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        高層建筑施工中小型液壓爬升鋼平臺設(shè)計及應(yīng)用

        2022-07-18 11:32:44
        建筑施工 2022年4期
        關(guān)鍵詞:塔吊布料鋼梁

        徐 忠

        上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

        1 工程概況

        工程建設(shè)地點位于上海市靜安區(qū)蘇河灣地帶,地塊總用地面積50 847 m2,其中46-02地塊占地面積1.1萬 m2,本項目為一期工程,位于46-02地塊內(nèi)。

        基地位置西至46-01地塊、東至山西北路、南靠規(guī)劃三泰路、北鄰天潼路,中間由分隔墻分割為46-01和46-02這2個地塊(圖1)。

        圖1 蘇河灣核心筒平面示意

        本工程塔樓由1幢42層高層辦公樓、3層商業(yè)樓及地下室構(gòu)成,總建筑面積131 294.14 m2,其中地上103 048.12 m2,地下28 246.02 m2。

        核心筒采用非全覆蓋小型液壓爬升鋼平臺[1]體系,鋼平臺僅覆蓋低區(qū)電梯、中區(qū)電梯、中高區(qū)電梯及部分走道。核心筒內(nèi)設(shè)置1臺內(nèi)爬的STT420塔吊,用于確保主樓材料的垂直運輸;核心筒內(nèi)設(shè)置1臺單籠的可直達(dá)鋼平臺頂部的施工電梯,用于滿足施工人員的日常作業(yè);鋼平臺上部設(shè)置1臺HGY28液壓布料機(jī),用于滿足核心筒混凝土的澆筑(圖2)。

        圖2 蘇河灣核心筒鋼平臺平面示意

        2 工程重難點

        2.1 鋼平臺與附著升降腳手架的協(xié)調(diào)與配合

        電梯井道鋼平臺施工與外側(cè)剪力墻附著式升降腳手架施工之間相互協(xié)調(diào)、配合,要做到互不干涉,同時由于鋼平臺整體高于附著式升降腳手架,特別是在非標(biāo)準(zhǔn)層區(qū)域施工時,需要在鋼平臺與附著式升降腳手架共同區(qū)域的鋼平臺梁上設(shè)臨時防護(hù)欄桿和貼腳板,以防鋼平臺上的施工人員、周轉(zhuǎn)材料等墜落。附著式升降腳手架與鋼平臺共同區(qū)域的鋼平臺頂梁下翼緣設(shè)置核心筒外墻大模板吊點,此區(qū)域內(nèi)的大模板提升懸掛點設(shè)置在鋼平臺梁的下翼緣上,相應(yīng)爬架區(qū)域內(nèi)的頂部不設(shè)置模板吊點梁(圖3)。

        圖3 核心筒鋼平臺和附著式升降腳手架立面示意

        2.2 鋼平臺外掛腳手架的高空變形

        沿T5軸線兩側(cè)的核心筒剪力墻和鋼筋混凝土梁,其施工圍護(hù)分別為鋼平臺的外掛腳手架和附著式升降腳手架。

        施工至10層時,T5軸線外側(cè)混凝土梁取消,需要拆除10#~11#機(jī)位相應(yīng)架體,同時對鋼平臺外掛腳手架區(qū)域做好相應(yīng)的阻斷、隔離、防護(hù)工作。

        施工至23層時,T5軸線外側(cè)核心筒墻體變形、取消,核心筒附著式升降腳手架相應(yīng)拆除8#、9#、12#、13#等部分架體,并且與鋼平臺外掛腳手架呈直線布置,共同承擔(dān)核心筒墻體的施工圍護(hù)工作(圖4)。

        圖4 核心筒鋼平臺變形

        2.3 機(jī)械設(shè)備在鋼平臺上的拓展與應(yīng)用

        2.3.1 液壓布料機(jī)

        蘇河灣項目采用三一重工HGY28整體移動式布料機(jī),最大布料幅度達(dá)28 m,覆蓋整個核心筒施工區(qū)域。傳統(tǒng)布料機(jī)采用塔吊進(jìn)行移動,部分智能液壓布料機(jī)采用液壓頂升自爬,但仍需耗費人工及時間。液壓布料機(jī)安裝在鋼平臺上,同時解決了液壓布料機(jī)安裝與提升的問題。

        2.3.2 施工電梯

        根據(jù)項目特征,電梯所在結(jié)構(gòu)僅4 300 mm寬,無法布置雙籠電梯,故采用單籠電梯,通過移動附墻電梯可直達(dá)鋼平臺頂部,提高人員運輸效率。傳統(tǒng)電梯施工方法僅考慮電梯布置位置及自身施工可行性,不考慮與其他設(shè)備、機(jī)械協(xié)調(diào)以實現(xiàn)電梯附著以及抬高行程高度。本項目通過與土建一結(jié)構(gòu)施工及液壓鋼平臺的協(xié)調(diào),在樓板上預(yù)留洞口,以及在鋼平臺上安裝移動附墻,同時采用單籠電梯,簡化電梯使用功能,從而實現(xiàn)單籠電梯直達(dá)鋼平臺頂部進(jìn)入結(jié)構(gòu)施工層。該方案解決了傳統(tǒng)的施工電梯落后于結(jié)構(gòu)施工的問題,同時提高了人員垂直運輸效率和用工效率。

        2.3.3 自爬塔吊附著支撐鋼梁倒運

        在超高層建筑施工中,自爬塔吊附著支撐鋼梁常規(guī)的倒運方法是通過塔吊進(jìn)行附著支撐鋼梁倒運。此方法倒運時間及難度在本項目中均不能滿足項目使用要求。經(jīng)過多次論證,轉(zhuǎn)換思路,通過借助液壓鋼平臺實現(xiàn)鋼梁倒運。

        3 施工工藝流程

        3.1.1 小型液壓爬升鋼平臺模架體系設(shè)計

        鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升鋼平臺模板系統(tǒng)通過鋼梁組成的鋼平臺與外掛腳手架連接,利用導(dǎo)軌立柱承重,油缸相互交替頂升來爬升。鋼柱筒架交替支撐式液壓爬升鋼平臺模板系統(tǒng)由鋼平臺、鋼柱爬升系統(tǒng)、筒架支撐系統(tǒng)和鋼大模等組成[1-3],包括1間獨立液壓操作控制室、1個液壓主泵站和5個液壓牛腿小泵站。鋼平臺總面積約250 m2。另外,在鋼平臺頂梁上安裝1臺HG28液壓布料機(jī)(圖5)。

        圖5 蘇河灣核心筒鋼平臺立面示意

        3.1.2 鋼平臺體系的組成

        鋼平臺在正常施工時處于整個體系頂部,作為施工人員的操作平臺及鋼筋堆放場所,由鋼平臺的頂部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm和底部主梁H400 mm×200 mm×8 mm×13 mm組成。鋼梁的布置綜合考慮核心筒剪力墻中的鋼結(jié)構(gòu)件的吊裝施工、模板施工、施工電梯、附著式升降腳手架和鋼平臺導(dǎo)軌立柱、內(nèi)外腳手架、整體受力情況等諸多因素。在鋼梁上根據(jù)施工實際情況覆蓋鋼蓋板,作為操作平臺,平臺鋼板由厚6 mm花紋鋼板及40 mm×60 mm方管焊接組成。部分位置可采用可翻起式鋼板,在施工需要時將該位置平臺板翻起。在鋼平臺外沿周邊一圈設(shè)置1.8 m高的擋板網(wǎng),以防止人、物等高空墜落。

        3.1.3 鋼平臺的安裝

        鋼平臺在核心筒施工至3層標(biāo)高后進(jìn)行安裝。

        1)鋼平臺安裝前在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝,檢查幾何尺寸,合格后方可出廠。鋼平臺安裝按照布置在核心筒內(nèi)的1臺STL420塔吊的技術(shù)參數(shù)及內(nèi)筒架、鋼梁、外掛腳手架等構(gòu)件分塊吊裝、就位。

        2)核心筒墻體在完成+18.15 m施工時,進(jìn)行鋼平臺模架體系的安裝施工。

        3)局部不設(shè)置擱置鋼牛腿的內(nèi)筒,在安裝下掛腳手架前應(yīng)當(dāng)在剪力墻上設(shè)置埋件,之后在埋件上焊接鋼平臺安裝支架、擱置鋼架。

        4)在+18.15 m剪力墻頂面開出軸線,主、次梁均按軸線準(zhǔn)確就位,安裝時對號入座,并對上梁面釬口刻度。如因螺栓孔移位,以手用鉸刀擴(kuò)孔,每個螺栓孔緊固后的測力扳不小于80 N。

        5)鋼梁全部安裝就位后即安裝鋼平臺鋪板,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,為了方便安裝腳手架,部分鋼平臺鋪板暫時不安裝,這些位置應(yīng)設(shè)網(wǎng)以保證安全,待腳手架安裝完成后應(yīng)盡快安裝就位。

        6)安裝完鋼平臺鋪板后,安裝模板吊點板及鋼平臺走道板,就位后與鋼平臺鋪板點焊固定。然后安裝上部1.8 m高的防護(hù)欄桿,以保證鋼平臺上行人的安全。

        3.2 鋼平臺模架體系的整體拆除

        拆除順序:鋼柱爬升系統(tǒng)→內(nèi)外鋁模板→上部防護(hù)欄桿→鋼平臺梁→操作室、泵站→筒架支撐系統(tǒng)(包括方管柱、吊架、踏板、側(cè)網(wǎng))→底部大梁。

        鋼平臺拆除前,由于部分內(nèi)筒架結(jié)構(gòu)自重和塔吊因素的影響,需要設(shè)置專用預(yù)埋件,在埋件上焊接吊耳,通過吊耳用手拉葫蘆固定住內(nèi)筒架,保證筒架的平穩(wěn)。另外,在鋼平臺內(nèi)筒下掛腳手架處,應(yīng)當(dāng)設(shè)置拆除用臨時拉結(jié)點或擱置點埋件,以供內(nèi)筒架拆除作業(yè)使用。

        拆除施工步驟如下:

        1)鋼平臺停留在42層(+193.65 m)結(jié)構(gòu)面上,先清理、吊離鋼平臺和內(nèi)筒架上的各類設(shè)備(焊機(jī)、氧氣乙炔瓶、電箱)、建筑材料、垃圾等。

        2)拆除局部鋼平臺梁和平臺板,使得鋼平臺下方的鋁模板有足夠的空間向上提升。

        3)拆除順序為:外圈平臺梁及腳手架→筒體上平臺板、鋼梁→筒體內(nèi)吊腳手架。

        4)和外圈平臺梁連在一起整體拆除。先拆除腳手架的兩側(cè),在起重鋼絲繩必須受力的前提下,再拆除鋼梁的兩端。由塔吊安全吊至地面(拆除底部腳手板和拆除鋼梁時必須系好安全帶)。

        5)外圈平臺拆除順序:先拆除外圈平臺蓋板,然后根據(jù)平臺形狀、鋼平臺外伸懸臂梁的位置及塔吊起重能力等對鋼平臺進(jìn)行分塊,再利用塔吊整體吊至地面。施工前,在斷開位置的鋼梁上用油漆做好標(biāo)記。

        6)每塊鋼平臺分塊吊離時采用4點捆吊,起重鋼絲繩采用6×37+2WS,鋼絲繩直徑不小于32.5 mm,該鋼絲繩額定破斷拉力為548.5 kN,鋼絲繩安全系數(shù)=548.5×4/350≈6.27。

        7)在氣割鋼平臺前,拆除人員必須系好安全帶,確認(rèn)鋼梁斷口的先后順序,保證人員安全退出。

        8)鋼平臺吊至地面時,將單塊鋼平臺自由慢速放下,地面操作人員均退至安全范圍。

        9)筒體內(nèi)下掛腳手架,拆除順序由上往下,先拆除最上面平臺蓋板,所有材料從筒體內(nèi)由下往上拎至屋頂層結(jié)構(gòu)標(biāo)高以上,再吊至指定地面。

        3.3 機(jī)械設(shè)備在鋼平臺上的安裝及使用

        3.3.1 液壓布料機(jī)安裝及使用

        液壓布料機(jī)安裝于液壓鋼平臺上部平臺梁上,鋼平臺平臺梁上焊接布料機(jī)支座,采用螺栓連接固定(圖6)。

        圖6 布料機(jī)支座安裝節(jié)點

        液壓布料機(jī)設(shè)置在鋼平臺上解決了核心筒施工每層施工布料機(jī)需要提升的問題,大大減少工作量,簡化工作程序,僅在鋼平臺提升后增加一段泵管,便可正常使用。鋼平臺作為液壓布料機(jī)支座以及提升載體,不僅安全穩(wěn)定,而且高效,在將布料機(jī)的優(yōu)勢擴(kuò)大的同時解決了自身在超高層施工中的短板,大大提高了施工效率。

        3.3.2 施工電梯安裝及使用

        1)施工升降機(jī)初安裝配置21節(jié)6.3 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié),6節(jié)片式輔助節(jié),1道移動附墻(圖7),同時安裝2道固定附墻。

        圖7 移動附墻

        2)鋼平臺提升4.5 m,移動附墻隨之提升4.5 m,處于最上部2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)處,施工升降機(jī)準(zhǔn)備加節(jié),此時施工升降機(jī)不可正常運行。

        3)施工升降機(jī)加3節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié),同時將3節(jié)片式輔助節(jié)安裝至新加的3節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上。此時施工升降機(jī)可正常運行。

        4)鋼平臺再次爬升4.5 m,施工升降機(jī)安裝第3道固定附墻,重復(fù)第2、第3步驟進(jìn)行加節(jié),此后均按此操作。

        3.3.3 塔吊附著支撐鋼梁倒運

        相對于傳統(tǒng)的倒運方式,借助鋼平臺上部鋼梁作為桁車倒運更便捷及安全。鋼平臺相對于塔吊來說,倒運位置更靠近附著支撐鋼梁,且鋼平臺內(nèi)筒有足夠的操作面完成倒運工作。該方法不但增加附著支撐鋼梁倒運的安全性,還縮短倒運時間及降低操作難度。

        4 結(jié)語

        中小型液壓鋼平臺在超高層結(jié)構(gòu)變化較大的核心筒中功能性更為突出,如可為結(jié)構(gòu)施工提供材料堆載場地和操作平面,人員可垂直運輸至結(jié)構(gòu)施工頂部,液壓布料機(jī)借助鋼平臺無需吊裝,自爬塔吊借助鋼平臺倒運附著支撐鋼梁等。多種機(jī)械設(shè)備借助液壓鋼平臺可簡化工作程序,或可解決超高層施工面臨的自身短板問題。

        鋼平臺作為一個載體,有效地解決了機(jī)械施工在超高層施工中的難題,同時保證了項目核心筒施工的高效率、高安全性、高速度,也是對以往項目經(jīng)驗的拓展和應(yīng)用,還可為后續(xù)不同核心筒形式使用液壓鋼平臺提供新的思路和方向。

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