超高层建筑基于顶模施工条件的应急疏散通道研究

田喜胜 杨 鑫 冯 吉 罗映雕 张步月

中建三局第三建设工程有限责任公司 湖北 武汉 430074

低位顶升钢平台模架体系作为一种高效的施工系统，集成了钢平台及其支撑系统、挂架及防护系统、钢模板系统、液压动力系统以及智能电控同步顶升系统。在系统内部可以同时进行钢结构安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑，从而形成三层立体交叉施工，既保证了施工安全又提高了工效。低位顶升钢平台模架系统已经在各地多个高层建筑项目的施工中进行了应用[1-4]。

本研究是基于核心筒施工采用低位顶升钢平台模架体系进行的拓展。低位顶升钢平台模架施工环境下，存在仅施工竖向结构，楼梯无法跟进施工，核心筒上部作业层施工人员无法通过别的途径到达水平结构施工层等问题[5-8]。

低位顶升钢平台模架施工条件下，施工人员仅能通过施工电梯直达顶模作业层，施工电梯的2个轿厢一次最多运送16名（不含司机）工人下楼，如果施工电梯损坏或上部作业层内发生险情时，大量施工人员无法快速疏散，后果将是灾难性的。

如果能将某井筒内的水平结构与竖向结构同步施工，这部分水平楼板上可搭设钢管架楼梯，即可实现上部作业人员应急疏散的目的。

相较于目前新兴的磁力缓降装置，同步施工水平结构与竖向结构的方法可快速疏散施工人员，施工简便，成本低，具有较好的推广意义。

1 工程概况

重庆化龙桥超高层项目二期塔楼建筑高度为458 m，结构形式为外钢框架＋核心筒，核心筒面积约1 220 m2，呈梭形（图1），核心筒四个角均设置角柱，并通过梁板与墙体相连。

图1 核心筒典型平面示意

本工程核心筒竖向结构采用低位顶升钢平台模架体系施工，核心筒竖向结构领先外框水平结构10～15层。核心筒与角柱之间的水平结构（图1中阴影部分）随竖向结构同步施工。

2 疏散楼梯设计思路

2.1 同步施工井筒选择

若某井筒内未设置支撑箱梁、立柱等，即保证了水平结构不会阻挡箱梁的提升，且该井筒满足至少一面与外挂架连通的条件，则施工人员可通过外挂架进入拆模层拆除模板，同时在低位顶升钢平台模架体系桁架层安装1台卷扬机，利用水平结构上的预留孔洞将周转架料提升。该预留孔洞也为疏散楼梯的搭设提供了条件，发生紧急情况时，施工人员可从外挂架行走至核心筒水平结构，通过疏散楼梯逃生。

2.2 局部水平结构与竖向结构同步施工

在满足上述条件的井筒内，搭设支模架施工水平结构，水平结构的标高与竖向结构保持同步，水平结构周转架料配置3层，利用水平结构上的预留洞和安装在桁架层上面的卷扬机进行架料周转，工艺原理如图2所示（此状态为低位顶升钢平台模架体系顶升完成）。

图2 设计原理示意

水平结构与竖向结构同步施工，将会增加架料周转工序，因此，在设计时，外挂架多设置一层，以起到保护屏障的作用。

3 技术分析

3.1 顶模、塔吊、电梯部署与顶模挂架设计

低位顶升钢平台模架体系、电梯、塔吊设计前，对低位顶升钢平台模架体系、塔吊的支撑箱梁、施工电梯进行周全考虑。一方面满足低位顶升钢平台模架体系、塔吊支撑梁布置的要求，另一方面尽可能多地预留出独立井筒为水平结构施工创造条件。

同时，对同步施工井筒的外挂架增设2步挂架，施工人员从新增的挂架行走至水平结构拆模层进行拆模和建筑渣土清理。

本工程低位顶升钢平台模架体系设计时保证整体稳定性及足够的抗倾覆能力，确定支撑箱梁的布置支点位置及数量，支点对称设计组成规则的六边形。

在现场布置时，将2台内爬塔吊支撑箱梁与低位顶升钢平台模架体系箱梁集中布置，留出尽可能多的可同步施工井筒（图3）。

图3 顶模支点、塔吊电梯、同步施工楼板相对位置关系

3.2 水平结构随竖向结构同步施工

在低位顶升钢平台模架体系下，竖向结构施工流程较为简单，钢筋绑扎及埋件等工序完成后经监理验收通过后即可开始顶升作业，顶升完成后同时开始进行混凝土浇筑和下一层钢筋绑扎，此为一个施工流水。

在加入水平结构施工后，竖向结构与水平结构同步浇筑混凝土，相比竖向结构，水平结构混凝土浇筑完成后还需要搭设下一层结构的支模架。为不影响竖向结构施工速度，混凝土浇筑到下一层竖向钢筋绑扎完成这段时间内，需要完成下一层水平结构支模架搭设、模板安装、钢筋绑扎工序。

工法实施时先行浇筑水平结构处的竖向结构混凝土，再浇筑水平结构处的混凝土，使水平结构混凝土尽快达到强度以便于搭设支模架。同时在这段时间内增加或调拨水平结构部位的劳动力，仅需2 d时间即可完成上述工序，不增加核心筒整体施工工期。

以低位顶升钢平台模架体系钢模板上口初始位置在n层为例，其具体施工流程如图4所示。

图4 水平结构与竖向结构同步施工流程

3.2.1 顶模顶升

待水平与竖向结构钢筋绑扎、各类预留预埋完成并验收通过后，开始顶升作业。

低位顶升钢平台模架体系顶升作业是指在核心筒上层钢筋绑扎完成、门洞口模板支设完成以及其他结构施工工序完成后，低位顶升钢平台模架体系由当前位置提升至指定高度，将模板及挂架等功能构件提升到指定位置的工序。就该体系而言，包含了模架体系顶升准备、顶升作业、下箱梁提升作业、安全防护恢复、下次顶升准备几项工序。

3.2.2 混凝土浇筑与竖向结构钢筋绑扎

顶升完成后钢模板位于Ln层，加固钢模板后开始浇筑Ln-1～Ln层竖向结构与Ln层水平结构混凝土，同时绑扎Ln～Ln＋1层竖向结构钢筋。低位顶升钢平台模架体系下，混凝土浇筑和竖向结构钢筋绑扎互不影响。

3.2.3 水平结构支模架拆模、支模架周转

水平结构混凝土达到规范要求的强度后开始搭设水平结构支模架。当Ln层水平结构混凝土浇筑12 h后即可达到要求，此时可以进行核心筒水平结构（Ln-3～Ln-2层）拆模和转运工序。利用安装在桁架层上的卷扬机吊装Ln-3～ Ln-2层周转架料。此时Ln～Ln＋1层竖向结构钢筋已经绑扎完成50%。

由于水平结构周转材料吊装和疏散楼梯搭设的需要，水平结构上需要留设1.2 m 1.2 m左右的洞口，洞口四周应加设封边梁，并预留水平钢筋待后期修补时使用。

3.2.4 水平结构支模架与疏散楼梯搭设

当材料转运至已经浇筑混凝土的Ln层上时，搭设Ln＋1层水平结构处的支模架和模板，同时进行Ln-3～Ln-2层疏散楼梯搭设，并安装临边安全防护。此时Ln～Ln＋1层竖向钢筋已经绑扎完成80%以上。

3.2.5 钢筋绑扎完成、顶模顶升

当Ln～Ln＋1层竖向结构钢筋与Ln＋1层水平结构钢筋绑扎完成、埋件安装完成后，通知监理验收。验收通过后进行顶模顶升工序，进入下一结构层的施工。

4 安全质量控制

4.1 安全控制要点

1）对施工人员进行交底，严禁破坏装配式挂架网片。

2）对施工人员进行交底，要求禁止在水平结构施工区域的挂架上堆码任何材料，防止意外发生时人员无法迅速通过疏散楼梯撤离。

3）选用检测合格的卷扬机作为水平结构周转架料吊装设备，操作人员需持操作证书上岗作业。

4）采用合适大小的料斗，周转架料一律通过料斗进行吊装。

5）疏散楼梯搭设前必须编制专项方案并经审批交底后实施，结合项目实际情况考虑疏散楼梯的搭设方案，经验收后可投入使用。

6）定期组织工友进行应急演练，让在顶模内施工的工友熟悉疏散通道的位置与应急处置。

4.2 质量控制要点

混凝土强度等级控制：由于核心筒水平结构和竖向结构混凝土强度等级不同且差异较大，必须控制二者混凝土强度等级。竖向结构混凝土浇筑完成后再浇筑水平结构混凝土。

5 结语

1）针对重庆化龙桥超高层项目二期塔楼核心筒结构形式，对顶模、塔吊、电梯进行综合部署，将核心筒南北两端的水平结构与竖向结构同步施工，水平结构施工并未占用竖向结构施工的关键时间，提高了低位顶升钢平台模架体系综合施工效率。

2）在同步施工的水平结构上使用钢管搭设疏散楼梯，疏散楼梯搭设进度与顶模保持一致，为低位顶升模架体系的紧急疏散提供了切实可行的思路。

3）在塔楼核心筒施工过程中，曾发生施工电梯损坏而无法上下的情况，并且楼梯未跟进施工，项目部组织施工人员由南北两端通过疏散楼梯上下，现场实施效果良好。

更好的解决办法是在以后同类型工程中，通过优化低位顶升钢平台模架体系支撑箱梁支点及塔吊支撑梁的布局，可以为楼梯井筒设计如上所述的同步施工体系，从而实现直接将楼梯作为疏散通道的功能。