高層建筑爬架安裝施工技術(shù)

楊慶鋒

(福建六建集團(tuán)有限公司，福建 福州 350001)

0 前 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑逐漸增多，爬架的選擇與安裝施工成為影響高層建筑施工質(zhì)量和施工安全的重要因素。高層建筑因?yàn)閷訑?shù)高，施工周期長，施工影響因素多，因此，高層建筑的傳統(tǒng)爬架也面臨著搭設(shè)困難、耗費(fèi)成本較高和耗費(fèi)時(shí)間較長的問題。相比起傳統(tǒng)爬架，當(dāng)前的新型爬架施工能夠更好地符合高層建筑施工建設(shè)的需求，而且可靠性更高、經(jīng)濟(jì)性與可操作性更強(qiáng)。

1 工程概況

工程位于陜西省西安市三橋新街以南、征和六路以西、二十四城以北，工程主體為辦公寫字樓，共有兩棟樓T1和T8。T1樓層總高度為148.47 m，地上層數(shù)29層，標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)25層，標(biāo)準(zhǔn)層高5 m，建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻，采用全附著式升降爬架進(jìn)行施工防護(hù)。T8樓層總高度140.4 m，地上層數(shù)30層，標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)26層，標(biāo)準(zhǔn)層高4.5 m，建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻，采用全附著式升降爬架進(jìn)行施工防護(hù)。T1與T8樓層爬架均從4層底開始搭設(shè)全鋼附著式升降爬架，施工防護(hù)直至屋面層，建筑周邊無特殊環(huán)境。工程設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 工程設(shè)計(jì)參數(shù)

2 高層建筑爬架設(shè)計(jì)

2.1 爬架應(yīng)用原理

全鋼附著式升降爬架主要是由主框架、架體附著制作、架體構(gòu)架、升降設(shè)備、防墜裝置提升設(shè)備等部分構(gòu)成。全鋼附著式升降爬架主要是通過附著支撐結(jié)構(gòu)附著在工程結(jié)構(gòu)上，通過爬架的升降設(shè)備實(shí)現(xiàn)升降。全鋼附著式升降爬架沿著建筑結(jié)構(gòu)外沿，采用全鋼結(jié)構(gòu)組成，并且施工區(qū)域封閉，根據(jù)建筑工程主體需求，實(shí)現(xiàn)爬架的升降。

2.2 爬架設(shè)計(jì)方案

根據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ59—2011)、《建筑施工工具式爬架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ202—2010)[1]、《建筑施工扣件式鋼管爬架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130—2011)等相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)爬架[2]。T1與T8均采用全鋼附著式爬架工藝，機(jī)位平均跨度為3.6 m，最大跨度為4.5 m。

T1樓層高為5 m，爬架架體高度為22.5 m，寬度為0.65 m，內(nèi)側(cè)距離結(jié)構(gòu)為460 mm。T8樓層高位4.5 m，架體高度為19.5 m，寬度與T1寬度相同。爬架的升降系統(tǒng)提升吊點(diǎn)與附著墻的導(dǎo)向座獨(dú)立，采用一體化倒掛電動(dòng)葫蘆作為升降設(shè)備。采用電腦自動(dòng)化控制升降速度與升降操作，對(duì)爬架升降全工程進(jìn)行控制管理，超載、欠載30%時(shí)停機(jī)，升降最大行程控制在2.8～8 m。采用轉(zhuǎn)輪式防墜器進(jìn)行防墜全過程防護(hù)管理，每個(gè)附墻導(dǎo)向座設(shè)置與導(dǎo)軌滑套連接的防傾裝置。

2.3 爬架工藝特點(diǎn)

全鋼附著式升降爬架具有以下特點(diǎn)：①分段式提升，全鋼附著式升降爬架采用分段式提升，根據(jù)建筑單位主體結(jié)構(gòu)的提升選擇提升速度，由電腦全自動(dòng)控制管理，能夠有效地滿足工程的需求；②施工安全，全鋼附著式升降爬架具有防墜落、防傾覆的系統(tǒng)，架體底部與借口樓層全封閉，施工安全系數(shù)高，降低了工程風(fēng)險(xiǎn)[3]；③組裝效率高，全鋼附著式升降爬架在升到第4層后采用一次性組裝，能夠提升組裝效率，而且組裝完成后利用電葫蘆實(shí)現(xiàn)爬架的提升，不需要其他起重設(shè)備，能夠提升整體施工效率；④結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆除方便，全鋼附著式升降爬架的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，全鋼附著式升降爬架所采用的是標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)單元，將結(jié)構(gòu)單元運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)之后進(jìn)行組裝，能夠提升組裝效率，而且施工結(jié)束后，拆卸方便，適合各種環(huán)境使用；⑤控制系統(tǒng)安全可靠，全鋼附著式升降爬架所采用的控制系統(tǒng)是荷載同步控制系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載超過或低于設(shè)計(jì)符合的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，偏差達(dá)到30%以上，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。該系統(tǒng)安全可靠，能夠?qū)κ┕と藛T未能及時(shí)觀察到的故障隱患進(jìn)行預(yù)警，確保施工安全。

3 高層建筑爬架安裝施工技術(shù)

3.1 爬架的組裝搭設(shè)

1)架體組裝輔助平臺(tái)組裝，采用鋼管搭設(shè)雙排架，并且地面夯實(shí)，采用鋼管拉結(jié)與每層墻面相接，拉結(jié)距離少于6 m。輔助平臺(tái)水平度控制在10～30 mm，外側(cè)架設(shè)單排防護(hù)高度1 500 mm，平臺(tái)架設(shè)寬度為1 200～1 500 mm。在首層安裝后，間隔4～5 m采用兩根鋼管緊扣夾住走道板，初始安裝時(shí)，升降爬架需要搭設(shè)兩層樓高，再與結(jié)構(gòu)連接卸荷。輔助平臺(tái)安裝示意圖如圖1所示。

圖1 安裝平臺(tái)示意圖(轉(zhuǎn)角架體必須在一個(gè)平面內(nèi))

2)架體設(shè)備安裝，首先將底層支架固定在雙排架子上，然后將爬架放在底層支架上并且將其固定，用螺栓連接爬架側(cè)部位與底層支架，形成底層的整體架板。其次將內(nèi)立桿、外立桿安裝與底層支架，并且采用三角支架固定后，將防護(hù)網(wǎng)安裝于外立柱上，并且在三角支架上固定。將水平桁架斜撐桿與內(nèi)立桿(或?qū)к壛U)和腳手板固定，防護(hù)網(wǎng)固定于外立桿處，吊點(diǎn)桁架與導(dǎo)軌立桿連接固定。最后將架體用附墻導(dǎo)向底座固定于肢體結(jié)構(gòu)上，防護(hù)網(wǎng)與外立桿固定，且將防護(hù)網(wǎng)與下層防護(hù)箱連接固定，并且將爬架置于三角支架上固定。

3)吊點(diǎn)、電動(dòng)葫蘆安裝，根據(jù)附墻與架體，上吊點(diǎn)設(shè)置于預(yù)留孔內(nèi)，下吊點(diǎn)設(shè)置于吊點(diǎn)桁架位置。降低電動(dòng)葫蘆安裝于下吊點(diǎn)位置，采用倒掛葫蘆的方式固定。

4)附墻導(dǎo)向座安裝，附墻導(dǎo)向座使用的是16 mm、10 mm等厚度鋼板還接成型的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q235A，導(dǎo)向滑輪與滾輪軸均采用此材料，構(gòu)成了可調(diào)節(jié)移動(dòng)的導(dǎo)向座結(jié)構(gòu)，對(duì)導(dǎo)軌立桿起著約束作用。為了確保施工安全，附墻導(dǎo)向座安裝需要設(shè)置防墜裝置、控制系統(tǒng)與吊點(diǎn)裝置?？刂葡到y(tǒng)使用的是與爬架相適應(yīng)的智能控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體控制，通過對(duì)架體重量進(jìn)行感知，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爬架升降的有效控制。附墻導(dǎo)向座與導(dǎo)向輪安裝如圖2所示。

圖2 附墻導(dǎo)向座與導(dǎo)向輪安裝示意圖

5)防墜裝置安裝，防墜裝置采用機(jī)械轉(zhuǎn)輪擺叉式防墜，每個(gè)防墜裝置有防墜卡件功能，靈敏可靠，簡單實(shí)用。當(dāng)發(fā)生墜落時(shí)，因下落速度很快，擺叉上齒(觸臂)在滑過轉(zhuǎn)輪內(nèi)齒的瞬間，擺叉還未能在自然重力下恢復(fù)初始位置，此時(shí)轉(zhuǎn)輪內(nèi)齒(棘輪)已越過擺叉下齒的回復(fù)位置，即被擺叉下齒(棘爪)阻擋，所以阻止了架體向下墜落，起到了防止墜落的作用。防墜裝置如圖3所示。

圖3 防墜裝置制動(dòng)作用狀態(tài)示意圖

3.2 驗(yàn)收管理

爬架組裝完成后，由施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位共同參加驗(yàn)收管理，驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行下一步造作。爬架組裝的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下：①架體底部應(yīng)該嚴(yán)格密封，與墻體之間無縫隙，確保密封；②防墜與防傾斜導(dǎo)軌應(yīng)該設(shè)置合理，且檢查安全可靠，連接無誤后方可投入使用，防傾覆的導(dǎo)軌應(yīng)該與架體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定連接，防墜落裝置應(yīng)該附著于建筑結(jié)構(gòu)并且安裝在導(dǎo)軌處；③全鋼升降爬架的水平懸挑長度不大于2.0 m，不大于跨度的1/2；④為了確保安全穩(wěn)定，各桿件之間的軸線應(yīng)該交匯于節(jié)點(diǎn)處，并且采用螺栓固定，避免產(chǎn)生彎矩。

3.3 爬架升降操作

1)準(zhǔn)備工作。爬架升降前做好準(zhǔn)備工作，對(duì)爬架以及相關(guān)附屬連接設(shè)備進(jìn)行檢查，確保每個(gè)機(jī)位的提升系統(tǒng)連接固定可靠。對(duì)爬架的吊點(diǎn)、吊索、爬架密封情況進(jìn)行檢查，確保合格后才能進(jìn)行提升操作。根據(jù)操作位置，在升降區(qū)域下面畫出安全區(qū)域，避免無關(guān)人員進(jìn)入安全區(qū)域。

2)升降操作。在對(duì)爬架架體以及輔助設(shè)備進(jìn)行檢查后，由電腦發(fā)出升降的指令，根據(jù)需要可以選擇不同的提升模式，爬架可以實(shí)現(xiàn)分組分片提升，也能實(shí)現(xiàn)整體提升。升降過程遇到障礙時(shí)，應(yīng)先停止升降操作，排除障礙后繼續(xù)操作。根據(jù)導(dǎo)軌進(jìn)行提升操作，提升快到位之前，將定位用的扣件松掉，提升到預(yù)定位置并且停機(jī)，將密封板密封后扣上定位扣件，上緊扣件并且確保連接緊密后，開始卸荷操作。升降操作必須注意外界天氣，不得在5級(jí)以上大風(fēng)、大霧和下雨天操作爬架。

3)卸荷。電腦發(fā)出卸荷指令，卸荷前應(yīng)該確定所有定位裝置可靠，卸荷完成后取消傳力鋼絲繩與升降架的連接，卸荷后開始利用電動(dòng)葫蘆反轉(zhuǎn)鏈條，實(shí)施倒鏈操作，關(guān)機(jī)停機(jī)，即可完成一次升降操作。后續(xù)的爬架升降操作可以重復(fù)上述程序。

3.4 爬架的拆除

爬架的拆除主要是指清除全鋼附著式升降爬架的雜物、地面障礙物、拆卸爬架內(nèi)的所有提升裝置、爬架的提升設(shè)備以及控制設(shè)備等。全鋼附著升降爬架的拆除,首先采用鋼絲繩掛鉤在架體上的吊鉤上掛牢并且張緊。按照順序?qū)⑺醯踝〉募荏w、臨邊架體、水平桁架之間連接拆除，同時(shí)拆除爬架的防護(hù)網(wǎng)。拆除架體單元后，拆除建筑結(jié)構(gòu)與附墻導(dǎo)向座的穿墻螺桿，為了避免拆除過程中的架體晃動(dòng)，需要采用滑動(dòng)扣件固定架體立桿與電動(dòng)葫蘆。清除架體垃圾，將架體單元與走道板脫離后吊放至地面。架體結(jié)構(gòu)到達(dá)地面后依次將吊環(huán)、立桿拆除，并且將封網(wǎng)、過道板等疊放到指定位置，以便打包運(yùn)輸。

4 高層建筑爬架施工保障措施

4.1 組織保障措施

設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前做好報(bào)建準(zhǔn)備，且由安監(jiān)部門審批通過，確保施工合法。施工前組建符合工程要求的項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)，由項(xiàng)目經(jīng)理部對(duì)工地進(jìn)行全權(quán)管理，且要求所屬職能部門協(xié)調(diào)管理，制定工程規(guī)章制度，明確每個(gè)部門的職責(zé)。根據(jù)工程需求組織勞動(dòng)力進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)前加強(qiáng)培訓(xùn)管理，使管理人員和施工人員了解工程情況、工程設(shè)備、施工圖紙等信息，并且加強(qiáng)安全培訓(xùn)，提升進(jìn)場(chǎng)人員安全意識(shí)[4]。施工前做好設(shè)備管理與材料管理，確保設(shè)備與材料滿足工程需求。做好圖紙交底工作，開展圖紙會(huì)審，預(yù)測(cè)工程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量控制。

全鋼附著式升降爬架工程中的危險(xiǎn)源包括高空作業(yè)是否符合規(guī)范、底部操作平臺(tái)基礎(chǔ)是否牢固、吊裝是否牢固可靠、安裝附著導(dǎo)向支座混凝土是否滿足強(qiáng)度要求、爬架升降時(shí)架子上部是否清除干凈、升降過程電動(dòng)葫蘆是否異常，施工作業(yè)過程中，需要對(duì)這些關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制，確保施工安全。施工過程應(yīng)該文明施工，不得亂扔煙頭，禁止烤火。

4.2 技術(shù)保障措施

全鋼附著式升降爬架升降操作時(shí)，需要對(duì)架體以及連接設(shè)備進(jìn)行管理，架設(shè)防護(hù)網(wǎng)確保安全。料臺(tái)進(jìn)入爬架架體底層施工作業(yè)時(shí)，附著式提升料臺(tái)兩側(cè)采用鋼網(wǎng)片封堵，根據(jù)附著式提升料臺(tái)結(jié)構(gòu)，料臺(tái)進(jìn)入爬架施工時(shí)架體兩側(cè)已達(dá)到封閉效果。料臺(tái)底板采用可翻轉(zhuǎn)翻板防護(hù)。技術(shù)保障流程如圖4所示。

圖4 技術(shù)保障流程

4.3 監(jiān)控保障措施

全鋼附著式升降爬架安裝采用PLC (可編程控制器)作上位機(jī)；采用觸摸屏或PC(個(gè)人電腦)作人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；多臺(tái)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心的智能分機(jī)(下位機(jī))以及重力傳感器組成的測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)對(duì)被提升架體的重力信號(hào)進(jìn)行采集、綜合分析并作出相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)架體升降及卸荷的全過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制。為了確保系統(tǒng)控制能力，在將傳感器安裝于提升設(shè)備與架體連接部分后，連接插頭與盒體底部最右側(cè)插座對(duì)應(yīng)連接，確保連接準(zhǔn)確。首次試運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該觀察主進(jìn)柜最左側(cè)主進(jìn)電源開關(guān)是否正常。打開電源，進(jìn)入系統(tǒng)的工作模式，開啟段內(nèi)的升降開關(guān)，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，觀察系統(tǒng)的升降功能、預(yù)警、警告燈是否正常。

5 結(jié) 語

采用全鋼附著式升降爬架建設(shè)兩棟30層左右的高樓，采用全過程控制，對(duì)全鋼附著式升降爬架的架體安裝、爬架升降、爬架驗(yàn)收等進(jìn)行嚴(yán)格控制，從組織、技術(shù)和監(jiān)控上進(jìn)行保障。雖然安裝施工過程中遇到了施工配合不嚴(yán)謹(jǐn)影響施工效率等問題，但是最終按照要求完成爬架的建設(shè)與拆除，確保高層建筑的順利完工。

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