淺議導(dǎo)軌式爬架在高層建筑中的應(yīng)用

(中鐵十二局集團(tuán) 建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024)

引言

目前，在高層建筑施工中主要有落地腳手架、挑架、爬架等腳手架搭設(shè)形式。落地腳手架具有裝拆方便、搭設(shè)靈活、滿足建筑平立面變化等特點(diǎn)，特別適用于外觀造型不規(guī)則、不受場(chǎng)地限制時(shí)使用的腳手架。但落地腳手架也存在很多缺點(diǎn)，例如搭設(shè)高度受限制、周轉(zhuǎn)材料量大、占用周期長(zhǎng)等。挑架雖然克服了上述缺點(diǎn)，但挑架在施工中需要反復(fù)拆除、搭設(shè)，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全隱患多。而爬架在高層建筑施工中只需裝拆一次，可以隨樓層高度的增加而不斷提升，從而節(jié)約材料、人工、塔吊臺(tái)班費(fèi)用，提高工作效率，而且還具有裝拆簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)安全等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的建筑主體。

太原市某住宅小區(qū)項(xiàng)目位于太原市大東關(guān)街，共有14棟樓，總建筑面積為42萬m2，均為地下2層、地上33層剪力墻結(jié)構(gòu)。針對(duì)該工程的特點(diǎn)，決定主體結(jié)構(gòu)施工采用導(dǎo)軌式爬架為施工用外腳手架。

1 導(dǎo)軌式爬架的組成及工作原理

1.1 導(dǎo)軌式爬架的組成

一套完整的導(dǎo)軌式爬架主要由4部分組成，分別是定型主框架、附著支承結(jié)構(gòu)、提升設(shè)備和安全保障系統(tǒng)。

定型主框架是導(dǎo)軌式爬架的重要組成部分，由架體構(gòu)架、豎向主框架和水平支撐桁架共同組成。架體由普通鋼管搭設(shè)而成，具有足夠強(qiáng)度和剛度的豎向主框架設(shè)置在架體的每個(gè)提升點(diǎn)，是架體結(jié)構(gòu)的主要組成部分。豎向主框架垂直于建筑物外立面，并與附著支撐結(jié)構(gòu)連接，主要承受和傳遞豎向與水平荷載。水平支撐桁架設(shè)置在架體的底部，主要承受架體豎向荷載，并將豎向荷載傳遞至豎向主框架的水平支承結(jié)構(gòu)。

附著支撐結(jié)構(gòu)直接與建筑物工程結(jié)構(gòu)相連接，并與豎向主框架相連，采用導(dǎo)軌、導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)，確保架體在升降過程中處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免晃動(dòng)和抵抗傾覆作用，滿足各種工況下的支承、防傾和防墜落的承力要求。

提升設(shè)備包括提升塊、提升吊鉤以及動(dòng)力設(shè)備(電動(dòng)葫蘆等)，主要功能是為爬架的升降提供有效的動(dòng)力。

安全保障系統(tǒng)可以有效防止安全事故的發(fā)生，應(yīng)該具有防傾覆、防墜落和同步升降控制的安全裝置。防墜裝置是防止架體墜落的裝置；防傾裝置采用防傾導(dǎo)軌及其他合適的控制架體水平位移的構(gòu)造；控制系統(tǒng)確保實(shí)現(xiàn)升降的同步性、限載保安全、自動(dòng)調(diào)整和遇故障自停的要求。

1.2 爬升原理

導(dǎo)軌式爬架系統(tǒng)沿結(jié)構(gòu)四周連續(xù)搭設(shè)，在結(jié)構(gòu)剪力墻或能承受荷載的梁上安裝附著裝置，利用可調(diào)拉桿將爬升機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌安裝在結(jié)構(gòu)上，利用導(dǎo)輪組且通過軌道攀附將架體安裝在附著裝置外側(cè)，通過提升掛座將電動(dòng)葫蘆固定安裝在導(dǎo)軌上，通過提升鋼絲繩、電動(dòng)葫蘆使架體沿著導(dǎo)軌升降，利用導(dǎo)輪限制架體左右、前后的運(yùn)動(dòng)，并且防止架體內(nèi)、外傾覆。

2 導(dǎo)軌式爬架安裝

2.1 導(dǎo)軌式爬架安裝平臺(tái)搭設(shè)

根據(jù)該工程的具體情況，該工程從標(biāo)準(zhǔn)層起外墻結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)軌式爬架，在第4層搭設(shè)安裝平臺(tái)。爬架共搭設(shè)10步，架體搭設(shè)寬度900 mm，支架高度18 m，步高1.8 m，最大水平間距8 m，支架寬度1.1 m，支架自重4 t，架體離墻距離0.4 m，底部用翻板與結(jié)構(gòu)封閉。架體立桿縱距1 200 mm，小橫桿內(nèi)端距邊梁100 mm。在小橫桿內(nèi)端搭接1根縱向連接管。內(nèi)側(cè)懸臂端鋪翻板，使架體底部與結(jié)構(gòu)封閉。架體外側(cè)沿高度設(shè)置剪刀撐，剪刀撐跨度為5 600 mm，水平夾角為50°，與豎向主框架、水平桁架、架體構(gòu)架連成一體。腳手板鋪設(shè)4層，最下層腳手板距離外墻90 mm，用翻板封閉，防止物料墜落。架體底層的腳手板用大眼網(wǎng)與密眼網(wǎng)雙層網(wǎng)進(jìn)行兜底，整個(gè)升降架外側(cè)滿掛安全網(wǎng)。

2.2 豎向主框架安裝

豎向主框架由垂直于墻面的兩片桁架片與縱向連接桿以螺栓組裝而成。附著式升降腳手架應(yīng)在附著支承結(jié)構(gòu)部位設(shè)置與架體高度相等、與墻面垂直的定型豎向主框架，豎向主框架可采用整體結(jié)構(gòu)或分段對(duì)接式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式應(yīng)為豎向桁架或門型剛架形式等。各桿件的軸線應(yīng)匯交于節(jié)點(diǎn)處，其桿件連接的節(jié)點(diǎn)應(yīng)采用焊接或螺栓連接，并應(yīng)與水平支承桁架和架體結(jié)構(gòu)構(gòu)成有足夠強(qiáng)度和支撐剛度的空間幾何不變體系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

豎向主框架單元節(jié)點(diǎn)連接方式為插套連接。主框架與導(dǎo)軌中心水平偏差≤20 mm，單節(jié)垂直度偏差≤10 mm，多節(jié)垂直度偏差≤50 mm。利用鉛錘吊線檢測(cè)豎向主框架的垂直度偏差。連接螺栓應(yīng)齊全、不松動(dòng)，螺栓朝向向下。主框架內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)軌。豎向主框架宜采用單片式主框架或空間桁架式主框架。

2.3 水平桁架安裝

在架體底部安裝水平桁架，構(gòu)成架體底部的第1步、第2步。水平桁架與主框架寬度相同，與墻面平行，高度>1.8 m。水平桁架由平行于墻面內(nèi)、外的兩片桁架與小橫桿用連接螺栓裝配而成，各承重底盤托底，并由懸掛梁及拉桿附著在建筑結(jié)構(gòu)上。

2.4 附著支承結(jié)構(gòu)的安裝

附著支承結(jié)構(gòu)由穿墻螺栓、懸臂梁及可調(diào)拉桿組成。豎向主框架所覆蓋的每個(gè)樓層處應(yīng)設(shè)置1道附墻支座，將豎向主框架固定于其上，并且附墻支座上還應(yīng)設(shè)有防傾、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)裝置。墻體外側(cè)安裝懸臂梁，通過穿墻螺栓或預(yù)埋螺栓將懸臂梁固定在建筑物上，懸梁通過固定的可調(diào)拉桿或斜拉鋼絲繩與導(dǎo)軌和架體連接。安裝穿墻螺栓時(shí)，螺桿露出螺母端部的長(zhǎng)度應(yīng)不少于3扣，并且須≮10 mm；墻體內(nèi)側(cè)安裝墊板，墊板尺寸須≮100 mm×100 mm×10 mm。安裝時(shí)，一端用雙螺母壓住懸掛梁座板或上拉桿的直拉板，另一端由外墻穿入、內(nèi)墻穿出，墊入墊板后緊固螺母?？烧{(diào)拉桿兩端分別與懸臂梁和導(dǎo)軌相連，是用于固定導(dǎo)軌的構(gòu)件，其長(zhǎng)度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

2.5 電控及動(dòng)力系統(tǒng)

配電系統(tǒng)采用三相五線制，電纜線固定安裝于爬架外側(cè)橫桿下面。將電動(dòng)葫蘆安裝在提升梁上，安裝時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)葫蘆不能與架體相撞，鏈條應(yīng)平順，不得扭結(jié)。調(diào)試各電動(dòng)葫蘆吊鉤的升降方向與電氣柜面板上相應(yīng)機(jī)位的指定方向一致，安裝拉力傳感器，適量微緊電動(dòng)葫蘆。電控系統(tǒng)要有防電避雷裝置，采用線控手動(dòng)控制，并且要有效接地。

2.6 防墜、防傾覆裝置的安裝

2.6.1 防墜落安全鎖的安裝

防墜落安全鎖是一種由機(jī)位載荷控制楔塊啟閉咬合防墜落吊桿的全自動(dòng)機(jī)械裝置，設(shè)置在豎向主框架處并附著在建筑物上，在每一升降點(diǎn)處至少設(shè)置1個(gè)防墜落裝置。防墜落裝置與升降設(shè)備必須分別獨(dú)立固定在建筑結(jié)構(gòu)上。

防墜桿安裝在防墜懸掛梁上，安全鎖安裝在底盤上，防墜桿從安全鎖鉗口中穿過，杠桿利用懸掛在電動(dòng)葫蘆吊鉤上的鋼絲繩所受拉力的大小來控制安全鎖中楔鉗鉗口的張開或閉合。架體升降時(shí)為開鎖狀態(tài)；架體處于使用工況時(shí)為鎖緊狀態(tài)；升降工況和使用工況墜落時(shí)為緊鎖制動(dòng)狀態(tài)。

2.6.2 防傾覆裝置的安裝

防傾覆裝置由導(dǎo)軌、導(dǎo)輪、導(dǎo)輪架組成。導(dǎo)軌安裝在腳手架架體上，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的3副導(dǎo)輪，最上面的導(dǎo)輪與最下面的導(dǎo)輪之間的最小間距>2.8 m，并且應(yīng)大于架體高度的1/4。導(dǎo)軌均用10號(hào)工字鋼制成，導(dǎo)軌長(zhǎng)7 m，用5個(gè)扣件安裝在架體的豎向主框架上，導(dǎo)輪可在工字鋼導(dǎo)軌中滾動(dòng)，導(dǎo)輪架安裝在建筑結(jié)構(gòu)上。防傾覆裝置采用螺栓與附墻支座連接，應(yīng)具有防止豎向主框架傾斜的功能。

3 導(dǎo)軌式爬架升降操作

3.1 爬架的提升操作

(1)由安全技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)爬架提升的操作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，明確分工，責(zé)任落實(shí)到位，并記錄和簽字。以若干個(gè)單片提升作為1個(gè)作業(yè)組，做到統(tǒng)一指揮，分工明確，各負(fù)其責(zé)。下設(shè)組長(zhǎng)1名，負(fù)責(zé)全面指揮；操作人員1名，負(fù)責(zé)電動(dòng)裝置管理、操作、調(diào)試、保養(yǎng)的全部責(zé)任；升降過程中必須統(tǒng)一指揮，指令規(guī)范，并應(yīng)配備必要的巡視人員。

(2)爬架提升起100 mm后，停止提升，對(duì)爬架進(jìn)行提升操作前的全面檢查。包括：附著支撐結(jié)構(gòu)附著處混凝土的實(shí)際強(qiáng)度是否已達(dá)到腳手架設(shè)計(jì)要求；所有螺栓連接處螺母是否已擰緊；應(yīng)撤去的施工活荷載是否已撤離完畢；電動(dòng)升降系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行；所有預(yù)留螺栓孔洞或預(yù)埋件是否符合要求；所有防墜裝置功能是否正常；電控柜、電動(dòng)葫蘆供電系統(tǒng)是否正確；不允許電動(dòng)葫蘆鏈條有扭曲、翻鏈等現(xiàn)象；將提升鋼絲繩預(yù)緊，以鋼絲繩拉緊吃力為準(zhǔn)。

(3)拆除限位鎖及斜拉鋼絲繩，機(jī)械操作人員將各分動(dòng)開關(guān)扳至“上升”位置，然后在組長(zhǎng)的指令下啟動(dòng)同步上升按鈕，使各臺(tái)電動(dòng)葫蘆帶動(dòng)整體腳手架同步上升。

(4)將架體提升1個(gè)樓層高，然后安裝斜拉鋼絲繩，將翻板翻到位，安裝斜拉鋼絲繩，安裝限位鎖至合適位置。將加固架體的鋼管拆除，除掉最上一步架子。向上周轉(zhuǎn)導(dǎo)軌、電動(dòng)葫蘆及連墻掛板，準(zhǔn)備進(jìn)入下一次升降循環(huán)。

3.2 爬架的下降操作

(1)由安全技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)爬架下降的操作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，爬架操作人員各就各位后，由組長(zhǎng)發(fā)布指令下降爬架。

(2)爬架提升起100 mm后，停止提升，對(duì)爬架進(jìn)行下降操作前的全面檢查。確認(rèn)安全無誤后，將限位鎖、斜拉鋼絲繩拆除并且放置好，由組長(zhǎng)發(fā)布指令繼續(xù)下降爬架。

(3)將爬架下降1個(gè)樓層高，首先安裝斜拉鋼絲繩，并將每根斜拉鋼絲繩預(yù)緊均勻(用花籃螺栓調(diào)緊)。

(4)斜拉鋼絲繩安裝好后，再安裝限位鎖。限位鎖安裝在距鎖夾最近的位置，限位鎖與鎖夾之間留有間隙。將翻板放下并固定好，將電動(dòng)葫蘆從提升掛座拆下，安裝到上層相應(yīng)位置，在電動(dòng)葫蘆放鏈條時(shí)要注意防止發(fā)生誤操作。

4 導(dǎo)軌式爬架的拆除

(1)方案交底、方案審批后，由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人和腳手架項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)操作人員進(jìn)行拆除工作的安全技術(shù)交底。

(2)拆除工作開始前，先清理現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)清理架體上堆放的材料、工具和雜物，清理拆除現(xiàn)場(chǎng)周圍的障礙物。

(3)拆除人員需佩戴完備的安全防護(hù)用品，在拆除區(qū)域設(shè)置標(biāo)志、警戒線，配備安檢員。

(4)架體拆除順序?yàn)橄却詈蟛?，后搭先拆，?yán)禁按搭設(shè)程序拆除架體。即先拆欄桿、腳手板、剪刀撐，然后是小橫桿、大橫桿、立桿，最后拆除導(dǎo)軌及水平支撐桁架。

(5)拆除架體時(shí)應(yīng)一步一清，不得同時(shí)拆除2步以上，每步鋪設(shè)的腳手板以及架體外側(cè)的安全網(wǎng)應(yīng)隨架體逐層拆除。

(6)各桿件或零部件拆除時(shí)，應(yīng)用繩索捆扎牢固，緩慢放至地面、群樓頂或樓面，不得拋擲腳手架上的各種材料及工具。拆下的結(jié)構(gòu)件和桿件應(yīng)分類堆放，并及時(shí)運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)，集中清理保養(yǎng)，以備重復(fù)使用。

5 結(jié)語

導(dǎo)軌式爬架在施工過程中由于是多點(diǎn)同時(shí)升降，預(yù)埋件為人工預(yù)埋且在混凝土澆筑時(shí)會(huì)導(dǎo)致預(yù)埋件出現(xiàn)偏差，當(dāng)架體提升時(shí)框架荷載可能重新分布導(dǎo)致架體失衡，所以需進(jìn)一步減小施工中預(yù)埋件的偏差。導(dǎo)軌式爬架作為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部重點(diǎn)推廣應(yīng)用的10項(xiàng)新技術(shù)之一，其較低的造價(jià)、較高的安全性能和較低的勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)，使得其在高層建筑施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。

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