摘要:超高層建筑施工具備整體建設結構復雜、規(guī)模龐大、施工風險類型多、不同作業(yè)面間工序錯綜交叉、施工外部環(huán)境影響因素多等特征,給實施過程帶來大量安全風險。結合工程實際案例,闡述超高層建筑安全防護特征,并分別從超高層核心筒、外部鋼結構、電梯井道、施工機械、地表通行過道等設施方面,探析安全防護技術應用策略,建立一套完整的超高層建筑施工安全防護體系。
關鍵詞:超高層;安全防護技術;施工特征;防護體系
0" "引言
超高層建筑建設體量大,整體結構復雜,涉及多專業(yè)及多工序,受工期所限工程易產生施工安全風險,因此需充分結合工程實際特點,應用有效的建筑施工安全防護技術,保證超高層建筑項目實施安全[1]。本文結合工程實際案例,闡述超高層建筑安全防護特征,并分別從超高層核心筒、外部鋼結構、電梯井道、施工機械、地表通行過道等設施方面,探析安全防護技術應用策略,
1" "工程概述
某超高層建筑群總占地面積約5.1萬m2,建筑整體面積52萬m2,分別由地上4座塔樓群和地下4層結構組成。地上建筑面積約34.5萬m2,最大層高39層,結構最高191m。地下建筑面積約17.5萬m2。各塔樓為整體核心筒鋼框架結構,核心筒建筑材料選擇全鋁膜結構,利用十字型鋼混柱作為結構框體柱,利用H型鋼作為每層鋼梁,將鋼筋桁架板材作為外框樓板結構。
塔樓間連體結構設置加強層,層頂部分配置鋼管柱,核心筒結構為剪力墻設計,建筑材料為鋁木結構。每個塔樓外立面各層收縮傾角約12.6o,給施工安全防護帶來了一定挑戰(zhàn)。結合案例工程實際,建筑群地上部分按外部鋼結構與核心筒兩條流水結構類別同時施工,錯層間平行作業(yè)。實施進度為核心筒先于外部鋼結構6至7層,外部鋼結構先于樓承板及鋼梁施工2至3層。對于高層立面結構,構建不同樓層間協同施工工序。
2" "建筑安全防護特征分析
超高層建筑結構整體復雜,樓層自下而上形成收縮傾角。由于工程塔樓結構外部立面的錯層差異,自下而上樓層樓板成收縮變化,最大收縮長度為4.9m,最大收縮傾角可達12.6°,對工程建設實施時的施工安全和防護舉措提出了挑戰(zhàn)。
該項目建筑規(guī)模龐大,施工風險因素多。工程實施主體重難點工序內容包含深基坑施工、大體積混凝土施工、高空鋼結構連廊施工、整體外部鋼結構施工、大面積幕墻裝配施工、核心筒液壓助力升模施工、多塔式動臂起重機械施工、帶傾角超高混凝土立柱施工等,工程施工規(guī)模龐大,重難點施工項目多,包含大量的施工風險因素,給施工安全防護帶來一定困難[2]。
項目涉及不同類型交叉作業(yè),施工周期受限。此高層建筑群項目計劃施工周期為1183天,整體包含鋼框架施工、土建施工、外立面幕墻施工、機電施工、內部裝飾施工等,不同專業(yè)工序間形成交叉作業(yè),給作業(yè)場地安全防護帶來不小難度。
3" "超高層核心筒和外部鋼結構的安全防護
3.1" "核心筒安全防護技術
此工程核心筒框架設計為豎直剪力墻結構,應用液壓助力升模技術進行模板裝設施工,使用鋁合金模板作為模板材料。升模外部框架搭建多層施工平臺,每層平臺實現對應功能。一層平臺主要用于實現起重功能,為吊設裝拆爬錐、承重螺栓、掛座等使用;二層平臺主要用于模板的液壓升模操作;三層平臺是主操作平臺,用于后移模板施工及操作人員通行;四層平臺實現模板操作施工;五層平臺用作鋼筋綁扎操作;六層平臺用作鋼筋等施工材料的放置。多層操作平臺設計可優(yōu)化工序間作業(yè)交叉的影響,有助于提升施工安全性,減少施工周期。
通過在液壓助力升模系統(tǒng)中加裝預防墜落、傾斜及超載監(jiān)測設施,并將螺桿、爬錐等構件同外墻體支座加固,確保模板安裝過程的安全性。自動化液壓升降裝置可實現導軌同框架的提升,保證升模的穩(wěn)定性。其無需其中機械輔助,施工便捷,爬升效率高,穩(wěn)定安全性好[3]。鋼板網用于升??蚣芡獠糠雷o,可有效防護外部沖擊。
3.2" "外部鋼結構安全防護技術
超高層建筑外部鋼結構的架設主要包含鋼梁、鋼柱和鋼筋桁架樓承板等結構施工,其安全防護技術應用應重點關注人員施工過程中的鋼柱走行攀爬墜落風險。
3.2.1" "鋼結構走行裝置防護
外部鋼結構走行防護裝置包括橫向走行通道和豎直爬梯通道兩類。橫向走行通道加裝在架設好的鋼梁平行于樓層的位置,通道加裝防護欄、踢腳板及底部鋼絲網,以實現施工機械及人員的橫向移動安全防護。豎直爬梯通道主要包括鋼制爬梯及防墜監(jiān)測裝置,主要裝設在建好的鋼柱結構上,其安裝應在吊裝塔樓外部鋼柱結構前完成。鋼制爬梯用于架設鋼柱時的登高防護,利用爬梯登高過程中,應面向爬梯上下行進,手中禁止攜帶物體,且禁止將鋼柱栓釘用作上下爬行工具。
3.2.2" "鋼結構施工平臺
鋼結構施工平臺主要包括施焊平臺和施焊吊籠設施。裝配式焊平臺的功能是避免鋼柱施焊操作火花引起周邊施工材料起火,同時確保施焊時周邊施工人員的人身安全。完成鋼柱裝設后,利用塔機將平臺架設在同層鋼柱一圈的位置。在平臺上加裝防風布和防火布,施焊平臺可同時兼具防風和防火效果。施焊吊籠的功能是便于高強螺栓及鋼梁施焊作業(yè),實現操作安全防護。
3.2.3" "安全繩防護
鋼梁立桿雙道安全繩主要用于保護施工人員及機械安全,其應在鋼梁吊裝前裝配完成。通常由鋼絲繩、立桿和卡扣等構成,通過花籃螺栓完成安全繩松緊調整,卡扣夾板則安裝在承重繩一端。
3.3" "框體樓承板安全防護技術
鑒于工程案例外立面結構是自下而上逐層收縮狀,難以裝設爬升架,實施樓承板綁設鋼筋及灌裝混凝土施工過程中,通常需裝設臨時鋼絲繩實現臨邊安全防護。具體方式是在鋼柱或鋼梁結構外圈焊裝豎桿鋼管,同時加裝雙道鋼絲安全繩,灌裝混凝土施工后拆裝鋼管,并加裝正式防護圍欄。此種方式弊端是高空墜落防護效果差,裝設成本高。
根據工程實際,采用一種新型裝配式豎桿防護技術。該裝置由豎桿和連接構件組成,豎桿兩端裝設焊接鋼絲安全繩拉環(huán),用于實現豎桿間的鋼絲繩連接。利用T型螺栓,將鋼板固定于鋼梁幕墻埋設構件位置。此技術的優(yōu)勢是安全耐久度高、制備安裝方便、可循環(huán)利用,作業(yè)成本低。在鋼梁裝配前,即可在鋼梁幕墻位置裝設豎桿,有效避免了高空臨邊施工風險。
3.4" "框體柱結構安全防護技術
本工程框體柱結構主要通過混凝土包裹鋼柱實現,鑒于塔樓外立面為不規(guī)則的自下而上逐層收縮形狀,難以實現一體化爬架或外架的安裝,所以主要應用創(chuàng)新型邊柱安防操作臺,完成框體臨邊防護功能。
邊柱安防操作臺主要通過配套預制鋼板和螺栓,將沖孔鋼板防護網、縱向龍骨、過道板連接組裝,形成凹型框架??蚣芤粋冉ㄓ锌v向爬梯,用于施工人員豎向行走??蚣茏陨淼凝埞恰⒌醵O計可輔助實現塔式起重機的吊裝功能??蚣軆炔靠烧{節(jié)水平卡兩端分別連接鋼梁和龍骨,用于實現框架外傾覆防護。過道板內端折疊板設計可覆蓋樓板與框架的縫隙,以有效避免外界物體碰撞傷害。鋼結構梁柱銜接位置結構如圖1所示。
3.5" "框體懸挑安全防護技術
由于外立面鋼結構、土建、幕墻等工程需同步實施,為有效實現工序間交叉作業(yè)安全防護,工程框體應采用分層懸挑網防護設計。通過鋼結構施工層下端安裝雙層懸挑網,以避免操作人員及物品墜落傷害。整體懸挑網由外挑網片、鋼絲繩、上端夾具及下端夾具構成,上、下端夾具分別用配套螺栓和鋼板加固。
懸挑網雙層結構的上層為鋼絲網,下層為橫向安全網。利用上端夾具和鋼絲繩,將懸挑網固定于上端鋼梁下側位置,夾具可依據梁截面大小而改變。將鋼絲繩兩端分別連接至上端夾具及卸扣位置,將懸挑網底部用下端夾具固定于防護本層鋼梁位置。架設過程中,應秉承邊緣高中間低的原則,水平角度應限制在10~15°,以達到最優(yōu)的施工防護效果。外部框體懸挑防護效果如圖2所示。
4" "超高層電梯井道等設施的安全防護
4.1" "超高層電梯井道防護
超高層電梯井道應同核心筒結構協同建設。為有效規(guī)避出現井道施工人員及物品墜落風險,綁扎鋼筋過程中,兩端應完全插入梁體或剪力墻內,并做下彎錨固處理[4]。電梯井道澆灌混凝土澆筑完成后,應在鋼筋網片上鋪裝模板和方木,以實現井道硬質防護功能,并為襯砌施工提供必要的安全支撐和實施平臺。
襯砌、涂灰作業(yè)過程中,鋼筋網片可搭放實施平臺,具有更好的穩(wěn)定性和安全防護效果。在進行井道移前,鋼筋網片可持續(xù)使用,直至轎廂安裝時,可進行自上至下分別拆卸。預埋鋼筋網片防護技術針對井道、洞口等位置防護效果良好,整體可靠性表現突出。
4.2" "塔樓洞口防護
針對孔徑低于1.5m的塔樓洞口,防護網應使用單層雙向鋼筋材料,埋設在模板內,并實施混凝土灌注。拆卸模板后,利用硬質模具實施洞口蓋裝,形成防護保護[5]。針對孔徑大于1.5m的塔樓洞口,防護網應使用網片材料,下端設有踢腳板,并掛設橫向安全網。臨邊同樣使用合理尺寸的標準防護網片,利用膨脹螺栓實施緊固,并安裝警示提醒設施[6]。
5" "超高層建筑施工機械設施安全防護
5.1" "外部框體作業(yè)電梯防護
結合超高層建筑外立面不規(guī)則的自下而上逐層收縮外形實際,各層使用懸挑鋼平臺應形成建筑主體同外部框體的銜接通道。建筑主體同懸挑梁間使用硬拉結結構,外部框體樓板埋設U型螺桿。在單根懸挑梁及樓板位置,應加裝至少3處錨固點,以實現安全防護效果。作業(yè)電梯兩端立體防護,通過沖孔網片實施封閉處理,并同框體形成一體化連接,以形成有效的框體作業(yè)電梯防護。
5.2" "核心筒內作業(yè)電梯防護技術
超高層核心筒內施工采用兩部消防專用電梯,并配套架設無對重升降設備,用于核心筒施工材料及操作人員的升降運輸。在塔樓樓梯及電梯銜接位置,鋼梁上端自下至上架設隔離安全防護網。將作業(yè)電梯門及框體鋼制構件完成組焊,裝設在電梯口前端室板位置,并通過膨脹螺栓緊固處理。在鋼筋網位置掛裝警示牌及層號,達到作業(yè)電梯防護需求。
5.3" "起重機械攀爬防護技術
鑒于超高層起重機械爬升及起重機械間攀爬通行,存在一定的安全風險,應建立用于起重機械攀爬防護的安全防護攀爬平臺。根據項目實際,將翻板通行設施固定于液壓爬升模板上,并同爬模協同升降,操作人員可借助作業(yè)電梯至爬模作業(yè)位置,隨后利用通行設施升至高層建筑塔身起重機械機艙,以實現操作人員的攀爬安全防護。
6" "地表通行過道的安全防護
超高層建筑涉及大量的高空作業(yè),為保證地表作業(yè)人員施工和通行安全,防止墜物對人的傷害,在不同建設塔樓間,應通過鋼制方通及鋼板搭建雙層特定規(guī)格、可用于周轉的安全防護通道。
7" "結束語
超高層建筑具有施工結構復雜、建設規(guī)模大、施工風險因素多、施工工序錯綜交叉等特征,給建設作業(yè)場地安全防護帶來了一定難度。本文基于工程實際,在論述超高層建筑安全防護特征的基礎上,并分別從多角度、全方位研究超高層建筑安全防護技術的應用策略,形成完備的超高層建筑施工安全防護理論體系,以為相關項目施工安全防護提供借鑒和參考。
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