超高层液压爬模施工技术分析

文／龚湘军 湖南建工集团有限公司 湖南长沙 410000

引言：

液压模板爬升技术简称爬模，是机械化程度较高的作业方式之一，极大地解决了超高层建筑施工难题，此技术不需要高层塔吊，仅依靠附着在导轨上的液压同步装置就能实现架体和操作平台的自动爬升，具有操作方便、建造工期短、经济效应高、安全性能好等优点，能根据建筑物结构需求对多块爬升模板进行组合，协同作业，本文主要围绕此展开详细分析。

1、液压爬模技术的提出

现如今，随着社会主义现代化强国建设进程提速，以及为平衡国内东西部经济落差，大力发展城镇经济，加快城镇建设步伐，大量高墩桥梁、高层楼房等高层建筑应运而生。伴随着建筑高度的逐渐增加，对建筑施工设备的要求也越来越严苛。传统的建筑施工技术难以满足高层建筑的要求，具有自爬能力的液压模板爬升技术逐渐步入大家的视野。

20世纪80年代，中建一局、三局等企业开始尝试使用液压千斤顶爬模与电动丝杠爬模。中建柏利公司于

1996年首次采用6 吨液压千斤顶、Φ48×3.5 钢管支撑杆与钢框胶合板模板，对广东公安厅办公楼的施工项目进行爬模。2003年，中建一局在北京LG 大厦工程的核心筒墙体爬模项目中采用了液压油缸爬模。江都揽月机械有限公司于2004年研发的200kN 与100kN 液压升降千斤顶为液压爬模带来了更大的发展空间，并于次年被中建一局发展建设公司的俄罗斯联邦大厦工程项目所采用。时至今日，国内的爬模公司在高层建筑项目中都会优先选用液压油缸爬模。住房和城乡建设部于2017年10月组织编制了《建筑业10 项新技术（2017 版）》，其中液压爬升模板技术作为模板脚手架新技术之一，更加凸显其应用推广的重要性。在液压爬模被广泛使用后，为了确保液压爬模施工技术做到经济合理、安全可靠，我国建设部于2018年发布关于爬升模板技术的修订版行业标准即JGJ195-2018《液压爬升模板工程技术规程》，严格规范了液压爬模施工技术标准，为爬模机设计提供了标准依据。大量工程实践表明，在高度 100m 以上的建筑施工中应用液压爬模体系，不仅能够提高模板周转使用率、减少资源消耗，而且还能提高施工效率和经济效益。

当前，我国爬模技术发展主要体现在提高装备自动化，减少操作人员，提升爬模速度和可靠性，建立爬模装置运动状态监测机制等方面。力求研发操作更简单、质量更小的新型模板等。随着我国对液压爬模的不断应用不断创新，我国液压爬模将朝着通用化、轻量化与智能化方向不断发展。

2、液压爬模装置组成与工作流程

2.1 液压爬模装置组成

爬模机主要由架体和操作平台、模板系统、液压系统和支撑系统四大部分组成，其整体结构如图1所示。

图1 液压爬升模板结构图

（1）架体和操作平台。架体和操作平台主要包括架体、操作平台、吊平台、安全网、护栏等。架体分为上、下架体，通过架体挂钩与附墙支座相连，是承受爬升机荷载的承重构件。操作平台分为上、中、下和滞后操作平台，主要用于钢筋绑扎、合模脱模、混凝土浇筑、液压系统操作等，为工人作业和物料堆放提供空间。

（2）模板系统。模板系统主要由模板、推模装置和可调斜撑等装置组成，安装于中操作平台。模板系统主要用于合模与退模，通过调整斜撑角度，实现混凝土墙面的固定成型。

（3）液压系统。液压系统主要由多油缸同步装置、导轨、换向机构、防坠爬升器、液压控制台等装置组成，位于下操作平台。通过换向机构实现导轨与架体互爬，多油缸同步系统为导轨和架体爬升提供动力。液压同步控制系统是液压控制系统的重要组成部分，该系统由多个液压执行器组成，通过合理的分配各执行器流量进而控制各执行器以相同的速度或位移运动。

（4）支撑系统。支撑系统主要由预埋件、附墙支座、高强度螺栓、承重销等机构组成。支撑系统与架体和导轨通过附墙支座相连，用于保持爬模机在停机、施工、爬升三种工况下附墙支座位置保持不变，是实现爬模机爬升的安全保障。

2.2 液压爬模工作流程

液压爬升模板技术，简称爬模，其机械装置称为爬模机。爬模机依靠预埋于混凝土墙体的附墙支撑，将自身附着在混凝土墙体上；待新浇筑的混凝土凝固后，爬模机脱模，以液压同步控制系统作为动力源，通过换向机构实现架体与导轨互爬，驱动爬模机进行循环爬升作业。爬模机循环爬升作业流程如图2所示，爬升的关键在于采用液压系统将架体承力点位移升差严格控制在规定范围内，保证架体和操作平台高效、平稳、安全的爬升至预定高度。

图2 液压爬模机爬升循环作业流程图

3、实例探析超高层液压爬模施工技术要点

3.1 工程概况

本项目为某综合体建筑T2 塔楼，塔楼总占地面积约2300m，总建筑面积约15.2 万m。塔楼主体结构地上69 层，地下5 层，高度为308m，采用劲性钢骨外框柱＋核心筒剪力墙结构，墙体采用C40（P10）、C60混凝土；筏板基础形式，采用C15、C35（P10）混凝土。此塔楼主体结构爬模体系平台在外框为混凝土结构的超高层建筑施工提供了一种革新的尝试，实现了快速、绿色、安全施工生产。

3.2 核心筒液压爬模系统选择

T2 塔楼主体结构工程内外墙均采用LG-100 型液压自爬模系统。混凝土墙面质量达到清水混凝土效果，同时爬模架体也可以配合现场喷淋养护的设置；非标层超过4.5m 时，爬模架体通过爬升两次的方式实现架体的爬升。塔楼主体结构工程中的通长埋件杆均已避开钢柱，未能避开钢柱处则采用埋件板的方式施工，埋件板的方式施工与钢柱不会产生影响。正常施工过程中，墙体达到15Mpa后方可爬升，现场利用同条件试块检验强度是否达标，冬季施工增长较慢的情况下同理。爬模顶层平台堆载重物限重为4kN/m。

3.3 核心筒液压爬模架体安装

T2 塔楼主体结构工程外墙4 个面共布置46 榀下架体，内墙4 个内腔共布置40 榀下架体。内外墙架体在设计上都已经考虑核心筒门洞变化、梁筋位置和收缩问题，内外墙架体可一直爬升至核心筒66 层。如下图3所示为液压爬模架体总装图。

图3 液压爬模架体总装图

如下图4所示为核心筒下架体平面布置图。下架体上共有3 个操作平台，分别为：主平台、液压操作平台、吊平台。其中主平台主要是物质与人员的周转平台，模板的合模、退模、校模作业都会在主平台上完成；液压操作平台主要是提供空间给操作人员控制液压动力装置与修饰墙面；吊平台用来拆卸挂座、通长高强螺杆等循环倒用配件与修饰墙面，角部平台采用一侧平台悬挑的方式以实现两侧平台的连接。此处平台采用H200×200 型钢，平台板采用3mm 厚花纹钢板。

图4 核心筒下架体平面布置图

3.4 核心筒液压爬模施工要点

3.4.1 平台搭设

T2 塔楼项目在核心筒西北角井筒（即截面左上角）及东南角井筒（即截面右下角）上通过液压爬模架体搭设整体大平台，以放置布料机，设计时参考竖向泵管位置后充分考虑架体机位与架体平台的影响，在布置时架体与平台已尽量避开。架体及平台板设置考虑泵管、消防管位置的影响。

3.4.2 塔吊布置

T2 塔楼主体结构核心筒外侧共布置两部塔吊，在塔吊不断提升过程中需要在核心筒外墙安装附墙，塔吊附墙需提前预埋进墙体，部分塔吊埋件位置（斜撑埋件）与架体埋件位置冲突，需在斜撑埋件上开孔以安装架体埋件。塔吊附墙安装时可能会与爬模架体导轨位置冲突，需在安装塔吊附墙前将架体导轨抽出，待模板爬升时再插入导轨进行爬升。

3.4.3 爬升工艺

本次采用超高层核心筒、外框“不等高同步攀升”施工工艺，外框梁在核心筒施工时采取钢筋接驳器连接及设置埋抗剪件形式，解决了在混凝土梁板超高层建筑结构体系中核心筒施工时的爬模应用。为提高施工效率，在爬模体系应用前期，经过严谨的深化设计工作，完成了爬模中钢模板与铝合金模板在模数化领域的完美结合，达到了钢铝模板同步配合施工，并对绿色施工生产提供了有效保障。

核心筒施工时为保证人员、材料、小型机具在竖向结构中有效运输及施工生产中消防通道的完整性、连续性，实现了爬模在核心筒施工中外爬内支的连续施工，保证了施工生产中安全、消防通道的形成。同时，为保证爬模区域混凝土强度增长，T2 塔楼主体结构工程在爬模机位平台上设置全覆盖自动化喷淋系统。喷淋系统沿爬模覆盖范围，并根据核心筒墙体走向封闭式布置，避免了混凝土养护盲区，满足了超高层施工中混凝土养护要求。

3.5 核心筒液压爬模施工效果

该爬模施工不仅保障了施工进度，也实现绿色施工生产，同时极大的消除了消防安全隐患，有一定推广应用价值，在绿色施工安全方面提供有力保障。核心筒液压爬模技术实施效果如下表1所示。

表1 核心筒液压爬模技术实施效果

结语：

综上所述，现代超高层建筑工程中液压爬模技术获得了广泛应用，与传统的模板脚手架体系相比，其更能适应各种复杂结构外形和施工难度高的建筑。超高层建筑施工中，需根据项目实际情况合理选择、安装液压爬模装置，液压爬模架体附着在建筑主体上，同时也作为上下施工作业面的主要通道，在工程质量、安全、速度和成本等各方面都有着明显的优越性，可为工程施工创造了综合效益。