附著升降式腳手架預(yù)埋螺栓附墻施工技術(shù)研究及應(yīng)用

徐璐瑤 劉 博 蘇桃峰 張廷甫 吳文濤

中國(guó)建筑第二工程局有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410005

建筑物的外立面結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，常用的外腳手架形式已無法滿足施工過程中的工序、安全要求，傳統(tǒng)鋼管腳手架也無法滿足外立面復(fù)雜的高層建筑施工的要求。附著升降式腳手架以其良好的安全性、經(jīng)濟(jì)性、便捷性在高層建筑施工中的應(yīng)用越來越多。對(duì)于復(fù)雜程度不同的外立面建筑結(jié)構(gòu)，附著升降式腳手架附著形式或施工方法將無法滿足，且存在作業(yè)面冒頂問題[1-2]。

本文以建發(fā)央著二標(biāo)段項(xiàng)目附著升降式腳手架應(yīng)用情況為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了一種使用預(yù)埋的方式完成附著升降式腳手架附墻支座安裝的施工方法。采用該預(yù)埋螺栓作為架體附著方式，在傳統(tǒng)的對(duì)穿螺桿無法安裝附墻的條件下，可以有效地避免結(jié)構(gòu)冒頂作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，以達(dá)到腳手架提前爬升的目的。經(jīng)過項(xiàng)目調(diào)研及資料翻閱，目前未發(fā)現(xiàn)相關(guān)施工方法的其他研究。

1 工程概況

湖南省長(zhǎng)沙市建發(fā)央著項(xiàng)目二標(biāo)段由4棟50層住宅樓與2層地下室組成，建筑面積約為167 000 m2。上部主體結(jié)構(gòu)為外墻全剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)合項(xiàng)目的整體高度、總工期目標(biāo)、施工成本及現(xiàn)場(chǎng)施工安全文明等情況，項(xiàng)目部最終決定使用爬架作為主體結(jié)構(gòu)施工防護(hù)外架。因本工程外立面結(jié)構(gòu)線條復(fù)雜且變化較多，爬架的附墻支座安裝需結(jié)合角鋼增高墊施工。在爬架施工使用的過程中，因?yàn)楣ば蚣鞍踩雷o(hù)問題[3]，上反梁結(jié)構(gòu)線條處的附墻點(diǎn)由原本的上反位置改至下反位置，固定附墻支座的方式由原本的穿墻螺栓固定改為了預(yù)埋螺栓固定。

2 附墻形式的區(qū)分

穿墻螺栓固定附墻支座方式（附墻支座位于結(jié)構(gòu)上反梁時(shí)）：在模板安裝時(shí)，于附著點(diǎn)位置提前預(yù)留PVC套筒。下一層混凝土澆筑完成后進(jìn)行爬架提升，提升后在原預(yù)留套筒處使用穿墻螺栓固定附墻支座（圖1）。穿墻螺桿可重復(fù)利用。

圖1 穿墻式螺桿附著支座

預(yù)埋螺栓固定附墻支座方式（附墻支座位于結(jié)構(gòu)下反梁時(shí)）：在有上反結(jié)構(gòu)位置的樓板進(jìn)行鋼筋綁扎施工時(shí)，將對(duì)穿螺栓提前預(yù)埋至面板鋼筋網(wǎng)中，用點(diǎn)焊方式固定，待本層混凝土結(jié)構(gòu)完成后，下一層結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備澆筑混凝土前完成爬架提升，提升后由預(yù)埋螺栓固定附墻支座（圖2）。預(yù)埋螺栓不可重復(fù)利用，在爬架完成提升準(zhǔn)備工作后，最底部附著點(diǎn)露出外墻結(jié)構(gòu)的螺栓使用氧氣切割割除。

圖2 預(yù)埋式螺桿附著支座

3 施工過程中附墻固定方式修改原因

3.1 施工工序因素

本工程在進(jìn)行爬架選型時(shí)，進(jìn)行了專項(xiàng)討論，從結(jié)構(gòu)形式及商務(wù)成本分析，最終決定使用DM-01型爬架（半鋼爬架）作為本工程外腳手架。在架體前期使用過程中，使用的施工方法為行業(yè)常用施工方法，附墻支座的安裝形式為穿墻螺栓固定式。本項(xiàng)目上部主體結(jié)構(gòu)模板工程運(yùn)用的是鋁合金模板支撐體系，外墻有上反連梁及框梁的結(jié)構(gòu)只能分2次進(jìn)行澆筑，上反梁同下一層墻柱一起澆筑。爬架附著點(diǎn)位于上反梁時(shí)，爬架爬升節(jié)點(diǎn)需在上反梁同下一層墻柱澆筑完畢且達(dá)到混凝土強(qiáng)度要求時(shí)方可爬升。而鋁合金模板的安裝工序?yàn)橄炔鹉＃賯鬟f模板，最后在相同位置安裝模板，安拆順序?yàn)閴Π濉⒘喊?、樓板，最后為外墻K板，爬架的附著點(diǎn)位于K板及下部反梁梁板之間。爬架爬升前需先將附著點(diǎn)位置的K板及反梁梁板拆除。

3.2 施工進(jìn)度因素

K板及梁板的提前拆除將對(duì)鋁模工人施工造成非常大的影響，不僅擾亂了模板拼裝的施工順序，還增加了材料的傳遞時(shí)間。本工程項(xiàng)目一半建筑面積為錯(cuò)層復(fù)式結(jié)構(gòu)，躍空層模板拆除后不可放置在爬架上，只可放置于上一層的樓面中。爬架爬升后，鋁模傳遞的垂直距離為2層層高，根據(jù)本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，附著點(diǎn)位于上反梁時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)層施工進(jìn)度將延長(zhǎng)一天，極大地增加了項(xiàng)目部對(duì)爬架施工管理的難度。

3.3 施工成本因素

解決爬架工序影響及施工進(jìn)度影響的唯一途徑就是在施工層澆筑混凝土前完成架體提升，保證在澆筑混凝土?xí)r架體高度比澆筑層高出4.5 m，即一層半防護(hù)。解決上述問題需要將爬架附著點(diǎn)由上反梁位置改為下反梁位置。本工程外墻為全剪力墻結(jié)構(gòu)，外墻框梁及連梁均存在上反梁及下掛梁，下掛梁高度均為550 mm，梁底處均存在高150 mm的檐口線條，附墻增高墊高度為390 mm，躍層處大部分樓板板厚為220 mm。假設(shè)將附著點(diǎn)設(shè)計(jì)于下反梁，同時(shí)保證穿墻螺栓可順利穿過結(jié)構(gòu)梁，增高墊會(huì)與下掛梁檐口線條產(chǎn)生沖突。沖突部分的混凝土檐口線條需斷開，預(yù)留出寬400 mm的位置以供爬架增高墊安裝（圖3）。本項(xiàng)目共50層高，根據(jù)機(jī)位布置圖計(jì)算，每棟樓每層有15個(gè)附著點(diǎn)處需將檐口線條斷開。若爬架施工從主體結(jié)構(gòu)第3層開始，1棟樓共需690處線條斷開，若在外墻涂料施工時(shí)，使用EPS修補(bǔ)線條，將增加線條增補(bǔ)的材料費(fèi)用，以及使用吊籃的租賃費(fèi)用；每棟樓增加費(fèi)用為8.5萬元，同時(shí)修補(bǔ)工作增加了施工時(shí)間，影響總進(jìn)度計(jì)劃。經(jīng)項(xiàng)目部與爬架單位進(jìn)行交流，在保證架體受力、施工安全的前提下，提出使用預(yù)埋螺栓固定爬架附墻的方式，預(yù)埋螺栓無法重復(fù)使用，在爬架完成提升準(zhǔn)備工作后，最底部附著點(diǎn)露出外墻結(jié)構(gòu)的螺栓使用氧氣切割割除。螺栓材料費(fèi)用及人工費(fèi)用每棟約為4.2萬元。

圖3 預(yù)埋式螺桿附著支座模擬

4 優(yōu)化后附墻施工工藝

4.1 工藝流程

測(cè)量放線→預(yù)埋螺栓與小螺栓焊接→螺栓預(yù)埋進(jìn)板面鋼筋→點(diǎn)焊固定預(yù)埋螺栓→外墻小K板拆除→附著升降腳手架上升→安裝附墻支座

4.2 施工操作要點(diǎn)

4.2.1 測(cè)量放線

測(cè)量放線是爬架附墻支座預(yù)埋點(diǎn)正確安裝的首要條件，在整個(gè)爬架的施工階段中，只需進(jìn)行1次精準(zhǔn)定位。根據(jù)爬架機(jī)位布置圖，使用紅油漆筆在需附著處的鋁模板點(diǎn)標(biāo)記，然后使用鉆機(jī)在鋁模板上開洞，完成整個(gè)爬架施工階段的定位工作。但為了避免如附墻模板變形、附墻模板安裝錯(cuò)誤等各種外界因素的影響，每一層模板安裝完成后，都需進(jìn)行點(diǎn)位復(fù)核，從而保證每一層附墻支座均可順利安裝。

4.2.2 預(yù)埋螺栓錨固長(zhǎng)度

預(yù)埋螺栓大小需根據(jù)架體型號(hào)及受力計(jì)算確定。本項(xiàng)目使用的預(yù)埋螺栓大小為M32，長(zhǎng)度需根據(jù)附墻支座及混凝土錨固長(zhǎng)度確定。預(yù)埋螺栓錨固進(jìn)混凝土中的長(zhǎng)度需進(jìn)行受力計(jì)算，通過驗(yàn)證螺桿的抗拉能力來確定錨固長(zhǎng)度。本工程預(yù)埋螺栓的錨固長(zhǎng)度為200 mm。

4.2.3 預(yù)埋螺栓與小螺栓焊接

爬架施工屬于危大工程。為提高附墻支座點(diǎn)的安全性，不僅需要螺栓的預(yù)埋錨固長(zhǎng)度滿足要求，同時(shí)要提高錨固進(jìn)混凝土內(nèi)部螺栓的抗拉能力。經(jīng)過分析對(duì)比，在M32的螺栓尾部垂直焊接長(zhǎng)50 mm的M20螺栓，使其成為“7”字構(gòu)造。

4.2.4 點(diǎn)焊固定預(yù)埋螺栓

預(yù)埋螺栓預(yù)埋位置在各層樓樓板處，在樓板完成板面鋼筋綁扎工作后，由持有特種作業(yè)證的外架施工人員進(jìn)行螺栓預(yù)埋工作。為防止混凝土澆筑過程中預(yù)埋螺栓跑位，需要使用點(diǎn)焊方式將“7”字構(gòu)造的螺栓與面板鋼筋點(diǎn)焊固定（圖4）。保證混凝土成形后預(yù)埋螺栓不偏位，使附墻支座達(dá)到良好的安裝條件。

圖4 預(yù)埋式螺桿附著支座現(xiàn)場(chǎng)施工效果

5 結(jié)語

本施工技術(shù)作為爬架附著安裝方式的創(chuàng)新工藝，僅適用于外立面線條較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。相比于對(duì)穿螺栓安裝附著的方式，預(yù)埋螺栓做法雖增加了螺栓材料用量，但對(duì)于在外墻下掛梁處安裝附著支座、會(huì)破壞構(gòu)造線條的結(jié)構(gòu)而言，該方式不僅節(jié)省了附墻處線條混凝土的修補(bǔ)費(fèi)用，同時(shí)免去了結(jié)構(gòu)修補(bǔ)工期。

最重要的是，施工過程中始終可在本層混凝土澆筑前完成架體爬升工作，使每層主體結(jié)構(gòu)初始作業(yè)面始終保持在一步半架體，最終作業(yè)面保證在半部架體，可有效地解決附墻處因提前拆模導(dǎo)致施工難度增加的難題。同時(shí)，該工藝極大地提高了施工人員作業(yè)過程中的安全性及工人積極性，使施工工序的銜接更加緊密，既保證了施工進(jìn)度，也滿足了施工安全要求。