章燕清??????蔣俊志??????張?zhí)m滔??????陳宇能

1. 中建五局第三建設(shè)有限公司 長(zhǎng)沙 410004；2. 中建五局上海建設(shè)有限公司 杭州 310000

1 項(xiàng)目概況和背景

長(zhǎng)沙保利國(guó)際廣場(chǎng)B2、B3棟位于天心區(qū)書院南路與湘江路交會(huì)處，建筑面積約2×105m2。B3棟地下3層，地上50 層，建筑總高度約235 m。B3棟為混合結(jié)構(gòu)，核心筒共分為5個(gè)內(nèi)筒，建筑面積約500 m2。本項(xiàng)目策劃施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，采用了不等高同步攀升施工技術(shù)，核心筒豎向結(jié)構(gòu)剪力墻先行施工，外圍鋼結(jié)構(gòu)柱、梁落后剪力墻約6層，組合樓板和核心筒內(nèi)外水平結(jié)構(gòu)落后鋼結(jié)構(gòu)約3層。施工部署時(shí)，在鋼結(jié)構(gòu)與核心筒內(nèi)安裝了2臺(tái)中聯(lián)TCR6055內(nèi)爬動(dòng)臂吊，以及采用了德國(guó)引進(jìn)全液壓自爬模技術(shù)，核心筒內(nèi)的水平結(jié)構(gòu)先不施工，按不等高同步攀升技術(shù)要求稍后組織施工。

未安裝內(nèi)爬塔吊的核心筒內(nèi)的爬模系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)有頂平臺(tái)（上平臺(tái)）和底部封閉平臺(tái)（下平臺(tái)）。但是安裝有內(nèi)爬動(dòng)臂吊的南北兩端的第1個(gè)和第5個(gè)核心筒內(nèi)，因內(nèi)爬塔吊的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)穿越了爬模系統(tǒng)的上平臺(tái)和下平臺(tái)，爬模系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)上平臺(tái)預(yù)留塔吊洞口，下平臺(tái)取消，如圖1所示。因此這2個(gè)內(nèi)核心筒無法全封閉，必須采取全封閉措施，確保該筒內(nèi)下部水平結(jié)構(gòu)施工作業(yè)安全[1,2]。

基于以上項(xiàng)目概況和背景，需要研究或開發(fā)一套能夠隨內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊爬升而自動(dòng)爬升的防護(hù)系統(tǒng)或平臺(tái)，使安裝有內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊的核心筒爬模底部完全封閉，為核心筒內(nèi)后續(xù)水平結(jié)構(gòu)施工提供立體交叉作業(yè)的頂部安全防護(hù)平臺(tái)。經(jīng)過工程技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，核心筒是一個(gè)弧形的扇葉，外弧長(zhǎng)度為51.53 m，內(nèi)弧長(zhǎng)度為48.75 m，安裝內(nèi)爬動(dòng)臂吊的核心筒截面尺寸凈空為（8.7～9.2）m×9.2 m，為國(guó)內(nèi)第一大跨度核心筒（圖2）。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及工程需要，研發(fā)一套下掛于內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的底部封閉防護(hù)平臺(tái)，既依附于塔吊，又與爬模系統(tǒng)、內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊的3道承重鋼梁及其牛腿相互獨(dú)立，隨內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊爬升，且能夠避開塔吊爬升步距，實(shí)現(xiàn)同步爬升功能，有效解決了安裝有內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊所在核心筒內(nèi)的立體交叉作業(yè)安全防護(hù)問題。

圖1 塔吊、爬模、防護(hù)平臺(tái)相互關(guān)系示意

圖2 爬模核心筒內(nèi)外與裝有塔吊的平面示意

2 防護(hù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理

在考慮如何設(shè)計(jì)這個(gè)安全防護(hù)平臺(tái)時(shí)，我們主要基于以下6個(gè)方面來確定設(shè)計(jì)原理和原則，確保該安全防護(hù)平臺(tái)的可靠度、適用性和實(shí)用性。

1）防護(hù)平臺(tái)必須固定在可靠的內(nèi)爬動(dòng)臂吊的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，使其能夠?qū)崿F(xiàn)隨塔吊爬升而爬升的功能，無需重復(fù)搭設(shè)，節(jié)約材料和人工。

2）防護(hù)平臺(tái)下掛在內(nèi)爬動(dòng)臂吊的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，作為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，又必須兼顧爬模系統(tǒng)和內(nèi)爬塔吊系統(tǒng)，相互獨(dú)立又相互作用。

3）本工程核心筒內(nèi)筒跨度最大為9.2 m，屬于超大跨度，防護(hù)平臺(tái)自身的安全可靠度設(shè)計(jì)非常重要，且必須滿足一定荷載要求，同時(shí)必須考慮特殊情況下可能的20人左右的恒載。目的是為了保證下掛在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上的該防護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)在塔吊的承載范圍之內(nèi)。

4）該防護(hù)平臺(tái)必須每次爬升都處于塔吊最底部的第3道承重鋼梁的下方且在承重鋼梁的牛腿預(yù)埋件下方約1 m高度，既保證爬模、塔吊、防護(hù)平臺(tái)3個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立，又為核心筒內(nèi)下部水平結(jié)構(gòu)施工提供最大的工作面，同時(shí)為塔吊承重鋼梁往上翻運(yùn)后的牛腿預(yù)埋件拆除提供人工作業(yè)平臺(tái)。

5）該防護(hù)平臺(tái)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)必須全封閉，在隨塔吊爬升時(shí)必須保證與核心筒內(nèi)壁有一定的距離，才能保證下掛懸臂式的該平臺(tái)不碰撞核心筒內(nèi)壁，因此防護(hù)平臺(tái)的截面尺寸應(yīng)小于核心筒內(nèi)凈空尺寸，并采取翻板形式，便于靜止?fàn)顟B(tài)的全封閉。

6）該防護(hù)平臺(tái)安裝在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，對(duì)內(nèi)爬塔吊液壓頂升系統(tǒng)受力有一定影響，該平臺(tái)的自重荷載是恒載，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減輕自重，并應(yīng)對(duì)安裝防護(hù)平臺(tái)后內(nèi)爬塔吊的液壓頂升系統(tǒng)進(jìn)行受力分析驗(yàn)算。

根據(jù)以上6個(gè)方面的原則，防護(hù)平臺(tái)下掛在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)立柱預(yù)留孔上，采用螺栓連接。下掛高度為13.6 m，即為塔吊的一個(gè)爬升行程（3層標(biāo)準(zhǔn)層層高）加1 m：3×4.2 +1=13.6 m，使每次爬升正好位于最底部的第3道承重鋼梁的正下方。防護(hù)平臺(tái)主梁截面尺寸為7.5 m×7.6 m，兩端各距離核心筒內(nèi)壁約700 mm，用薄型鋼板加活頁(yè)形式側(cè)蓋在內(nèi)墻面上，實(shí)現(xiàn)全封閉。

3 設(shè)計(jì)方案

水平主鋼梁和立柱采用方鋼90 mm×60 mm×5 mm，立柱與縱橫方向水平梁滿焊連接，立柱上部采用銷栓與塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)底部孔口連接。外邊框梁采用方鋼90 mm×60 mm×1 mm，與水平主鋼梁滿焊連接。同時(shí)邊框梁上設(shè)置龍骨框梁，采用等邊角鋼50 mm×5 mm和14 mm的HRB400鋼筋，上鋪標(biāo)準(zhǔn)平鋪板1 m×2 m，在標(biāo)準(zhǔn)平鋪板上鋪設(shè)一道白色薄鐵皮，防止細(xì)小零件墜落[3]。封閉平臺(tái)四周與核心筒體間距700 mm處，采用薄型鋼板進(jìn)行封閉。每次核心筒底部封閉平臺(tái)與塔吊一起爬升時(shí)，人工翻開薄型活頁(yè)鋼板，待塔吊爬升完畢后再將薄型活頁(yè)鋼板封閉復(fù)原。為保證底部封閉防護(hù)平臺(tái)的安全和穩(wěn)定，采用6×19A16鋼絲繩與塔吊牛腿下方環(huán)口扣接。每次爬升完成后將鋼絲繩移動(dòng)至上層牛腿環(huán)口處[4]。同時(shí)為保證施工過程中焊接部位牢固，除立柱與水平主梁連接部位滿焊外，再在外層采用50 mm×5 mm角鋼進(jìn)行焊接，增加立柱與水平主梁焊接面積。在立柱與水平主鋼梁下端，采用400 mm×300 mm×3 mm鐵板作為底部加強(qiáng)板，減少剪力對(duì)立柱焊縫的影響，增加焊縫長(zhǎng)度，確保關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位安全、可靠（圖3～圖6）。

經(jīng)核算，該平臺(tái)掛在塔吊（TCR6055-32）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下方，在防護(hù)平臺(tái)最大載荷不大于2.3 t的恒載情況下，塔吊頂升載荷滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求[5]。

圖3 防護(hù)平臺(tái)平面示意

圖5 方鋼立柱與塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接節(jié)點(diǎn)示意

圖6 方鋼立柱與方鋼節(jié)點(diǎn)剖面示意

4 現(xiàn)場(chǎng)制作、安裝

完成材料與技術(shù)準(zhǔn)備工作后，在核心筒內(nèi)進(jìn)行平臺(tái)各節(jié)點(diǎn)的焊接，主要控制2條主梁的焊接質(zhì)量，選用技術(shù)嫻熟的焊工進(jìn)行操作，確保焊縫質(zhì)量，平臺(tái)的平面和立柱接長(zhǎng)全部在地面完成焊接及焊接質(zhì)量的檢查，所有的焊縫涂刷防銹漆進(jìn)行防銹處理。然后將方鋼立柱起吊，將立柱吊起與平臺(tái)主梁節(jié)點(diǎn)焊接，起吊立柱和平臺(tái)。起吊前將2 t水泥均衡堆放在平臺(tái)上，起吊高度約0.5 m，靜載約1 h，驗(yàn)證平臺(tái)可上人個(gè)數(shù)及平臺(tái)穩(wěn)定性，檢查平臺(tái)的主梁變形等平臺(tái)受力情況。靜載堆載試驗(yàn)無異常情況后將立柱和平臺(tái)一次吊裝到位，用銷軸將立柱栓接在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，最后對(duì)防護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，完成最后的檢測(cè)和驗(yàn)收，最后投入使用。防護(hù)平臺(tái)的制作安裝流程為：材料準(zhǔn)備→平臺(tái)焊接→立柱起吊→立柱與平臺(tái)焊接→堆載試驗(yàn)→平臺(tái)起吊到位→繩索拉桿安裝→安裝翻板→檢測(cè)驗(yàn)收→投入使用。

5 防護(hù)平臺(tái)的運(yùn)用探討

結(jié)合方案制定、制作安裝以及運(yùn)行過程中的實(shí)踐，我們認(rèn)為方案制定階段應(yīng)當(dāng)對(duì)方案可行性進(jìn)行充分研究分析，且必須召集爬模、塔吊等專業(yè)分包單位參與討論確定，確保防護(hù)平臺(tái)與爬模、塔吊既獨(dú)立又相互作用；主梁設(shè)計(jì)時(shí)，堅(jiān)持“強(qiáng)主梁和節(jié)點(diǎn)、輕龍骨和自重”的原則；在制作加工過程中，注意焊接焊縫質(zhì)量，對(duì)焊縫的高度、飽滿度及觀感等全數(shù)檢查，有條件的進(jìn)行探傷檢查，合格后涂刷防銹漆；在隨塔吊爬升過程中，防護(hù)平臺(tái)是一個(gè)下掛懸臂構(gòu)件，有一定擺動(dòng)幅度，因此必須由專人看護(hù)，緩慢爬升，確保平臺(tái)不碰撞核心筒內(nèi)壁；平臺(tái)作為塔吊承重鋼梁拆除的操作平臺(tái)時(shí)，所有需要經(jīng)過平臺(tái)的零配件臨時(shí)堆載時(shí)間不得超過6 h，確保平臺(tái)長(zhǎng)期處于空載狀態(tài)；管理制度方面，制定防護(hù)平臺(tái)專項(xiàng)管理制度，確保防護(hù)平臺(tái)運(yùn)行正常。

基于塔吊、爬模兩大系統(tǒng)的防護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)施運(yùn)行后，經(jīng)歷了數(shù)次隨內(nèi)爬式動(dòng)臂塔吊爬升而爬升，均運(yùn)行正常。該防護(hù)平臺(tái)在長(zhǎng)沙保利國(guó)際廣場(chǎng)B3棟超高層的成功實(shí)施，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，且已經(jīng)申報(bào)實(shí)用型發(fā)明專利。在使用過程中通過對(duì)防護(hù)平臺(tái)的驗(yàn)收、檢查、爬升看護(hù)等工作的跟進(jìn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了防護(hù)平臺(tái)、操作平臺(tái)、安全通道的三重功能，將為同類工程內(nèi)爬動(dòng)臂塔吊和爬模系統(tǒng)的核心筒內(nèi)的底部封閉防護(hù)提供有益借鑒[6-8]。