1、超高层建筑电梯井筒内爬升操作架的设计与施工 程志军 朱早孙 何浚鸿 蓝振芳 中国建筑第二工程局有限公司深圳分公司 摘 要： 某超高层建筑电梯井道尺寸较大, 层高最高达 6.5 m, 核心筒结构采用液压爬模施工技术。液压爬模完成爬升后, 可利用预留在核心筒剪力墙上的爬锥作为附着点, 再次由埋件系统、液压系统、架体、导轨组成液压爬升体系, 并以设置在架体上的工字钢作为支撑点, 搭设可随液压爬升平台爬升而爬升的钢管操作架。经实践, 该爬升操作架施工过程安全、高效, 很好地解决了在超高层电梯井道内墙体砌筑、抹灰、构造柱模板支设施工难度大、危险性高的弊端, 可为类似工程借鉴。关键词： 超高层建筑电梯井筒
2、; 爬升操作架; 液压体系; 液压操作控制平台; 砌筑操作平台; 作者简介：程志军 (1978) , 男, 本科, 工程师。通信地址:广东省深圳市福田区长富金茂大厦 26 层 (518048) 。收稿日期：2017-02-27Design and Construction of Climbing Operation Frame in Elevator Shaft of Super Tall BuildingCHENG Zhijun ZHU Zaosun HE Junhong LAN Zhenfang China Construction Second Engineering Bureau Co
3、., Ltd.Shenzhen Branch; Received： 2017-02-271 工程概况腾讯滨海大厦位于深圳市南山区, 总建筑面积为 340 000 m, 建筑主要功能为研发、商业、食堂、文体设施 (图 1) 。腾讯滨海大厦结构形式为型钢混凝土柱+组合梁框架+钢筋混凝土核心筒, 地下 4 层, 地上分为南塔、北塔, 南塔楼50 层, 总高度 244 m, 北塔楼 39 层, 总高度 195 m。图 1 腾讯滨海大厦建筑效果图 下载原图本工程核心筒采用液压爬模施工技术, 筒体内大部分水平结构与竖向筒体结构随爬模爬升同时施工。南塔核心筒内设 3 个电梯前室楼板, 北塔核心筒内设 2个电
4、梯前室楼板, 电梯前室楼板两侧为电梯井道, 共有 8 台电梯 (图 2、图 3) 。图 2 南塔核心井筒爬升操作架平面布置 下载原图图 3 北塔核心井筒爬升操作架平面布置 下载原图为满足封闭电梯井道及安装电梯门的需要, 电梯前室楼板两侧需砌筑墙体。本工程标准层层高为 4.35 m, 非标准层层高 4.56.5 m, 前室板长 11.2 m, 电梯前室墙体需设置腰梁及构造柱, 因此必须在电梯井筒内搭设操作架, 以保证墙体砌筑抹灰施工安全和顺利地进行1-2。考虑到本工程电梯井道尺寸较大, 井筒宽度为 2.52.7 m, 长 11.2 m, 南塔电梯井筒通高 220 m, 北塔电梯井筒通高 190
5、m。若采用型钢悬挑钢管脚手架作为操作架, 则不仅搭拆工程量巨大, 施工成本高, 而且施工过程安全隐患大。经过多方讨论, 本项目决定采用电梯井筒爬升操作架施工技术, 借助核心筒液压爬模使用过的爬锥孔作为爬升附着点, 设置爬升操作架, 根据电梯井道的宽度, 在爬升平台上满搭双排钢管操作架, 为墙体、抹灰、构造柱模板支设提供工作面。该爬升操作架一经搭设便可逐层爬升至顶, 过程中再无搭拆工作。爬升操作架提升作业安全、高效, 仅需 2 人操作, 提升速度为 10 min/m, 提升 1层只需 1 h, 大大降低钢管操作架搭拆工作量, 减轻工人劳动强度, 减少周转材料使用量, 降低工程成本。2 技术原理超
6、高层电梯井筒爬升操作架由爬升平台及砌筑操作平台两部分组成 (图 4、图 5) 。爬升平台由埋件系统、承重三角架、吊平台、导轨、液压系统组成。砌筑操作平台设置在爬升平台上部, 安装工字钢作为支撑, 根据电梯井道的宽度满搭双排钢管操作架, 为电梯井道一侧墙体抹灰、构造柱模板支设提供工作面。图 4 超高层电梯井筒爬升操作架示意 下载原图图 5 爬升操作架立面示意 下载原图爬升平台:在电梯井道中, 沿着井道长边方向设置 2 个承重三角架及 2 道导轨, 通过利用液压爬模后留下的爬锥孔固定挂座, 导轨及三角架固定于挂座上。在承重三角架上增设立杆与下弦杆并连接成整体, 在 2 个三角架下弦杆上安装槽钢,
7、满铺木方、模板作为液压控制操作平台。利用液压平台槽钢使用螺栓连接下方吊平台, 作为爬升后拆卸下方埋件系统的平台。砌筑操作平台:在 2 个承重三角架上弦杆上方安装工字钢, 工字钢作为上方立杆支撑点, 搭设钢管脚手架作为墙体砌筑抹灰操作平台。爬升操作架提升:通过液压油缸对导轨和操作架交替顶升, 从而实现操作架的升降运动, 待导轨提升到位, 卸荷到埋件挂座上, 再提升操作平台, 待操作平台提升到位后卸荷到埋件挂座上, 完成操作平台的提升。3 爬升操作架设计3.1 埋件系统设计本爬升操作架充分利用核心筒液压爬模爬升后在剪力墙上留下的爬锥埋件作为附着点, 对于爬模阶段无预埋爬锥埋件的墙体, 可采取植入
8、25 mm 的钢筋替代预埋件, 钢筋外露一端全切丝, 使用套筒固定埋件 (图 6) 。埋件总成由一次性埋件、受力螺栓、垫圈和爬锥组成 (图 7) , 将导轨和模板架体的荷载传递到结构上的承载系统。图 6 植筋代替预埋件 下载原图图 7 埋件总成 下载原图预埋件设置在楼层标高下方 530 mm, 埋件总成中一次性埋件的螺杆直径为 20 mm, 采用 45 钢;受力螺栓为承压型连接高强度螺栓 10.9 级, 直径为 30 mm。3.2 架体系统设计架体系统主要由承重三角架、液压控制操作平台、吊平台、埋件承重装置及上部砌筑操作架体组成。通过埋件承重装置, 使用插销将三角架及导轨固定在剪力墙上, 在三
9、角架上方设置 20 工字钢及在下方设置 20 槽钢作为液压操作工作平台上下弦杆, 立杆及斜杆为 10 槽钢 (图 8) 。吊平台宽 1.6 m, 高 2.85 m, 采用 10 槽钢作为支架, 使用 M2050 螺栓连接在液压操作工作平台下弦杆下方 (图 9) 。三角架上弦杆上安装 20 工字钢作为砌筑操作架立杆支撑点 (图 10) 。图 8 液压控制操作平台示意 下载原图在三角架上弦杆安装固定工字钢后, 在上部采用 48 mm3.5 mm 钢管, 搭设高度为 9 m、立杆纵横间距为 1.20 m、步距为 2.00 m 的砌筑操作架, 砌筑操作架随着下方爬升平台爬升而爬升, 考虑到安全性以及经
10、济性, 选择型号为 ZPM-80 的液压爬升系统。图 9 吊平台固定 下载原图图 10 上弦杆上方工字钢固定示意 下载原图3.3 液压爬升系统设计液压系统采用的油缸机位水平间距为 1 4 5 07 298 mm, 油缸单机额定荷载为160 k N;油缸行程 225 mm, 工作推力 80 k N, 双缸同步误差Fx=20.83 k N, 满足设计要求3-4。5 爬升操作架施工操作要点5.1 安装埋件系统、导轨、承重三角架、液压系统1) 首先安装附墙板, 使用受力螺栓固定, 固定后安装挂座 (图 13) 。图 13 埋件安装示意 下载原图2) 安装导轨。在安装好埋件上方的爬锥设置吊点, 采用手动
11、葫芦进行导轨的吊装, 由下向上穿导轨, 当导轨吊到上方挂座点时, 安装上方挂座, 固定导轨及导轨尾撑。3) 安装爬升架体。安装三角架立杆, 将承重插销插在挂座上固定, 然后由下往上安装附墙撑, 再组装好三角架横梁及三角架斜撑。安装三角架、桁架时, 必须使用钢管对架体单元进行连接, 做好剪刀撑, 使架体形成稳定结构 (图 14、图 15) 。4) 安装液压系统。首先搭设液压操作控制平台, 在三角架上安装吊杆及平台梁, 铺上木方、模板, 液压操作控制平台外侧立杆搭设剪刀撑, 保证架体稳固。然后分别安装液压油缸、上换向盒及下换向盒, 通过上、下换向盒连接导轨及三角架。图 14 三角架安装示意 下载原
12、图图 15 三角架与挂座连接示意 下载原图5.2 在爬升平台上满搭钢管操作架采用 16 mm 的 U 形螺接方式, 连接 20 工字钢与三角架上弦杆, 工字钢安装间距为 600 mm, 从三角架立杆后开始设置, 共设置 3 根工字钢, 作为砌筑操作架的支撑点。在工字钢上焊接长 200 mm、25 mm 的圆钢, 间距为 1.20 m, 用于固定立杆, 搭设扣件式钢管脚手架。砌筑操作架与电梯井壁之间的缝隙设置翻板, 形成封闭。为增加架体稳定性, 电梯门洞位置设置抱梁。5.3 安装吊平台在爬升平台下方搭设下操作架, 操作架平面尺寸为 1.5 m1.6 m, 高 2.85 m, 立杆通过 M2050
13、 螺栓与液压操作平台下弦杆连接, 操作架使用 10 槽钢焊接而成, 四周使用钢管防护。下操作架使用下弦杆受力, 与液压操作平台用定型钢爬梯连通, 用于导轨提升后下方的挂座及附墙板的拆除。5.4 安装上层附墙装置、提升导轨、爬升架体当本层电梯厅位置砌筑、抹灰等工作结束时, 开始操作架的提升。利用操作架, 在上一层爬锥上安装好附墙件和挂座体, 确定牢固后, 松开导轨在埋件挂座上插销, 调整上、下换向盒棘爪方向来顶升导轨, 待导轨顶升到位, 再解除爬升平台与挂座插销, 然后开始顶升爬升平台, 这时候导轨保持不动, 调整上下棘爪方向后启动油缸, 防护平台就相对于导轨运动, 通过导轨和爬升平台这种交替附
14、着, 互为提升对象, 爬升平台即可沿着墙体上的预留爬锥逐层提升。5.5 拆除下层附墙装置待导轨、爬升平台相互顶升至一定的高度后, 利用吊平台拆除下层附墙装置, 并且对预埋件洞口进行修补。5.6 拆除钢管操作架待电梯厅墙体砌筑、抹灰等工作至最后一层时, 进行架体的拆除。严格遵循拆除顺序, 由上而下、后搭者先拆、先搭者后拆, 分别拆除翻板、栏杆、脚手板、大横杆、小横杆、立杆, 而后将材料清运至平台外。5.7 拆除爬升平台拆除平台前, 通过在平台下方一层悬挑工字钢, 搭设钢管操作架, 作为拆除爬升平台的作业面。拆除液压装置时, 首先确保导轨及爬升平台已固定在挂座上, 然后拆除液压油缸、上换向盒、下换
15、向盒。在导轨上方设置吊点, 利用葫芦拉紧导轨, 卸掉导轨跟挂座间的插销, 使用葫芦放下导轨至下层的楼板上, 然后拆除平台硬防护, 拆除钢板网、模板、木方至核心筒外5-6。使用气体切割机割除三角架上方槽钢, 然后分别拆除下操作架、液压控制平台、承重三角架、挂座。拆除过程中, 各零部件可通过电梯门洞传至电梯前室, 通过施工电梯运送至设备堆放场堆放。6 结语电梯井筒爬升操作架为电梯前室墙体砌筑、构造柱模板支设、抹灰施工提供了安全可靠的操作平台。与传统的型钢悬挑操作架相比, 爬升操作架很好地解决了搭拆工程量大、成本高的弊端, 非常适合作为超高层核心筒电梯前室的墙体施工操作平台。该操作架在首层一次拼装完
16、成后便可逐层爬升至顶层, 中途无拆装过程, 减少了资源投入, 提高了施工效率, 节约了经济成本, 且安全环保。参考文献1卜凡圣.爬升模板工艺在超高层建筑筒体施工中的应用J.门窗, 2015 (6) :107. 2李磊, 夏峰海.超高层建筑核心筒液压自爬升模板体系施工技术J.建筑施工, 2012, 34 (1) :56-58. 3浦键.爬升模板工艺在超高层建筑筒体施工中的应用J.应用能源技术, 2007 (2) :5-9. 4吴华, 胡京, 唐永讯, 等.超高层核心筒液压爬模施工技术J.建筑技术, 2015, 46 (2) :146-148. 5王斌, 冯涛.超高层建筑核心筒液压爬模施工技术J.建筑技术, 2011, 42 (9) :797-800. 6罗梦恬.超高层建筑塔吊安装与爬升中的脚手架设计与施工工艺研究J.建筑施工, 2011, 33 (7) :587-589.
