高层建筑施工中小型液压爬升钢平台设计及应用

徐 忠

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

工程建设地点位于上海市静安区苏河湾地带，地块总用地面积50 847 m2，其中46-02地块占地面积1.1万 m2，本项目为一期工程，位于46-02地块内。

基地位置西至46-01地块、东至山西北路、南靠规划三泰路、北邻天潼路，中间由分隔墙分割为46-01和46-02这2个地块（图1）。

图1 苏河湾核心筒平面示意

本工程塔楼由1幢42层高层办公楼、3层商业楼及地下室构成，总建筑面积131 294.14 m2，其中地上103 048.12 m2，地下28 246.02 m2。

核心筒采用非全覆盖小型液压爬升钢平台[1]体系，钢平台仅覆盖低区电梯、中区电梯、中高区电梯及部分走道。核心筒内设置1台内爬的STT420塔吊，用于确保主楼材料的垂直运输；核心筒内设置1台单笼的可直达钢平台顶部的施工电梯，用于满足施工人员的日常作业；钢平台上部设置1台HGY28液压布料机，用于满足核心筒混凝土的浇筑（图2）。

图2 苏河湾核心筒钢平台平面示意

2 工程重难点

2.1 钢平台与附着升降脚手架的协调与配合

电梯井道钢平台施工与外侧剪力墙附着式升降脚手架施工之间相互协调、配合，要做到互不干涉，同时由于钢平台整体高于附着式升降脚手架，特别是在非标准层区域施工时，需要在钢平台与附着式升降脚手架共同区域的钢平台梁上设临时防护栏杆和贴脚板，以防钢平台上的施工人员、周转材料等坠落。附着式升降脚手架与钢平台共同区域的钢平台顶梁下翼缘设置核心筒外墙大模板吊点，此区域内的大模板提升悬挂点设置在钢平台梁的下翼缘上，相应爬架区域内的顶部不设置模板吊点梁（图3）。

图3 核心筒钢平台和附着式升降脚手架立面示意

2.2 钢平台外挂脚手架的高空变形

沿T5轴线两侧的核心筒剪力墙和钢筋混凝土梁，其施工围护分别为钢平台的外挂脚手架和附着式升降脚手架。

施工至10层时，T5轴线外侧混凝土梁取消，需要拆除10#～11#机位相应架体，同时对钢平台外挂脚手架区域做好相应的阻断、隔离、防护工作。

施工至23层时，T5轴线外侧核心筒墙体变形、取消，核心筒附着式升降脚手架相应拆除8#、9#、12#、13#等部分架体，并且与钢平台外挂脚手架呈直线布置，共同承担核心筒墙体的施工围护工作（图4）。

图4 核心筒钢平台变形

2.3 机械设备在钢平台上的拓展与应用

2.3.1 液压布料机

苏河湾项目采用三一重工HGY28整体移动式布料机，最大布料幅度达28 m，覆盖整个核心筒施工区域。传统布料机采用塔吊进行移动，部分智能液压布料机采用液压顶升自爬，但仍需耗费人工及时间。液压布料机安装在钢平台上，同时解决了液压布料机安装与提升的问题。

2.3.2 施工电梯

根据项目特征，电梯所在结构仅4 300 mm宽，无法布置双笼电梯，故采用单笼电梯，通过移动附墙电梯可直达钢平台顶部，提高人员运输效率。传统电梯施工方法仅考虑电梯布置位置及自身施工可行性，不考虑与其他设备、机械协调以实现电梯附着以及抬高行程高度。本项目通过与土建一结构施工及液压钢平台的协调，在楼板上预留洞口，以及在钢平台上安装移动附墙，同时采用单笼电梯，简化电梯使用功能，从而实现单笼电梯直达钢平台顶部进入结构施工层。该方案解决了传统的施工电梯落后于结构施工的问题，同时提高了人员垂直运输效率和用工效率。

2.3.3 自爬塔吊附着支撑钢梁倒运

在超高层建筑施工中，自爬塔吊附着支撑钢梁常规的倒运方法是通过塔吊进行附着支撑钢梁倒运。此方法倒运时间及难度在本项目中均不能满足项目使用要求。经过多次论证，转换思路，通过借助液压钢平台实现钢梁倒运。

3 施工工艺流程

3.1.1 小型液压爬升钢平台模架体系设计

钢柱筒架交替支撑式液压爬升钢平台模板系统通过钢梁组成的钢平台与外挂脚手架连接，利用导轨立柱承重，油缸相互交替顶升来爬升。钢柱筒架交替支撑式液压爬升钢平台模板系统由钢平台、钢柱爬升系统、筒架支撑系统和钢大模等组成[1-3]，包括1间独立液压操作控制室、1个液压主泵站和5个液压牛腿小泵站。钢平台总面积约250 m2。另外，在钢平台顶梁上安装1台HG28液压布料机（图5）。

图5 苏河湾核心筒钢平台立面示意

3.1.2 钢平台体系的组成

钢平台在正常施工时处于整个体系顶部，作为施工人员的操作平台及钢筋堆放场所，由钢平台的顶部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm和底部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm组成。钢梁的布置综合考虑核心筒剪力墙中的钢结构件的吊装施工、模板施工、施工电梯、附着式升降脚手架和钢平台导轨立柱、内外脚手架、整体受力情况等诸多因素。在钢梁上根据施工实际情况覆盖钢盖板，作为操作平台，平台钢板由厚6 mm花纹钢板及40 mm×60 mm方管焊接组成。部分位置可采用可翻起式钢板，在施工需要时将该位置平台板翻起。在钢平台外沿周边一圈设置1.8 m高的挡板网，以防止人、物等高空坠落。

3.1.3 钢平台的安装

钢平台在核心筒施工至3层标高后进行安装。

1）钢平台安装前在工厂进行预拼装，检查几何尺寸，合格后方可出厂。钢平台安装按照布置在核心筒内的1台STL420塔吊的技术参数及内筒架、钢梁、外挂脚手架等构件分块吊装、就位。

2）核心筒墙体在完成＋18.15 m施工时，进行钢平台模架体系的安装施工。

3）局部不设置搁置钢牛腿的内筒，在安装下挂脚手架前应当在剪力墙上设置埋件，之后在埋件上焊接钢平台安装支架、搁置钢架。

4）在＋18.15 m剪力墙顶面开出轴线，主、次梁均按轴线准确就位，安装时对号入座，并对上梁面钎口刻度。如因螺栓孔移位，以手用铰刀扩孔，每个螺栓孔紧固后的测力扳不小于80 N。

5）钢梁全部安装就位后即安装钢平台铺板，根据现场实际情况，为了方便安装脚手架，部分钢平台铺板暂时不安装，这些位置应设网以保证安全，待脚手架安装完成后应尽快安装就位。

6）安装完钢平台铺板后，安装模板吊点板及钢平台走道板，就位后与钢平台铺板点焊固定。然后安装上部1.8 m高的防护栏杆，以保证钢平台上行人的安全。

3.2 钢平台模架体系的整体拆除

拆除顺序：钢柱爬升系统→内外铝模板→上部防护栏杆→钢平台梁→操作室、泵站→筒架支撑系统（包括方管柱、吊架、踏板、侧网）→底部大梁。

钢平台拆除前，由于部分内筒架结构自重和塔吊因素的影响，需要设置专用预埋件，在埋件上焊接吊耳，通过吊耳用手拉葫芦固定住内筒架，保证筒架的平稳。另外，在钢平台内筒下挂脚手架处，应当设置拆除用临时拉结点或搁置点埋件，以供内筒架拆除作业使用。

拆除施工步骤如下：

1）钢平台停留在42层（＋193.65 m）结构面上，先清理、吊离钢平台和内筒架上的各类设备（焊机、氧气乙炔瓶、电箱）、建筑材料、垃圾等。

2）拆除局部钢平台梁和平台板，使得钢平台下方的铝模板有足够的空间向上提升。

3）拆除顺序为：外圈平台梁及脚手架→筒体上平台板、钢梁→筒体内吊脚手架。

4）和外圈平台梁连在一起整体拆除。先拆除脚手架的两侧，在起重钢丝绳必须受力的前提下，再拆除钢梁的两端。由塔吊安全吊至地面（拆除底部脚手板和拆除钢梁时必须系好安全带）。

5）外圈平台拆除顺序：先拆除外圈平台盖板，然后根据平台形状、钢平台外伸悬臂梁的位置及塔吊起重能力等对钢平台进行分块，再利用塔吊整体吊至地面。施工前，在断开位置的钢梁上用油漆做好标记。

6）每块钢平台分块吊离时采用4点捆吊，起重钢丝绳采用6×37＋2WS，钢丝绳直径不小于32.5 mm，该钢丝绳额定破断拉力为548.5 kN，钢丝绳安全系数＝548.5×4/350≈6.27。

7）在气割钢平台前，拆除人员必须系好安全带，确认钢梁断口的先后顺序，保证人员安全退出。

8）钢平台吊至地面时，将单块钢平台自由慢速放下，地面操作人员均退至安全范围。

9）筒体内下挂脚手架，拆除顺序由上往下，先拆除最上面平台盖板，所有材料从筒体内由下往上拎至屋顶层结构标高以上，再吊至指定地面。

3.3 机械设备在钢平台上的安装及使用

3.3.1 液压布料机安装及使用

液压布料机安装于液压钢平台上部平台梁上，钢平台平台梁上焊接布料机支座，采用螺栓连接固定（图6）。

图6 布料机支座安装节点

液压布料机设置在钢平台上解决了核心筒施工每层施工布料机需要提升的问题，大大减少工作量，简化工作程序，仅在钢平台提升后增加一段泵管，便可正常使用。钢平台作为液压布料机支座以及提升载体，不仅安全稳定，而且高效，在将布料机的优势扩大的同时解决了自身在超高层施工中的短板，大大提高了施工效率。

3.3.2 施工电梯安装及使用

1）施工升降机初安装配置21节6.3 m标准节，6节片式辅助节，1道移动附墙（图7），同时安装2道固定附墙。

图7 移动附墙

2）钢平台提升4.5 m，移动附墙随之提升4.5 m，处于最上部2节标准节处，施工升降机准备加节，此时施工升降机不可正常运行。

3）施工升降机加3节标准节，同时将3节片式辅助节安装至新加的3节标准节上。此时施工升降机可正常运行。

4）钢平台再次爬升4.5 m，施工升降机安装第3道固定附墙，重复第2、第3步骤进行加节，此后均按此操作。

3.3.3 塔吊附着支撑钢梁倒运

相对于传统的倒运方式，借助钢平台上部钢梁作为桁车倒运更便捷及安全。钢平台相对于塔吊来说，倒运位置更靠近附着支撑钢梁，且钢平台内筒有足够的操作面完成倒运工作。该方法不但增加附着支撑钢梁倒运的安全性，还缩短倒运时间及降低操作难度。

4 结语

中小型液压钢平台在超高层结构变化较大的核心筒中功能性更为突出，如可为结构施工提供材料堆载场地和操作平面，人员可垂直运输至结构施工顶部，液压布料机借助钢平台无需吊装，自爬塔吊借助钢平台倒运附着支撑钢梁等。多种机械设备借助液压钢平台可简化工作程序，或可解决超高层施工面临的自身短板问题。

钢平台作为一个载体，有效地解决了机械施工在超高层施工中的难题，同时保证了项目核心筒施工的高效率、高安全性、高速度，也是对以往项目经验的拓展和应用，还可为后续不同核心筒形式使用液压钢平台提供新的思路和方向。