°后，架体才能插入上方支座内，且在滑动过程中导轨不能与核心筒的结构层发生碰撞。经过现场检查并结合有限元模拟计算，在满足实际需求中，需将附墙撑较常规状态下延长83mm，才能满足实际和理论要求。

2）在爬模爬升的过程中，要对导轨荷载加以验算。导轨承受着重力荷载，同时也承受着一定的拉力。在墙体倾斜的情况下，所承受的拉力应加以划分，这种情况就对导轨性能提出更高的要求。在该工程中，借助之前的模型，对导轨的倾斜角度加以明确，随后采取相应的分析软件进行验算，得出相应的作用力，并将该作用力重新施加于导轨之上，对于导轨的稳定性加以核算。经过一系列的模拟和分析之后，计算出导轨的承受力，验证之后，发现导轨可以满足以上的各种要求和条件。

3）当核心筒墙面厚度不断变化时，架体的尺寸也会随之产生相应变化，而在施工过程中，也应针对架体进行实时清洁，从而有效地减少安全事故的发生。

4）根据现场情况对钢筋进行调整，可以适当地减少绑扎高度，以有效地避免在爬升的过程当中出现问题。

5）实施爬升的进程中要精细地放样，对于各种要处理和切割的部分，应明确其尺寸和位置。

4.2 斜爬主要工序

1）在完成混凝土的浇筑之后，达到拆模条件时，就可以调整倾斜度，完成相应的拆模工作，并对相关装置进行调节，安装相关挂座。

2）在开展爬升的进程中，提前借助回弹仪测试混凝土强度，当强度在15MPa 以上时，方可爬升，并开启相关的液压系统。

3）对附墙撑的长度进行调节，使得下架体的角度倾斜到最为适宜的位置。

4）将架体提升到一定高度，同时完成钢筋的绑扎工作。

5）进行模板移动，随后进行混凝土的浇筑，测试之后达到一定的强度和要求后，方可开展后续工作。

4.3 斜爬应注意的问题

在爬模安装的工序中，应充分考虑爬模架体可能出现的碰撞情况，在特定的位置预留一定空隙，在必要的情况下再进行模板的裁切。另外，变截面爬升的进程中，可能会出现导轨倾斜的状况，免不了会出现碰撞钢筋的状况。因此，可以结合现场状况，进行模拟爬坡，倘若出现碰撞的情况，则需要对此加以调整。在变截面爬升时，可能会出现相关工具滚落的现象，则应针对施工情况进行风险层面的防控，按照相应的规定和流程严格执行。通过对出现过的状况进行汇总，发现频发的问题主要是：一是清理不够到位；二是针对触碰的状况检查不够仔细；三是架体的爬升速率不能保持一致；四是有时为确保施工的便捷性，随意将架体加以切割。针对这些状况，在施工过程中，应对施工人员做好相关的监督和监管。