某工程位于成都市新鸿路与东二环路交界处, 地下4层, 地上39层, 裙房6层, 标准层层高3.80m, 总高度168m, 总建筑面积12.87万m²。提升架爬升高度168m, 周长163.8m, 提升架垂直投影搭设面积1.98万m²。本工程的东南角和西北角自9层起开始向内退, 分别在9～12层、14～22层、27～38层等向内侧退, 所退尺寸各不相同, 自开始至顶层最大内退尺寸达1 690mm。该工程于2015年8月18日开工, 工程开工前经共同商定本工程6层以上的主楼拟采用全钢附着式提升架。

因本工程在开工前拟定了安全文明施工目标, 且本项目为超高层建筑, 因此在选用外架上优先考虑附着式提升架, 而目前市场上附着式提升架有普通钢管型附着式提升架、折叠式提升架、组合桁架附着式提升架等, 通过了解市场后, 几家单位分别报送方案及报价, 经过方案比较, 针对本项目退台式异形结构, 考虑到提升架提升方便, 最终选用组合桁架附着式提升架。

1) 组成架体各构件的定型化、工具化、模块化是本提升架的基本特点, 根据建筑物外形结构的不同选择不同数量的定型化、标准化构件, 通过螺栓组装成不同高度和长度的整体构架。

2) 架体的底部通过定型化、标准化构件连成一个桁架整体;竖向主框架与主框架间通过水平杆件又形成连续的桁架结构, 从而整个外立面形成连续的桁架体系。这种提升架与国内其他普通附着式提升架相比, 大量采用方管等型材作为基材, 且形成桁架体系, 具有刚度大、稳定性好、承重性好、灵活性强、安全可靠、适用范围更广等优点, 可用于水平呈异形结构和立面竖向呈异形结构的建筑物。

3) 电动葫芦固定于架体内, 始终处于固定状态, 可减少对电动葫芦的破坏和污染;无须作业人员搬动, 减少施工人员劳动强度, 节约劳动力, 减少安全隐患。

4) 本组合桁架附着式提升架应用不同于其他附着式提升架的摆臂式防坠装置, 在提升过程中依靠自重和弹簧拉力作用, 在下降过程中依靠防坠装置和承力钢丝绳, 这种装置更加安全可靠, 任何工况下均能有效制动, 理论上可靠, 更能适应恶劣的建筑施工环境。

5) 本提升架操作方便, 作业人员经过简单培训即可上岗作业;而且安装阶段不影响施工进度, 拆除阶段无需塔式起重机, 可人工拆除后由施工电梯转运至地面, 避免了像其他升降脚手架在拆除阶段遇到的各种困难。

确定提升架架体附墙支座位置→提升架组装平台搭设→底部水平支撑定型桁架组合→安装竖向主框架, 组装第1步定型脚手架→组装第2步定型脚手架→临时固定已搭设好的提升架→安装底部第1道附墙支座→附墙支座与主框架连接→安装摆臂式防坠装置→铺设底部钢板、施工层脚手板及侧面钢板安全网→组装第3, 4步定型脚手架并临时固定→安装第2道附墙支座, 并与主框架连接好→安装施工层脚手板及侧面钢板安全网→组装第5, 6步……定型脚手架, 搭设到设计高度→安装第3道附墙支座→安装电动葫芦、升降钢丝绳、控制柜→安装防坠落装置→检查验收→提升→验收。

附墙支座固定在建筑物上, 附墙支座与架体竖向主框架通过防倾导向装置连接在一起, 定型架体、底部水平支撑桁架及竖向主框架通过螺栓连接成整体, 起重钢丝绳一端与固定在定型架体上的电动葫芦连接, 另一端穿绕架体底部的滑轮组后与附着在建筑物上的钢丝绳固定支座相连, 当电动葫芦正、反转时可实现定型架体的上升、下降运动 (正常使用时, 整个提升架固定在附墙支座上) 。

1) 竖向结构呈退台式向内收, 当累计退台尺寸≤200mm时, 此时可直接在附墙支座与结构之间用不同厚度的钢板衬垫;当累计退台尺寸>200mm且<700mm时, 采用2个[16中间用100mm长的角铁背焊连接成格构式钢构悬挑, 格构式钢构锚固端长度L至少≥2.8L₀ (L₀为格构式钢构悬挑长度, 现场按3L₀考虑) 。此时提前在楼面上预埋2个ϕ48孔, 悬挑的格构式钢构须与附墙支座相连接, 如图1a, 1b所示。

2) 当竖向结构退台式向内收, 附墙支座与结构面的距离>700mm时则采用内转法搭设:提前在距离较大的这一层楼面上预埋2个锚环, 锚环的规格≥ϕ20, 采用I16悬挑, 间距按悬挑脚手架间距且按照本提升架桁架模数确定, 且≤1 500mm, 工字钢悬挑长度1 200mm, 在悬挑的工字钢上组合提升架底部的桁架, 随着提升架提升, 同步搭设该部位的提升架架体, 搭设完后与两侧的提升架架体采用方钢连接, 如图1c所示。

根据附墙支座、导轨、提升架尺寸, 附墙支座紧贴结构面, 宽300mm, 外侧与导轨相连, 导轨宽150mm, 导轨与主框架连在一起, 提升架的内侧与结构之间距离为450mm, 确定好附着式提升架架体位置, 定好附墙支座立面位置, 同时定好组装平台位置。

本提升架爬升总高度为168m, 主楼39层, 裙房6层, 主楼南面和东面为裙楼屋面, 北面和西面均临空, 根据现场进度在7层施工时沿着主楼周边采用钢管搭设提升架支撑组装平台, 组装平台内侧立杆与结构边距离≤200mm, 立杆沿结构纵向间距≤700mm, 内外纵向大横杆的中心距离1 200mm, 内外侧纵向大横杆的标高控制要准确, 其水平度控制在±5mm, 平台承载力≥15kN/m²。

组装平台搭设好后, 在平台上开始组装提升架, 组装时要定好两端转角处的位置, 然后带通线, 从一边向另一边组装, 采用高强度螺栓将定型架体构架、大横杆、小横杆等组成桁架。对直角转角处, 桁架直接采用大横杆伸到对面, 与对面的桁架相连。在遇到圆弧或异形结构时, 采用相应长度的桁架跨沿圆弧切线与两端大面的桁架相连, 此桁架与大面长的桁架采用方钢搭接连接, 该圆弧部位的桁架仍然是直线型, 并安装1个机位, 如图2所示。在圆弧处楼面防护采用组合铰链钢板覆盖。

竖向主框架为导轨、定型钢管及方钢连成一起的整体结构, 主框架内采用短钢管焊成稳定的三角体系, 竖向主框架与纵向架体通过螺栓连接成一个整体, 纵向架体采用钢管结构, 且水平方向和竖向通过方钢与角铁采用螺栓连接, 这样竖向同样形成纵横桁架体系。

第1步安装完后, 用8.8级M16×90高强度螺栓连接第2步脚手架, 搭设时须保证导轨在2个方向的垂直度, 垂直偏差应≤5‰ 和60mm。相邻2根大横杆在纵向和水平方向接头时, 同一平面不能出现2个接头。架体搭设过程中, 脚手板、钢板安全网、附墙支座等及时安装, 以确保防护安全, 均采用钢板安全网。本提升架安全网的基本配置为 2 500mm/组, 非标准立杆间距根据实际制作。

提升架在搭设过程中, 根据楼层层高要及时将提升架与结构拉结, 拉结要求同普通悬挑脚手架要求。

预埋件设置:每层结构混凝土浇筑前每个机位 (升降点位置) 埋设2个预留孔, 两孔的中心距为230mm, 材料采用普通钢管或PVC管, 孔径为40mm, 其预埋位置应符合要求, 并保证钢梁安装后能在同一垂直面上, 其中心垂直误差≤±15mm。本提升架周边结构梁的宽度按250mm验算, 当梁宽250mm时均满足提升架承载力。

附墙支座安装:底层的提升架安装完后, 及时安装底部附墙支座, 清理预留孔, 将附墙支座通过M30穿墙螺栓、单螺母加弹簧垫圈和100mm×100mm×10mm垫片与建筑物紧固连接, 螺母拧紧后螺栓头露出螺母端面的螺纹≥3扣和10mm。每个附墙支座均能承受相应部位的架体自重和施工荷载。

附墙支座有2个主支撑翼, 采用[25及[22和支座底板 (采用16mm厚钢板) 焊接成一体, 具有刚度与强度大等特点。两导轮耳板采用12mm厚钢板, 其一侧耳板与[22的主支撑翼焊接成一体, 安装附墙支座时, 这一侧先把导轮放在导轨外侧, 这样导轮可勾住主框架的导轨, 固定附墙支座。然后另一导轮耳板与[25支撑翼铰接, 在附墙支座安装固定好后, 松开另一侧的导轮耳板螺栓, 让附墙支座上这一侧的导轮勾住导轨的外侧后, 再固定导轮耳板。导轮耳板上均焊接有可转动导轮, 在架体上下运行时起导向及防倾斜作用。

防坠装置设置在附墙支座内, 通过转轴与附墙支座相连, 附着式升降提升架在使用工况下牢牢固定在附墙支座上, 防坠摆臂一直处于防坠位置, 防坠落装置防坠块与竖向主框架导轨上的防坠落挡杆共同作用实现防坠落功能。当进行升降作业时, 电动葫芦处于受力状态, 在联动机构带动下, 摆臂被抬起离开导轨面, 此时导轨可自由升降。当电动葫芦链条断裂或电动葫芦不受力的情况下, 防坠装置的摆臂上端在回位弹簧的作用下进入导轨, 顶住导轨中设有间距为120mm的防坠横销, 摆臂下端则被阻止在钢支座的挡块上, 阻止摆臂继续转动, 从而起到防坠作用;反之, 下降工况摆臂式防坠装置正好相反。

随着脚手架搭设, 脚手板、安全网、附墙支座等及时安装, 以确保防护安全。本提升架钢安全网规格为1 485mm×895mm, 四周采用└30×3焊接而成并加└30×3斜撑, 网片为镀锌钢板冲压孔成型件。

组装第3, 4步定型脚手架并临时固定后安装第2道附墙支座, 并与主框架连接好, 铺设同一施工层脚手板及侧面钢板安全网, 组装第5, 6步……定型脚手架, 搭设到设计高度, 安装第3道附墙支座。本附着式提升架每个竖向面从下到上共3个附墙支座, 提升过程中确保至少2个附墙支座受力, 附墙支座间距同主框架间距6m。本提升架总高度为17.1m, 提升架顶部自由高度为1.8m。

将电动葫芦挂在竖向主框架的承重挂板上, 升降起重钢丝绳一端与固定在定型架体上的电动葫芦连接, 另一端穿绕架体底部的滑轮组后与附着在建筑物上的钢丝绳固定支座相连, 当电动葫芦正反转时可实现提升架架体的上升、下降运动。

电气控制柜:具有短路、断路、缺相及过载保护等作用。当某一机位的荷载超过设计值的15%时, 应以声光形式自动报警和显示报警机位, 当 >30%时, 能使总控制系统自动停机, 紧急情况下还可遥控停机。控制箱可以同时控制20台电动葫芦提升重物, 该系统采用德国倍福PLC作为核心控制部件, 使其具有更高的稳定性。

将所有电动葫芦电缆线与控制柜装置连接好, 便可实现提升架共同升降。

以2片桁架梁为水平主梁, 3块[5为边框组成3.00m (长) ×2.00m (宽) (自提升架外侧向外长3m) 钢平台板 (卸料平台总长度4.2m) , 钢板平台上设厚度3.5mm钢板。每块钢平台板放置在水平主梁下弦的上表面并用6个M16螺栓固定在水平主梁上, 水平主梁后端与平台压杆相连, 铰接固定在结构楼面上。

先在卸料平台两侧相应的楼板结构处安装附墙支座, 然后用M30螺杆将竖向梁架与附墙支座相连接。

卸料平台吊装前, 在平台前端用2组40mm×40mm×4mm方钢管拉杆铰接, 拉杆的另一端与上一层楼面结构连接, 每组拉杆都能满足单独承受荷载要求。

在地面组装完毕后, 用塔式起重机将平台平稳吊装至安装部位, 穿过提升架的底部水平桁架, 通过M30螺杆与竖向梁架固定。

采用M14 U型螺栓将竖向梁架与水平主梁的上、下弦固定连接, 用M27螺杆将斜拉方钢与竖向梁架固定连接。这样水平主梁、底部定型组件、竖向梁架三者之间便形成了稳定的三角桁架结构。提升架提升时, 拆除平台压杆, 但平台跟随架体同步提升, 提升到位后, 压杆再恢复原位。

1) 提升前钢丝绳上吊环支座与建筑连接牢固, 先挂好电动葫芦, 起重钢丝绳一端与固定在定型架体上的电动葫芦连接牢固, 另一端穿绕架体底部的滑轮组后与附着在建筑物上的钢丝绳固定支座连接牢固, 点动葫芦并使葫芦链条处于受力承重状态后, 解除脚手架与附墙支座的约束。

2) 确认每个机位与电控装置的连线联机完好, 电源相极无误, 电动葫芦调试正常。

3) 开启电控装置, 操纵提升按钮, 使组合式提升架提升一层楼高度后关闭电控电源。

4) 脚手架与附墙支座连接牢固, 对提升过程中需卸下的斜拉杆件 (绳) 及时安装好。同时, 放松起升钢丝绳与电动葫芦的连接。恢复所有防护设施, 保证组合式提升架静止状态下防护安全。重复执行上面的动作, 完成逐层提升。

本工程东南和西北2个大角处结构在9～12层、14～22层、27～35层、36～38层等从下向上结构呈不均匀退台, 根据退台尺寸, 对提升架采取不同方法。

1) 当累计退台尺寸≤200mm时, 可直接在附墙支座与结构之间用不同厚度的钢板衬垫, 如图3所示。

2) 当累计退台尺寸>200mm且<700mm时, 采用格构式钢构悬挑的方法。

3) 当竖向结构退台式向内收, 附墙支座与结构面的距离>700mm时, 此时采用悬挑格构式悬挑钢构已不能满足要求, 如本工程15层结构再向内退台370mm, 16～22层向内退收共近40mm, 每层退台6mm左右, 至22层向内退台收缩共850mm, 自15层起提升架与结构边的距离越来越大, 此时架体与结构面距离已达1 300mm, 为此采用内转法, 即在提升架内侧重新搭设桁架式提升架的方法, 提前在上2层 (19层) 楼面上预埋螺栓孔, 安装I16悬挑, 工字钢悬挑1 300mm, 在悬挑出的工字钢上重新搭设组装提升架底部桁架, 搭设方法和顺序仍然同提升架初始搭设方法。当提升架提升至本悬挑架层时, 新搭设的架体与两侧的原架体再用方钢连接成一个整体。当提升架再次提升时, 该层底部的工字钢等不提升, 连同该部位以下位置的提升架等都不再提升, 并立即拆除。

检查附墙支座与结构连接, 采用锚固螺栓与建筑物连接, 受拉螺栓的螺母不得少于2个或采用单螺母加弹簧垫圈;检查竖向主框架固定于附墙支座上;检查附墙支座上的防倾、导向结构装置是否有效灵敏;检查防坠落装置与升降设备必须分别固定在建筑结构上, 且每一升降点不得少于1个, 在使用和升降工况下都有效, 防倾覆导轨的长度不应小于竖向主框架, 且必须与竖向主框架可靠连接;检查水平支撑桁架各杆件的连接, 要连接可靠牢固;检查提升架立杆间距;检查提升架底部封闭情况。

提升架在提升前及提升后, 必须检查附墙支座与结构连接的锚固螺栓及弹簧垫圈;必须检查竖向主框架与附墙支座之间、主框架与提升架架体之间的连接固定;必须检查附墙支座上的防坠、导向结构装置是否有效灵敏;检查防倾覆导轨与竖向主框架可靠连接;检查钢丝绳与各连接点的连接情况, 要连接可靠牢固;检查底部的钢板封闭及每层安全防护封闭情况;提升前检查有无障碍物阻碍外架的正常滑升;检查现场提升用电电箱及线路是否完好;检查卸料平台的固定、拉杆、根部固定等。

确定拆除区域→设置警戒线→拆除架体所在最上面一层钢板安全网→拆除操作层脚手板→从上到下依次拆除大横杆→从上到下依次拆除定型架体→拆除架体所在中间层钢板安全网→拆除中间层脚手板→依次拆除大横杆和定型架体→拆除架体所在底层钢板安全网 →拆除底层大横杆、定型架体及拆除活动翻板→拆除底部水平支撑桁架→拆除竖向主框架→拆除附墙支座→分类整理、清理入库。

1) 两主框架之间脚手架立杆的纵距作为结构施工架时应≤1.5m;纵向水平杆的步距应为1.8m, 相邻竖向主框架的高差≤30mm。

2) 桁架各杆件的轴线应相交于节点上, 并宜用节点板构造连接, 节点板厚度≥6mm。

3) 脚手架底部铺设严密, 与结构无缝隙, 操作层脚手板应铺满、铺牢, 孔洞直径<25mm。

4) 附墙支座在建筑物连接处混凝土的强度等级应按设计要求确定, 但≥C20。

5) 水平悬挑长度≤2m, 且≤1/2跨度≤5.4m。架体悬臂高度不得大于架体高度的2/5且≤6m。

6) 防坠落装置应设置在主框架处并附着在建筑结构上, 每一升降点≥1个, 在使用和升降工况下都有效, 防坠落装置与升降设备必须分别固定在建筑结构上。

7) 防倾覆导轨的长度不应小于竖向主框架, 且必须与竖向主框架可靠连接, 最上和最下2个导向件之间的最小间距≥2.8m或脚手架高度的1/4。

8) 各相邻提升点间的高差≤30mm, 整体架最大升降差≤80mm。

1) 建立健全各项制度, 包括技术交底制度、检查验收制度等, 落实相应责任, 特别是严格检查验收制度。

2) 现场施工人员必须佩戴安全帽, 高空作业时系好安全带, 现场不允许吸烟、嬉戏、打闹。

3) 提升架升降时注意5级以上大风、下雨雪、夜间等均不能升降。雷雨季节, 脚手架上应有可靠的避雷措施。

4) 升降时应设警戒区, 任何人不得在警戒范围内走动, 且脚手架上不得有施工荷载或施工人员。

5) 提升架在使用时, 施工荷载不得超过额定荷载, 非操作人员不得动用升降设备和机具, 不得拆除组合式提升架上的构件。

6) 架体底部必须封闭严实, 施工层架体与结构间防护到位, 楼层进入提升架爬梯时的入口处, 其顶部须用钢板网做好防护, 以防上部杂物掉落伤人。

7) 提升架安装完毕后、每次提升前后必须组织公司和项目部相关人员进行检查验收, 并做好检查记录, 验收合格后方可使用。每升降5层应对提升架节点全面检查1次, 发现问题及时整改。提升架每次升降时倒链的吊挂点必须牢靠稳固, 架子上的所有人员必须全部撤离。

8) 提升架在升降和拆除过程中, 对用电设备和电线必须经常检查, 发现隐患及时消除。

9) 制订应急预案, 成立应急领导机构, 明确各相关职责, 做到物资到位、人员到位、措施到位。

10) 卸料平台不得与附着式升降脚手架各部位和各结构构件相连, 其荷载直接传递给建筑工程结构。

11) 所有材料进场后堆放整齐, 卸料吊运时轻拿轻放, 降低噪声。

12) 提升架在使用过程中及时清理架体上的杂物、垃圾, 确保架体清洁整齐。

随着安全文明施工、环境保护要求、绿色施工要求的不断提高, 全钢工具组合附着式提升架施工工艺相对简单, 集安全、使用功能、美观于一体, 具有较好的应用前景, 随着社会的不断发展, 将普遍应用于工程施工, 并带来一定的经济和社会效益。