装配式混凝土建筑外墙防护与作业一体化施工操作平台应用技术

吴嘉琦，王 浩，高志鹏，李书文，丁铁军

(广西建工集团第五建筑工程有限责任公司，广西 柳州 545001)

0 引言

装配式施工可大大缩短施工周期，降低人工成本，是建筑行业进入现代化生产的大势所趋。目前行业正大力推广装配式建筑，越来越多的新建项目采用装配式技术进行建造，而装配式混凝土结构，特别是复杂多样的外墙立面，存在预制与现浇墙体组合、外立面阳台处、窗洞口处、预制或现浇飘窗等特殊部位施工平台生根难的问题。目前行业内采用的外架主要为落地式钢管脚手架、悬挑架及爬架，此类脚手架既增加施工成本，又影响工期，不能实时体现和发挥装配式建筑现场高效装配的优势。本文通过项目实践研究一整套免脚手架的防护与作业一体化施工平台，其可靠性高、技术适用性强。

1 工程概况

大都熙园项目位于广西壮族自治区柳州市，包含9栋高层住宅和1栋2层商业用房，总建筑面积158 313.35m2，其中地上约98 848.1m2，地下约56 414.52m2，本工程地下2层，地上16～18层，地上部分采用装配式混凝土结构，装配率51%，是广西首个装配率超50%的商业住宅项目。预制混凝土构件主要包含叠合板、楼梯、飘窗、剪力墙、外围护墙等，其中外墙主要由预制剪力墙、预制围护墙、预制飘窗、现浇剪力墙、现浇外墙组成。

针对项目外墙构件类型多、外围护墙造型多样等情况，对装配式混凝土结构外墙不同部位防护与作业一体化施工操作平台应用技术开展研究。

2 施工操作平台设计

2.1 全预制外墙部位操作平台设计

全预制外墙防护与作业一体化操作平台主要由三角支撑、钢踏平台板及安全防护栏组成，各组件间通过螺栓进行装配，如图1所示。

图1 全预制外墙操作平台

三角支撑由立杆、横杆及斜杆组成(见图2)。斜杆两端分别与立杆和横杆连接，立杆上端头与横杆内端头焊接，且斜杆与立杆间夹角≤45°；立杆上下两端均开设矩形孔，横杆内端设有通孔；立杆采用对拉螺栓通过矩形孔与预制构件连接固定。

图2 三角支撑

钢踏平台板由水平固定在三角支撑横杆顶部的支撑框架及设置于支撑框架顶部的平台板组成(见图3)。支撑框架包括平行于预制构件的第1，2纵梁、垂直于预制构件的第1，2横梁、排列固定在纵梁间的多个第3横梁。第1纵梁上沿其长度方向等距排列有多个上下通透的定位孔。

图3 钢踏平台板

通过螺栓将第1纵梁与三角支撑横杆内端固定，第2纵梁与外端固定。三角支撑横杆外端上表面固定焊接有连接角钢，平台支撑框架第1纵梁与三角支撑横杆内端固定后，连接角钢可包覆于平台支撑框架第2纵梁外侧面。预制构件上至少固定2组三角支撑组件。

安全防护栏包括沿竖向固定于支撑框架外缘的丝网支撑架及铺设固定于丝网支撑架上的安全钢丝网。丝网支撑架包括多根立柱、衔接杆、多个承托板及连接板；承托板位于钢踏平台第2纵梁上部，连接板位于第2纵梁下部；承托板与连接板上均设有互相正对的椭圆孔，且两者的椭圆孔通过贯穿螺栓连接固定，以共同夹住第2纵梁。安全防护栏与钢踏平台连接节点如图4所示。

图4 安全防护栏与钢踏平台连接节点

2.2 外墙现浇部位操作平台设计

受结构设计、外墙建筑造型等因素影响，装配式混凝土结构项目外墙采用预制与现浇相结合。现浇部位施工常采用落地式钢管脚手架、悬挑架及爬架等外架。针对装配式混凝土建筑仅局部存在现浇外墙的情况，为发挥装配式建筑标准化围护体系的优势，在全预制外墙部位操作平台的基础上对装配式混凝土建筑局部外墙现浇部位防护与作业一体化操作平台开展创新研究。

外墙现浇部位防护与作业一体化操作平台主要包括三角支撑、第1钢踏平台板、第1安全防护栏、第2钢踏平台板、第2安全防护栏及支撑柱等组件，如图5所示。

图5 外墙现浇部位操作平台

第1安全防护栏上的丝网支撑架包括多根立柱、衔接杆、多个承托板及与其承托板对应的连接板。承托板位于第1钢踏平台板的第2纵梁上部，连接板位于下部；承托板与连接板通过螺栓连接固定。第2安全防护栏与第1安全防护栏相同，且第2丝网支撑架采用与第1丝网支撑架相同的安装方式固定在第2支撑框架外缘。

2.3 洞口部位操作平台设计

考虑门窗、阳台及连廊洞口等因素，带三角支撑的施工操作平台因无预制或现浇构件进行连接而无法在装配式混凝土外墙施工中继续使用，为保证操作平台完整性及连续性，需针对洞口处操作平台，特别是平台的支撑体系开展研究。

洞口部位防护与作业一体化操作平台包括下部结构和上部工作台。上部工作台包括平台框架、踏板及防护栏，其设计及连接方式同全预制部位或现浇部位施工钢踏平台板及安全防护栏做法，主要通过在下部结构支撑上安装2个以上转换立柱。

下部结构包括下部支撑架和斜向拉杆支撑(见图6)。斜向拉杆支撑一端与支撑架相连，另一端与楼板预埋件相连，斜杆与立杆间夹角为45°，作为整个脚手架装置的斜向支撑，防止倾覆。下部支撑架为三角形支撑架结构，包括立柱1、立柱2、斜杆4、横杆3、横杆5、横杆6及下部加强横杆7。立柱2及横杆7底部设有底板9，纵向斜拉杆8一端焊接在横杆6上，一端焊接在底板9上，并对称设置在横杆6两侧。立柱1通过对拉螺栓固定在洞口翻边结构外侧的翻边面上，立柱2比立柱1短200mm，底部加强横杆7，与外侧立柱1形成一个L形卡扣结构，防止装置下滑，进一步提升装置的安装牢固性和稳定性。

图6 洞口部位操作平台下部结构

3 施工操作平台加工

根据支撑及平台各组件深化图进行构件下料，焊接加工，采用Q235B钢材。全预制构件及现浇构件部位连接三角支撑组件立杆及横杆采用槽钢，洞口部位支撑立杆柱采用方管，斜杆采用方管，钢踏平台板各钢骨架(支撑框架)采用方钢管，平台板采用花纹钢板制作，安全防护栏的立杆采用方管，水平横杆采用角钢制作。各材料间采用E43焊条或CO2气体保护焊进行焊接。

4 施工操作平台组装

4.1 全预制外墙部位操作平台组装

1)将立杆、横杆及斜杆组装成三角支撑架。

2)将各三角支撑架并排安装固定在钢踏平台板底部。

3)将安全防护栏安装在钢踏平台板外围，形成支撑平台。

4.2 外墙现浇部位操作平台组装

1)将立杆、横杆及斜杆组装成三角支撑架。

2)将各三角支撑架并排安装固定在第1钢踏平台板底部。

3)将第1安全防护栏安装在第1钢踏平台板外围。

4)在第2钢踏平台板底部焊接支撑柱，并将第2安全防护栏安装在第2钢踏平台板外围。

5)将第2钢踏平台板放于第1钢踏平台板上部，通过支撑柱下端与第1钢踏平台板组装连接。

4.3 洞口部位操作平台组装

将下部支撑通过转换立柱与钢踏平台进行安装，再将安全防护栏与钢踏平台板组装(见图7)。

图7 下部支撑与钢踏平台、安全防护栏组装

5 施工操作平台安装及拆卸

5.1 全预制外墙部位操作平台安装及拆卸

1)将首层支撑平台与预制构件组装后，吊装首层支撑平台各立杆，并采用对拉螺栓与预制构件上的预留孔洞连接固定，吊装首层预制构件及支撑平台，如图8所示。

图8 首层支撑平台与预制构件安装示意

2)首层预制构件及支撑平台吊装完成后，进行首层预制构件灌浆连接及首层楼板混凝土施工，待混凝土达到强度后吊装2层预制构件及支撑平台。

3)2层预制构件及支撑平台吊装完成后，进行2层预制构件灌浆连接及2层楼板混凝土施工，待混凝土达到强度后进行首层支撑平台的拆卸。

4)将拆卸下来的首层支撑平台作为新的3层支撑平台，与3层预制构件组装后吊装。该支撑平台的各立杆同样采用对拉螺栓与2层预制构件上预留的孔洞进行连接固定。

随着逐层向上装配施工，可重复上述施工步骤进行支撑平台的轮回拆卸和安装，达到支撑平台循环周转使用的目的。

5.2 外墙现浇部位操作平台安装及拆卸

1)支撑平台吊装 支撑平台各立杆均采用对拉螺栓与现浇剪力墙上的预留孔洞进行连接固定。

2)支撑平台拆卸 支撑平台安装后进行本层现浇混凝土支模及混凝土浇筑，待本层混凝土达到侧模脱模强度要求后利用塔式起重机配合支撑平台拆卸。

3)下一层支撑平台吊装 拆卸下来的支撑平台转移安装固定在本层现浇剪力墙预留的孔洞中，进行下一层现浇混凝土支模及混凝土浇筑。

随着逐层向上浇筑施工，可重复上述施工步骤进行支撑平台的轮回拆卸和安装，达到支撑平台循环周转使用的目的。

5.3 洞口部位操作平台安装及拆卸

1)首层翻边位置结构施工 根据深化做法，进行首层结构施工，首层混凝土浇筑前，在楼板及翻边位置根据深化图做好预埋件的预埋和对拉螺栓孔的预留，如图9所示。

图9 首层结构施工示意

2)首层操作平台安装 首层混凝土达到相应强度后，分单元吊装操作平台就位，随后用临时斜向支撑固定，同时用对拉螺栓对拉固定，首层操作平台即安装完成。

3)2层结构施工 首层操作平台安装完成后，即可对2层作业层起到安全防护和提供操作平台的作用。进行2层结构的模板支设、钢筋加工安装、混凝土浇筑等相关作业。根据深化做法，2层混凝土浇筑前，在楼板及翻边位置根据深化图做好预埋件的预埋和对拉螺栓孔的预留。

4)2层操作平台安装 2层混凝土达到相应强度后，分单元吊装操作平台至2层就位，随后用斜向拉杆支撑临时固定，同时用对拉螺栓对拉固定，2层操作平台即安装完成。

5)3层结构施工 施工要点同2层结构。

6)首层操作平台拆除 用塔式起重机或汽车式起重机临时固定首层操作平台，随后拆除首层对拉螺栓和临时斜向拉杆支撑，进行首层操作平台的拆除，同时做好3层操作平台的吊装。

7)3层操作平台安装 3层混凝土达到相应强度后，直接将首层拆除的操作平台吊至3层进行就位，随后用临时斜向支撑固定，同时用对拉螺栓对拉固定，3层操作平台即安装完成。以后楼层依次类推，直至主体结构封顶，进行简易脚手架的拆除。

6 施工操作平台优势

1)各不同部位施工操作平台成本低廉，各组件可标准化大批量生产，也可根据要求改进定制。

2)操作平台结构各部件组装、拆卸方便。

3)操作平台可重复利用。

4)操作平台质量小，采用施工现场塔式起重机配合安装拆卸即可，且与预制构件或现浇结构连接安全稳定性高。

5)不同部位施工操作平台可满足装配式建筑对外架施工的需求，可快速装配后直接吊装在预制构件、现浇构件上，体现装配式建筑的施工优势。

7 结语

通过研究装配式混凝土外围护结构不同部位作业与防护一体化操作平台设计、制作、安装技术，解决了装配式建筑外围护结构不同部位的脚手架施工整体性及连续性难题。