爬架在高層建筑施工中的應(yīng)用研究

李寶源

（廣東恒州路橋建設(shè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512023）

在城市化的進(jìn)程中，為滿足土地與人口的適配性，各種高層、超高層建筑物拔地而起，但與此同時(shí)這也為建筑施工提出了更高的挑戰(zhàn)。腳手架施工是建筑施工中的較為關(guān)鍵的技術(shù)，也需要對(duì)其進(jìn)行更新。對(duì)于超高層的建筑，常規(guī)的滿高外腳手架已經(jīng)無法滿足其施工要求，為了研發(fā)便于搭設(shè)、確保安全、節(jié)約耗資的新型腳手架技術(shù)，大量的專家學(xué)者、工程技術(shù)人員對(duì)此進(jìn)行了研究，并且研發(fā)出了多項(xiàng)成果。近些年來，由于安全性或經(jīng)濟(jì)性的原因，吊籃、外掛式、落地式等傳統(tǒng)的腳手架技術(shù)逐步在高層和超高層建筑施工中淘汰，而附著升降腳手架和懸挑腳手架應(yīng)用比較廣泛，兩者相比，附著升降腳手架不需要進(jìn)行反復(fù)拆卸，在建筑工程施工中更為實(shí)用。

1 爬架的基本概述

1.1 爬架的形式及工作原理

附著式腳手架可以簡稱為爬架，爬架的使用成本較低，且適用于各類建筑工程，尤其在高層建筑中的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，因此爬架被廣泛應(yīng)用于高層建筑施工當(dāng)中。按照實(shí)際施工的需要，根據(jù)架體結(jié)構(gòu)、附著支撐形式、提升方式選擇適用于本工程需求的爬架形式，如圖1所示。且強(qiáng)度達(dá)到要求后，將下層建筑結(jié)構(gòu)上的升降機(jī)構(gòu)拆除安裝于上層爬升位置，再重復(fù)上述步驟進(jìn)行腳手架裝置的提升。下降作業(yè)的工作原理和爬升基本相同，總的來說爬架是依靠腳手架與升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行交替的支撐實(shí)現(xiàn)升降作業(yè)的。

圖1 爬架的形式

1.2 爬架的組成部分

爬架的主要組成部分為架體結(jié)構(gòu)、附著支撐結(jié)構(gòu)、提升設(shè)備。

1）架體結(jié)構(gòu)。豎向主框架和水平梁架是爬架架體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其中豎向主框架是承受豎向和水平荷載的主要框架結(jié)構(gòu)，通常與建筑物的外立面垂直，而水平梁架是傳遞豎向荷載的水平結(jié)構(gòu)；架體構(gòu)架負(fù)責(zé)將腳手架與框架相連接。

2）附著支承結(jié)構(gòu)。升降機(jī)構(gòu)、承力結(jié)構(gòu)、防傾覆和防墜落裝置是附著支撐結(jié)構(gòu)的主要組成部分，附著支撐結(jié)構(gòu)直接連接在工程結(jié)構(gòu)上，負(fù)責(zé)承受腳手架的荷載。其中，升降結(jié)構(gòu)指的是控制架體升降的設(shè)施設(shè)備，防墜落裝置指的是意外墜落時(shí)的緊急制動(dòng)裝置。

3）升降動(dòng)力控制設(shè)備。通常由控制系統(tǒng)和動(dòng)力設(shè)備構(gòu)成，控制系統(tǒng)分為升降控制系統(tǒng)、荷載控制系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)等。

2 高層建筑中爬架的技術(shù)要求

如圖2所示，以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)決定了高層建筑中爬架的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)可靠性是否滿足要求。

圖2 爬架的技術(shù)要求

爬架是懸空腳手架的一種，其通過附著支承與建筑物結(jié)構(gòu)連接，依靠升降設(shè)備沿著一定軌道進(jìn)行升降。爬架的搭設(shè)高度通常為四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層高與護(hù)欄高之和。若在水平方向上架體沿建筑結(jié)構(gòu)四周組合成整體則為整體升降式，若是按照一定距離劃分為一片片的架體則為分片升降。對(duì)于高度為80m以上的建筑結(jié)構(gòu)來說，爬架的經(jīng)濟(jì)效益更為顯著，因此爬架尤其適用于超高層建筑物，其作業(yè)原理如下；

首先，在建筑結(jié)構(gòu)上固定腳手架和升降機(jī)構(gòu)，待澆筑混凝土達(dá)到一定承載力要求時(shí)沿建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行爬升，爬升前先解除腳手架和建筑結(jié)構(gòu)之間的連接，使腳手架呈懸掛狀態(tài)，通過升降設(shè)備進(jìn)行提升，之后再將腳手架固定于建筑結(jié)構(gòu)上；待上層混凝土澆筑完成

2.1 附著支承構(gòu)造技術(shù)

附著支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)造和性能全面影響著爬架的使用，是腳手架懸空升降的關(guān)鍵支承結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)架體荷載的傳遞與支撐。提升設(shè)備、升降機(jī)構(gòu)、防傾覆和防墜落裝置等都依靠附著支承結(jié)構(gòu)以達(dá)到使用要求，所以附著支撐的設(shè)計(jì)構(gòu)造尤為重要。

2.2 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

在進(jìn)行高層建筑物爬架升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到升降設(shè)備的影響，腳手架的升降便利性和安全性與升降機(jī)構(gòu)息息相關(guān)。

2.3 同步性及荷載控制技術(shù)

爬架的同步性及荷載控制技術(shù)是自動(dòng)化水平的集中體現(xiàn)，指的是應(yīng)確保相鄰升降機(jī)位保持同步升降，同時(shí)產(chǎn)生的升降荷載符合規(guī)范要求之內(nèi)，此項(xiàng)技術(shù)是保證爬架安全使用的關(guān)鍵技術(shù)。近些年，專家學(xué)者及工程技術(shù)人員對(duì)爬架的同步性及荷載控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)平和升降，相鄰機(jī)位的升降誤差能夠低于10mm；并且在荷載控制技術(shù)上，采用了可視化的荷載傳感器進(jìn)行控制，顯示的荷載精度在100kg以下，以確保荷載大小不超過設(shè)計(jì)范圍，超載后自動(dòng)停機(jī)。

2.4 防傾覆控制技術(shù)

高層建筑進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，爬架會(huì)受到較大風(fēng)荷載的影響，同時(shí)施工荷載的不斷變化會(huì)導(dǎo)致提升吊點(diǎn)難以維持在架體重心處，種種原因?qū)е录荏w會(huì)產(chǎn)生一定的傾覆力，傾覆力可能使爬架架體產(chǎn)生向外傾覆或向內(nèi)傾覆的趨勢，防傾覆裝置就是為了避免爬架發(fā)生傾覆現(xiàn)象的關(guān)鍵技術(shù)。常用的放傾覆裝置是導(dǎo)軌導(dǎo)輪式，一般設(shè)置在每一個(gè)提升點(diǎn)位上，導(dǎo)向間隙控制在5mm之下，架體結(jié)構(gòu)在上升或下降的時(shí)候可以確保自身的穩(wěn)定性，避免發(fā)生安全問題。

2.5 防墜落控制技術(shù)

高層建筑爬架在使用工程中必須滿足防止墜落的安全需求，防墜落裝置是架體發(fā)生意外墜落時(shí)的一種保險(xiǎn)措施，能夠把架體緊急制動(dòng)在可靠的結(jié)構(gòu)上。防墜落裝置可以分為電動(dòng)式和機(jī)械式兩類，而機(jī)械式防墜落裝置信號(hào)控制的方式有速度控制和提升動(dòng)力承力控制兩種。值得注意的是，整體升降式爬架的墜落一般是緩慢撕裂的過程，各個(gè)提升點(diǎn)不會(huì)同時(shí)發(fā)生墜落，所以通過速度控制信號(hào)是否可靠是值得商榷的。根據(jù)要求整體升降爬架的制動(dòng)距離應(yīng)不超過8cm，單片式的制動(dòng)距離應(yīng)不超過15cm。

2.6 防護(hù)構(gòu)造技術(shù)

高空墜物傷人是高層建筑施工過程中發(fā)生率最高的安全事故，為避免此類事故發(fā)生，爬架上會(huì)設(shè)置防止物料和人員墜落的防護(hù)構(gòu)造。爬架和建筑結(jié)構(gòu)之間會(huì)布設(shè)可折起的翻板，以保障在爬架覆蓋范圍之內(nèi)的物料或人員不會(huì)掉落到架體之外。

2.7 平面布置設(shè)計(jì)技術(shù)

高層建筑施工中爬架架體的整體性受各個(gè)提升點(diǎn)平面布置的影響，合理的平面布置可以保障各提升點(diǎn)均勻受力，避免因受力不均勻影響爬架的安全性能，其關(guān)鍵技術(shù)在于提升點(diǎn)和架體重心的匹配程度。

2.8 操作與管理控制技術(shù)

操作的規(guī)范性和管理的有效性是確保爬架安全的重要因素，應(yīng)確保操作人員具備相關(guān)的技術(shù)資格證明，管理人員按規(guī)定進(jìn)行安全交底和施工方案的確認(rèn)。

3 爬架安裝的施工控制技術(shù)

3.1 預(yù)埋設(shè)計(jì)

預(yù)埋設(shè)計(jì)是爬架安裝施工中的關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)埋件的位置主要參考爬架的平面布置圖，應(yīng)確保符合規(guī)范的要求；預(yù)埋件通常采用PVC管，并且要確報(bào)預(yù)留管的尺寸長度等指標(biāo)能夠滿足爬架安裝的需求，預(yù)埋的全過程都應(yīng)該由工程技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)督。

3.2 爬架安裝平臺(tái)的搭設(shè)

高層建筑爬架安裝平臺(tái)依據(jù)其層數(shù)、位置等因素確定，一般來說應(yīng)把控平臺(tái)和墻體之間不大于0.2m，安裝平臺(tái)的外側(cè)需要安裝防護(hù)設(shè)施，確保施工過程中的安全。

3.3 滑輪組件的擺放

滑輪組件的提升位置應(yīng)該與預(yù)埋設(shè)計(jì)的孔位相對(duì)應(yīng)，平行于建筑結(jié)構(gòu)，以確保提升誤差控制在要求的范圍內(nèi)。若提升位置誤差較大，則應(yīng)該限期整改。

3.4 架體結(jié)構(gòu)的安裝

豎向主框架依據(jù)爬架的立面設(shè)計(jì)高度進(jìn)行安裝，所采用的材料及尺寸等都應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，各個(gè)單元節(jié)點(diǎn)之間通過插套進(jìn)行連接；水平梁架安裝的構(gòu)架種類較多，其構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)符合高層建筑安裝施工的需要。

3.5 附著支承結(jié)構(gòu)的安裝

附著支承結(jié)構(gòu)應(yīng)該在預(yù)埋孔檢測合格后再進(jìn)行后續(xù)安裝，高層建筑的內(nèi)外兩側(cè)都應(yīng)布設(shè)墊板和連墻掛板，作業(yè)人員應(yīng)特別注意螺栓的安裝，確保其擰緊不脫落，保證附著支承結(jié)構(gòu)的安全使用。

3.6 電氣控制系統(tǒng)的安裝

爬架進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)安裝時(shí)，電纜線應(yīng)該固定在外側(cè)的橫桿上，電纜接頭處使用絕緣防水膠布進(jìn)行綁扎處理；電控柜需加裝漏電保護(hù)系統(tǒng)和避雷系統(tǒng)等預(yù)防措施，確保電氣控制系統(tǒng)安全運(yùn)行，減少故障或事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

1）爬架是一種附著于建筑物結(jié)構(gòu)的懸空腳手架，依靠提升設(shè)備沿著一定軌道進(jìn)行升降，主要由架體結(jié)構(gòu)、附著支撐結(jié)構(gòu)、提升設(shè)備和防護(hù)裝置構(gòu)成；2）爬架的架構(gòu)設(shè)計(jì)、荷載控制、防護(hù)構(gòu)造、平面布置等關(guān)鍵技術(shù)決定了其安全性、經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)可靠性是否滿足要求；3）高層建筑爬架安裝施工中應(yīng)嚴(yán)格注意預(yù)埋件及滑輪的放置以及安裝平臺(tái)、架體結(jié)構(gòu)、附著支撐結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)的安裝。