大型公建集成式附着升降脚手架施工技术研究与应用

毕东海，王秉磊，王震震，王守美

（1.济南市槐荫区工程质量与安全中心，山东 济南 250000；2.山东平安建设集团有限公司，山东 济南 250306）

0 引言

近年来，随着高层与公共建筑的大量增加，特别是进入 21 世纪以来，附着式升降脚手架以其具有安全、经济、可靠性引起了业界广泛关注。该技术是在替代传统落地脚手架基础上不断改进与发展的一种新技术，其特点是可重复利用、安全可靠、适应性强、可循环再利用，因而经济效益显著，近年来在大型公共建筑中被逐渐推广应用。该技术广泛适用于层高标准、建筑外立面造型规则的主体结构施工，本文通过对具体工程应用案例的分析，对附着式升降脚手架技术进行了详细介绍，旨在为今后大规模推广应用该技术提供参考。

1 工程概况

腊山复利广场酒店工程位于济南市槐荫区腊山街道魏华西路以南，腊山西路以东，地上建筑面积 21 804.57 m2，地上 21 层，建筑层高 3.3 m，建筑物总高 78.3 m，酒店所在商业办公区域，地下 2 层，负一层层高 5.3 m，负二层层高 3.7 m，该地块地下建筑面积18 115.34 m2，该建筑物结构形式为：框架核心筒结构，于 2021 年 1 月开工建设，已于 2022 年 12 月竣工。

本工程在主体结构 5 层采用了附着式升降脚手架设计体系（以下简称“爬架”），其由外架结构、电动整体提升设备、随墙支撑结构、防坠保护装置等部分构成。爬架设计全高 15.3 m，因爬架搭设高度在 5 层，搭设钢管平台已超规范，故在 5 层底部改用 18 # 工字钢搭设悬挑平台，工字钢外出距墙面≥1.4 m，间距≤1.5 m，然后吊装至平台上进行整体连接，完成架体组装，共计分 4 次进行吊装，同时采用钢管临时拉结，防止架体位移，为防护平台提供了结构附着点。

该建筑物外形为矩形布局，高度方向垂直统一，适合爬架设计使用管理规定［1］，由于其防护效果安全可靠，组装构件类别少，节省了大量钢管和扣件租赁费、运输、损耗费用，符合低碳减排、绿色施工的发展理念。

2 技术特点

附着式升降脚手架主要是通过建筑物主体结构外部预埋件，安装固定外墙支座，并在竖向位置安装两个限位卸荷装置，通过计算机整体控制提升外架体，该外脚手架具有防坠、防倾功能，如图1、图2 所示。

图1 爬架提升系统

图2 爬架计算机控制系统

该爬架系统由于组成围护结构的架体系统所有钢构件均可回收再利用，与悬挑工字钢脚手架相比，节约每 6 层一悬挑的预埋钢板及锚固筋的一次性投入材料费、人工费等相关费用，由于可重复利用且周转次数多，现场不产生垃圾，绿色文明施工效果显著。

集成式升降脚手架［2］按现场流水段布局，由框架体、计算机同步控制系统、附墙件、防坠落、防倾覆等装置组成，特点如下。

1）脚手架标准拼装节，通常在工地现场组装成型，能够实现工具化安拆，大量节约了传统落地式脚手架的租赁费。

2）架体连接牢固可靠，由于采用螺栓连接，安拆更迅捷方便，减少了现场的工作量。

3）电动机提升系统利用偏心重力原理，如遇突然下坠，偏心摆块能迅速卡死导轨，避免坠落事故发生且该系统使用周期长、维护成本低。

4）计算机控制升降系统，能同步控制架体的升降，且在架体荷载超载 10 % 时能及时报警，提醒安装操作人员注意，可有效防止安全事故。

5）由于架体是全封闭，防止了楼体作业人员抛物、坠物隐患，同时外围护钢板网能有效防止楼体内灰尘向外界扩散，安全文明度高。

6）该脚手架依靠电动系统升降，减轻了工人劳动作业强度，施工速度快，促进了施工技术的进步。

3 工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程（见图3）

图3 施工工艺流程

3.2 操作要点

综合考虑本公共建筑的平面布局特点，依据建筑物提升高度要求及在施工工程中需承受的荷载等因素，共计布设 28 榀爬架，每榀架体均采用电动整体同步方式进行提升。

3.2.1 架体组装

1）组装前应对所有操作人员进行技术培训和安全交底。

2）集成式升降脚手架［3］安装前，应对所有架体配件进行检查验收，确保合格。

3）首先在地面进行主框架平台搭设，安装步骤如下：搭设架体立杆→安装底部框架→安装底部水平杆件→安装底部斜拉杆→安装架体轨道，如图4、图5 所示。

图4 架体安装平台图

图5 架体组装现场图

4）在已硬化的靠近建筑物的现场区域，将架体与附着固定装置进行连接，并固定安装好架体外侧钢丝防护网，安装下提升支座、行程小车及顶撑及防坠器等，组装相邻架体之间的余下部分杆件，并将相邻机位连接成整体。

5）防护构件的组装。在已安装好的架体防护构件的技术上，后续防护构件每层均统一使用钢法兰盘螺栓连接，每层结束后，要对螺栓全部检查并预紧，并涂油养护。

6）离墙防护的制作。在底部采用 200 mm 的花纹钢板制作翻板，翻板与底部悬挑板通过轴销连接，翻板制作安装完成后，要达到与建筑物之间无缝隙，且能自如翻转。

3.2.2 提升机构的安装

1）提升机构安装。在主框架轨道上节安装提升链条转换件，在提升支座上安装设备提升件，并与提升支座固定好。

2）电路铺设。主电源与电控柜的连接处设置分电箱，分电箱内设置分控开关及过流保护器，电控柜同时控制 25 台电动葫芦，主电源线、分线均采用三相五线电缆线。

3）提升系统安装。通过传感器与电动葫芦挂钩连接固定，安装好后，预紧提升设备链条，保证荷载有效传递至提升支座上。

3.2.3 集成式脚手架的升降

1）架体平台组装完成后，经自检合格后由建设单位组织监理、总承包单位工程技术人员等相关人员进行预验收，验收合格方可进入正常使用。

架体升降流程图如图6 所示。

图6 架体升降流程图

2）提升前准备。首先对导轨上、附墙支座处混凝土全面清理，同时检查各系统电器开关箱确保运行正常，必须保证电动葫芦不得有扭链、咬链和翻链现象。

3）架体的升降。准备工作完成后，先进行初步提升，如提升正常，方可后续提升到位，否则要进行故障检查，分析原因无误后，方可再次提升，再次提升需注意导轨垂直度，提升到位后，及时安装固定轴销，并将密封板全数封闭好，方可进行卸荷工作，如图7 所示。

图7 升降后投入使用流程图

3.2.4 集成式升降脚手架的拆除

为确保安全可靠而又快速地拆除集成式升降脚手架，按以下程序拆除架体。

1）设置警戒区域。在架体拆除下方拉出警戒线，指派专人进行看护，严禁无关人员入场。

2）拆除附着升降脚手架的准备工作。①对拆除作业人员进行安全技术交底，并明确责任分工；②所有架上作业人员，必须正确佩戴安全帽，系好安全带，穿防滑鞋，在整个拆除过程中，要随时将零散工具或材料及时装袋并吊离现场；③卸除所有使用荷载，并清除架体上的所有杂物及建筑垃圾，在拆除架体地面离建筑物 15 m 位置设置警戒区，准备好拆架工具，架子利用塔吊向上提升时，整个架子上严禁站有人员。

3）集成式升降脚手架架体拆除。①升降架空中拆除过程为从上向下依次拆除，首先拆除最上面的小上节，高度为 1.7 m，拆除时连续跨数不超过 3 跨，防止架体吊装超重；②断开时必须先将提前设置好的独立分片先用塔吊垂直拉紧，同时确保钢丝绳受力均匀，吊点位置要适当，确保塔吊将单片架体吊起时能保持平衡，在架体脱离建筑物时，塔吊吊装作业要缓慢，落地部件要及时清理杆件表面，分类放置，做防锈处理；③拆除时，遇到六级以上大风、下大雨、大雾等恶劣天气时停止户外拆除工作；④拆除后的所有构件要及时进行防锈处理并转运至仓库内，以备后续工地使用。

4 质量控制措施

4.1 现场质量制度措施

1）依据《YKJ-01 型集成式升降脚手架安全技术操作规程》对升降架的设计、制造、使用各个环节的安全性、适用性，进行严格把关。

2）在集成式升降脚手架的组装、使用中，有针对性地实行各级、各阶段的检查，在自检验收合格的基础上，再报监理及业主单位复查，验收合格后，下达升降许可证，每次升降，均由现场总指挥负责，同时现场其余作业人员均责任到位，并落实严格的奖惩制度。

4.2 附着式集成升降脚手架的质量控制要求（见表1）

表1 附着式集成升降脚手架质量要求

5 环保措施

1）在附着式整体升降脚手架上，垃圾每日及时清理，垃圾存放到指定容器，做到专人管理，统一清运。

2）施工现场应尽量选用噪声小的机械设备，确保周边居民正常的工作与休息环境。

3）施工现场的施工光源要设置防光罩，避免对周边居民区造成光污染。

4）教育施工作业人员提高环保意识，不人为制造噪声，做到文明施工。

6 经济效益分析

1）施工速度快，架体提升速度为 1～2 h/层，不占用塔吊使用时间，施工速度可达 2～3 层/月。

2）可有效减少垂直运输设备租赁费和运输设备的台班费。

3）节约材料，以悬挑工字钢与集成式升降脚手架经济分析对比为例，悬挑架锚固端长度不小于悬挑长度的 2 倍计算，长度为 2×1.32 m=2.64 m，工字钢 20a@1.4 m，该建筑物周长L=（42.7+29.1）×2=143.6 m，L÷1.4 m 间距，共计需 103 根，工字钢总重G=103 根×2.64 m×27.9 kg/m=7 586.57 kg=7.59 t，租赁费按重量为：500 元/t，租赁费总计：7.59 t×500 元/t =3 795 元。

悬挑脚手架人工安拆费、塔吊机械费、运输费、附属钢丝绳费，共计 30 万元。

预埋件尺寸：200 mm×100 mm×10 mm，每根工字 钢悬挑梁用 3 块固定，每层共计 103×3=309 块，由于悬挑工字钢按 6 层一悬挑计算，共需埋设 3 层，共计 927 块，总重约 927×0.2 m×0.1 m×0.01 m×7.8 kg/m3= 1.45 t，预埋件总费用：1.45 t×4 500 元/t=0.65 万元。

工期：15 d/层，总工期：D=16 层×15 d/层=240 d，总计费用：3 795 元/d×240 d+30 万元+0.65 万元=121.7 万元。

整体提升脚手架从 5 层开始提升，共计提升 16～ 21 层。

每层面积S=42.7 m×29.1 m=1 242.6 m2。整体提升脚手架经综合测算造价为：38 元/m2。

费 用总计：16 层×12 42.6 m2/层×38 元/m2=75.5 万元。

与悬挑脚手架相比，节约费用：121.7 万元-75.5 万元=46.2 万元。

4）建筑物结构垂直度能有效控制在 1/4 000 之内，可以有效减少外墙保温浆料及腻子面层厚度。

5）架体实现了工厂预制化生产、现场标准化作业、可循环再利用的目标，由于实现了工具化安拆，大幅度降低了工人劳动强度及人工安拆费用，经济效益显著。

7 结语

实践表明，集成附着式升降脚手架由于自身具有防坠落、防倾覆的性能设计，拥有无线遥控控制装置，使提升架体精确可靠，且在架体出现承载力超重或动力失效等情况下，能迅速锁死导轨，并及时报警与停机，从而避免了高空坠落事故的发生，加之采用工厂化标准设计与制作，工地现场仅是拼装作业，因而周转次数多，能减少一次性资金投入，因而给企业带来了显著的经济效益，值得大力推广与应用，市场前景光明远大。Q