附着升降式脚手架预埋螺栓附墙施工技术研究及应用

徐璐瑶 刘 博 苏桃峰 张廷甫 吴文涛

中国建筑第二工程局有限公司 湖南 长沙 410005

建筑物的外立面结构日益复杂，常用的外脚手架形式已无法满足施工过程中的工序、安全要求，传统钢管脚手架也无法满足外立面复杂的高层建筑施工的要求。附着升降式脚手架以其良好的安全性、经济性、便捷性在高层建筑施工中的应用越来越多。对于复杂程度不同的外立面建筑结构，附着升降式脚手架附着形式或施工方法将无法满足，且存在作业面冒顶问题[1-2]。

本文以建发央著二标段项目附着升降式脚手架应用情况为基础，详细分析了一种使用预埋的方式完成附着升降式脚手架附墙支座安装的施工方法。采用该预埋螺栓作为架体附着方式，在传统的对穿螺杆无法安装附墙的条件下，可以有效地避免结构冒顶作业的风险，以达到脚手架提前爬升的目的。经过项目调研及资料翻阅，目前未发现相关施工方法的其他研究。

1 工程概况

湖南省长沙市建发央著项目二标段由4栋50层住宅楼与2层地下室组成，建筑面积约为167 000 m2。上部主体结构为外墙全剪力墙结构，结合项目的整体高度、总工期目标、施工成本及现场施工安全文明等情况，项目部最终决定使用爬架作为主体结构施工防护外架。因本工程外立面结构线条复杂且变化较多，爬架的附墙支座安装需结合角钢增高垫施工。在爬架施工使用的过程中，因为工序及安全防护问题[3]，上反梁结构线条处的附墙点由原本的上反位置改至下反位置，固定附墙支座的方式由原本的穿墙螺栓固定改为了预埋螺栓固定。

2 附墙形式的区分

穿墙螺栓固定附墙支座方式（附墙支座位于结构上反梁时）：在模板安装时，于附着点位置提前预留PVC套筒。下一层混凝土浇筑完成后进行爬架提升，提升后在原预留套筒处使用穿墙螺栓固定附墙支座（图1）。穿墙螺杆可重复利用。

图1 穿墙式螺杆附着支座

预埋螺栓固定附墙支座方式（附墙支座位于结构下反梁时）：在有上反结构位置的楼板进行钢筋绑扎施工时，将对穿螺栓提前预埋至面板钢筋网中，用点焊方式固定，待本层混凝土结构完成后，下一层结构准备浇筑混凝土前完成爬架提升，提升后由预埋螺栓固定附墙支座（图2）。预埋螺栓不可重复利用，在爬架完成提升准备工作后，最底部附着点露出外墙结构的螺栓使用氧气切割割除。

图2 预埋式螺杆附着支座

3 施工过程中附墙固定方式修改原因

3.1 施工工序因素

本工程在进行爬架选型时，进行了专项讨论，从结构形式及商务成本分析，最终决定使用DM-01型爬架（半钢爬架）作为本工程外脚手架。在架体前期使用过程中，使用的施工方法为行业常用施工方法，附墙支座的安装形式为穿墙螺栓固定式。本项目上部主体结构模板工程运用的是铝合金模板支撑体系，外墙有上反连梁及框梁的结构只能分2次进行浇筑，上反梁同下一层墙柱一起浇筑。爬架附着点位于上反梁时，爬架爬升节点需在上反梁同下一层墙柱浇筑完毕且达到混凝土强度要求时方可爬升。而铝合金模板的安装工序为先拆模，再传递模板，最后在相同位置安装模板，安拆顺序为墙板、梁板、楼板，最后为外墙K板，爬架的附着点位于K板及下部反梁梁板之间。爬架爬升前需先将附着点位置的K板及反梁梁板拆除。

3.2 施工进度因素

K板及梁板的提前拆除将对铝模工人施工造成非常大的影响，不仅扰乱了模板拼装的施工顺序，还增加了材料的传递时间。本工程项目一半建筑面积为错层复式结构，跃空层模板拆除后不可放置在爬架上，只可放置于上一层的楼面中。爬架爬升后，铝模传递的垂直距离为2层层高，根据本项目现场实际施工情况，附着点位于上反梁时，标准层施工进度将延长一天，极大地增加了项目部对爬架施工管理的难度。

3.3 施工成本因素

解决爬架工序影响及施工进度影响的唯一途径就是在施工层浇筑混凝土前完成架体提升，保证在浇筑混凝土时架体高度比浇筑层高出4.5 m，即一层半防护。解决上述问题需要将爬架附着点由上反梁位置改为下反梁位置。本工程外墙为全剪力墙结构，外墙框梁及连梁均存在上反梁及下挂梁，下挂梁高度均为550 mm，梁底处均存在高150 mm的檐口线条，附墙增高垫高度为390 mm，跃层处大部分楼板板厚为220 mm。假设将附着点设计于下反梁，同时保证穿墙螺栓可顺利穿过结构梁，增高垫会与下挂梁檐口线条产生冲突。冲突部分的混凝土檐口线条需断开，预留出宽400 mm的位置以供爬架增高垫安装（图3）。本项目共50层高，根据机位布置图计算，每栋楼每层有15个附着点处需将檐口线条断开。若爬架施工从主体结构第3层开始，1栋楼共需690处线条断开，若在外墙涂料施工时，使用EPS修补线条，将增加线条增补的材料费用，以及使用吊篮的租赁费用；每栋楼增加费用为8.5万元，同时修补工作增加了施工时间，影响总进度计划。经项目部与爬架单位进行交流，在保证架体受力、施工安全的前提下，提出使用预埋螺栓固定爬架附墙的方式，预埋螺栓无法重复使用，在爬架完成提升准备工作后，最底部附着点露出外墙结构的螺栓使用氧气切割割除。螺栓材料费用及人工费用每栋约为4.2万元。

图3 预埋式螺杆附着支座模拟

4 优化后附墙施工工艺

4.1 工艺流程

测量放线→预埋螺栓与小螺栓焊接→螺栓预埋进板面钢筋→点焊固定预埋螺栓→外墙小K板拆除→附着升降脚手架上升→安装附墙支座

4.2 施工操作要点

4.2.1 测量放线

测量放线是爬架附墙支座预埋点正确安装的首要条件，在整个爬架的施工阶段中，只需进行1次精准定位。根据爬架机位布置图，使用红油漆笔在需附着处的铝模板点标记，然后使用钻机在铝模板上开洞，完成整个爬架施工阶段的定位工作。但为了避免如附墙模板变形、附墙模板安装错误等各种外界因素的影响，每一层模板安装完成后，都需进行点位复核，从而保证每一层附墙支座均可顺利安装。

4.2.2 预埋螺栓锚固长度

预埋螺栓大小需根据架体型号及受力计算确定。本项目使用的预埋螺栓大小为M32，长度需根据附墙支座及混凝土锚固长度确定。预埋螺栓锚固进混凝土中的长度需进行受力计算，通过验证螺杆的抗拉能力来确定锚固长度。本工程预埋螺栓的锚固长度为200 mm。

4.2.3 预埋螺栓与小螺栓焊接

爬架施工属于危大工程。为提高附墙支座点的安全性，不仅需要螺栓的预埋锚固长度满足要求，同时要提高锚固进混凝土内部螺栓的抗拉能力。经过分析对比，在M32的螺栓尾部垂直焊接长50 mm的M20螺栓，使其成为“7”字构造。

4.2.4 点焊固定预埋螺栓

预埋螺栓预埋位置在各层楼楼板处，在楼板完成板面钢筋绑扎工作后，由持有特种作业证的外架施工人员进行螺栓预埋工作。为防止混凝土浇筑过程中预埋螺栓跑位，需要使用点焊方式将“7”字构造的螺栓与面板钢筋点焊固定（图4）。保证混凝土成形后预埋螺栓不偏位，使附墙支座达到良好的安装条件。

图4 预埋式螺杆附着支座现场施工效果

5 结语

本施工技术作为爬架附着安装方式的创新工艺，仅适用于外立面线条较复杂的结构。相比于对穿螺栓安装附着的方式，预埋螺栓做法虽增加了螺栓材料用量，但对于在外墙下挂梁处安装附着支座、会破坏构造线条的结构而言，该方式不仅节省了附墙处线条混凝土的修补费用，同时免去了结构修补工期。

最重要的是，施工过程中始终可在本层混凝土浇筑前完成架体爬升工作，使每层主体结构初始作业面始终保持在一步半架体，最终作业面保证在半部架体，可有效地解决附墙处因提前拆模导致施工难度增加的难题。同时，该工艺极大地提高了施工人员作业过程中的安全性及工人积极性，使施工工序的衔接更加紧密，既保证了施工进度，也满足了施工安全要求。