超高层倾斜变截面钢骨混凝土巨柱爬模施工工法

超高层倾斜变截面钢骨混凝土巨柱爬模施工工法工法编号：编制单位：主要编制人：1前言巨柱作业人员只能在退模后方可进行钢筋绑扎，在此条件下作业不仅增加施工难度，且降低工效，不利于保障施工工期。此外，当巨柱为钢骨混凝土组合结构、巨柱倾斜、巨柱截面变化较大、巨柱与楼板相对位置关系变化较大时，缺乏高效、安全、可靠的解决办法。中建一局集团建设发展有限公司综合超高层建筑外立面内收形式、风荷载问题突出、施工工期工序需求等因数总结出一套在较大风荷载条件下超高层倾斜变截面钢骨混凝土巨柱爬模施工工法。本工法很好地解决了巨柱内有钢骨外包混凝土、巨柱倾斜、巨柱截面变化大、巨柱与楼板相对位置变化大等难题，同时首次创新性地在爬模上架体上设计了钢筋绑扎平台及轨道附着式超高架体巨柱爬模装置，既满足了提前绑扎钢筋的进度要求，又保证了爬模在各种施工工况下的稳定性和安全性要求。本工法在平安金融中心结构主体工程中得到成功应用，并作为超高层建筑内置钢骨混凝土结构多点小吨位液压爬升模架体系施工关键技术的一部分通过鉴定委员会鉴定，鉴定结果达到国际先进ZL201420548573.3该技术通过中国建筑工程总公司组织的成果鉴定，鉴定专家委员会一致认为该成果达到国际先进水平，其中连续变截面多点同步爬升技术达到国际领先水平。2工法特点2.0.1本工法爬模系统主要由模板体系、架体体系、液压体系、埋件体系四部分组成，模板体系可周转50转性材料，在施工过程中可重复循环利用。架体上平台设置钢筋绑扎平台、模板平台、液压平台、下挂平台等四层操作平台。可在钢筋绑扎平台上提前绑扎一层钢筋，每层施工工期可缩短1天。2.0.2本工法爬模系统模板采用悬挂方式，模板悬挂于爬模架上平台下部的导轨，侧向与平台立杆固定，通过调节固定杆长度来实现在小空间内的模板前后移动。12.0.3可以很好的解决超高空模板倾斜定位、整体稳定的难题，且施工操作过程简单易行，施工质量容易保证。2.0.4本工法爬模系统在爬架施工过程中，先在混凝土墙体内预埋爬锥，将爬升挂座与预埋锥足4.41°工况）下的提升和使用难题。2.0.5本工法爬模系统上架体通过可伸缩杆件及夹板与巨柱钢骨栓钉连接，提高了整个爬模架体在施工状态及爬升状态的稳定性和安全性。3适用范围本工法适用于超高层钢骨混凝土巨柱爬模施工，对于倾斜变截面钢骨巨柱爬模施工尤其适用。4工艺原理巨柱爬模通过液压系统循环往复的小步距爬升实现整个系统的大步距爬升。棘爪、千斤顶组件为联系件，与导轨和架体组成具有导向功能的互爬机构：将埋件系统安装在结构上、挂座安装在巨柱结构的埋件系统上、导轨安装在挂座上，通过液压系统对导轨进行提升到位后，爬模上液压系统利用导轨带动爬模架体整体爬升，爬升完毕后整个系统通过埋件挂座将荷载传至结构。通过调整倾斜面机位爬锥的高度，保证爬升的轨迹线斜率与巨柱结构的倾斜斜率相同，确保爬模顺利斜爬；当巨柱结构截面变化小于150mm（含150mm）时，利用爬模系统本身的斜爬功能即150mm面变化转变为多次小幅度截面变化，将截面变化幅度控制在150mm之内，从而实现变截面的爬升。在上架体上设置竖向上桁架提升导轨，固定一个长度可伸缩的双斜撑在巨柱在钢骨上，爬升时上架体通过导轨始终与双斜撑连接，爬升到位后，上支架的最上端通过伸缩杆及夹板与钢骨栓钉拉结，从而保证在不同工况下巨柱爬模系统的整体安全及稳定。25工艺流程及操作要点5.1工艺流程图5-1-1工艺流程图5.2设计准备5.2.1巨柱爬模系统组成序号组成系统具体组成部分1模板系统主要由21mm厚WISA板+200mm高木工字梁+双12板面板周转次数可达到50次。2爬架系统35%的彩钢板和方钢横肋组成。施工的主要受力点；3爬升系统时设计3道附墙挂座减小导轨的变形，保证导轨受力安全；c、爬模的液压系统由油缸、上下换向盒（防坠爬升器）及液压泵站、油管、油阀，高同步性马达等组成，主要为爬模的动力系统。4交通系统a、施工人员经楼层与爬架架体间的翻转平台进入爬模系统；b、各平台之间设置40*40*3方管+25钢筋的直梯作为上下人员通道。35.2.2各平台荷载设计序号平台荷载1钢筋绑扎平台①考虑堆放钢筋施工荷载标准值3.0kN/m22钢筋绑扎平台②不考虑堆放钢筋施工荷载标准值1.0kN/m23模板吊挂平台③施工荷载标准值1.0kN/m24模板操作层④施工荷载标准值1.0kN/m25模板操作主平台⑤施工荷载标准值1.0kN/m26液压操作工作平台⑥施工荷载标准值1.0kN/m27吊平台⑦施工荷载标准值1.0kN/m21234567图5-2-1巨柱爬模各平台示意图5.2.3导轨及爬锥预埋设计爬模导轨采用双20槽钢，导轨固定在两埋件挂座上，埋件挂座作为导轨的滑升轨道和支点。考虑高空风荷载大，达到400m及以上时除导轨自身安全系数外，仍然需要增加必要的保险措施。因此400m以上标准层爬锥埋件间距为层高，且在两层爬锥埋件之间适当位置增置一层埋件来抱住支撑导轨，增加导轨安全系数，减小导轨变形，从而增加导轨的安全性能指标。4图5-2-2导轨示意图图5-2-3导轨支座固定导轨详图5.2.4模板平面设计模板面板采用21mm厚进口木胶合板模板，次肋为木工字梁，间距小于300mm，主背楞双12#槽1200mm。巨柱模板按最大截面配置，巨柱外侧模板按层高+200mm高配置，上挑100mm，下包100mm，可满足一个标准层施工。5.2.5模板拉杆布置D20母与模板的槽钢背楞连接，拉杆的外侧套PVC管及塑料堵头，浇筑完达到拆模强度后可将螺杆旋出重复使用。图5-2-4巨柱模板拉杆节点2BIM防碰撞技术检查出钢结构外伸牛腿构件、钢结构分段、焊缝位置、巨柱上土建灌灰孔等对模板螺杆的影响，提前进行模板螺杆的深化设计，及时准确的反馈在钢柱加工图上，在工厂里就将螺杆拉结连接器加工并焊接固定在钢柱上。5图5-2-5BIM模型中碰撞检查后转入到CAD图深化过程中需注意楼板水平面、巨柱倾斜面、连接器焊接平行面之间的关系，确保连接器焊接定位准确，同时模板上螺杆孔的深化需严格按照先前确定的连接器定位。巨柱倾斜面连接器焊接平行面图5-2-6利用BIM技术在钢骨上精确定位连接器位置5.2.6非标层模板加高设计18mm厚面板+50*100木方次背楞+48双钢管主楞模板体系。D20螺母与模板的槽钢背楞连接，拉杆的外侧套PVC管及塑料堵头，浇筑完到达拆模强度后可将螺杆旋6出重复使用。5.2.7液压爬模机位布置设计每个巨柱布置若干爬模机位，由于巨柱结构不断变化，为适应施工需要，将爬模各层平台设计为可伸缩式，除个别突变截面需要重新安装架体外，其它仅需将爬模平台长度进行适当调整即可。5.2.8钢筋绑扎平台及架体顶部拉结设计爬模架体要考虑绑钢筋施工需要，上支架悬挑较高，为确保施工安全，在施工工况时上支架的最上端与钢骨栓钉拉结，爬模爬升工况时利用上架体导轨将上架体与钢骨栓钉拉结。图5-2-7巨柱爬模钢筋绑扎平台及架体顶部与钢骨连接装置示意图7图5-2-8爬模上架体与钢骨栓钉拉结详图85.2.9巨柱爬模适应巨柱与楼板位置变化设计在巨柱变截面且巨柱倾斜的情况下，巨柱与楼板边缘相对位置发生变化。采用可翻转钢制安全平台，一端连接在爬模架体上，一端搭在楼板内。平台上设置安全护栏。图5-2-9爬模平台适应巨柱与楼板相对位置变化的措施5.2.10巨柱爬模防风设计1、当风力超过六级时不能进行爬模施工作业，所有人员须撤离施工平台；2下措施：a钢骨竖向有两道拉结点，保证架体的整体稳定性。9图5-2-10巨柱爬模防风措施b、混凝土未浇筑时，及时拉结上模板螺杆，将巨柱模板固定在巨柱钢骨上。5.2.11巨柱爬模防雷设计在建筑电气设计中，随着建筑物主体的施工，各种防雷接地线和引下线都在同步施工，建筑物的竖向钢筋就是防雷接地引下线，所以当爬模架一次提升完成时，将架体与建筑本身的防雷系统连通，使架体良好接地，就能达到防雷的目的。在施工期间如遇有雷雨，爬模上所有人员必须立即离开。5.2.12巨柱爬模防火设计不能正常使用的灭火器及时进行更换。爬模每1/4区域设置两个2A灭火器，共82、施工消防供水系统随爬模施工同步设置，楼层内设置有消防设施。3、对施工现场的工人进行消防安全教育，施工作业面严禁进行明火作业，严禁吸烟。5.3操作要点5.3.1爬模初次安装及爬升首次安装时可根据具体施工部署待相应巨柱混凝土浇筑完成后即可开展爬模安装，具体安装流程如下：10安装准备→组装爬模→第一节浇筑预埋件的安装→吊装爬模上架体及模板系统→安装液压系统→安全防护（如脚手板，间隙防护等）→安装质量验收。①③④.⑤.⑥.图5-3-1巨柱初次安装及爬升5.3.2标准层爬模爬升钢骨柱安装及验收→柱钢筋绑扎（爬锥、穿墙螺杆位置预留）→各专业验收→架体爬升→巨柱模板爬锥安装→巨柱合模并穿入拉顶杆→拉顶杆固定→模板验收→混凝土浇筑→施工缝处理→退模→测量放线→安装挂座系统→导轨提升→拆除下层埋件支座、挂座和爬锥→架体爬升→进入下一循环。序号具体流程操作要点1钢骨柱安装及验收钢骨柱安装到位后需检查钢骨上模板拉杆连接器及钢筋连接器等土建相关构件是否有缺失及定位检查112钢筋绑扎前需插入模板拉杆的拉结置预留）3各专业验收检查幕墙、泛光照明等专业埋件验收根据同条件试块强度达到15Mpa4爬升准备施工工况下拉结转换为爬升工况下拉结。爬升前还需检查上架体导轨是否存在杂物，确保上架体导轨与滚轮连接件平滑连接，减小架体爬升阻力。一切准备工作就位后经检查后方可爬升。在爬升状态下两个可伸缩钢管杆件需成一定角度与巨柱钢骨连接，确保两伸缩钢管杆5架体爬升件、上平台导轨及巨柱钢骨形成具有一定稳定性的三角体系。爬升过程需由富有经验的作业人员操作，爬升速度不宜过大，需平稳爬升以确保爬升状态拉结可靠安全。爬升过程中需观察拉结杆固定状态以及滚轮与导轨滑移状态。6巨柱模板爬锥安装爬锥固定在模板上，爬锥安装时需确保模板的位置准备。7拉顶杆固定拉杆固定需采用力矩扳手检查是否达到设计值8模板验收模板固定好后需组织各方验收9混凝土浇筑浇筑混凝土需有看模人，确保混凝土浇筑的安全10施工缝处理浇筑完后需对施工缝处混凝土进行剔凿11退模需确保退模的距离，保证模板清理及刷脱膜剂的空间12安装挂座系统安装挂座需拧紧受力螺栓，保证挂座的受力13导轨提升导轨提升需确保增加的导轨支座安装已安装，爬升到位后确保导轨上端落在挂座上拆除下层埋件14爬升前及时拆除下层埋件支座、挂座和爬锥，以免后期无法拆除锥①②③④⑤12⑥⑦⑧⑨⑩图5-3-2标准层巨柱爬模爬升流程图5.3.3巨柱倾斜斜爬为了适应巨柱整体倾斜，主要通过调整机位处爬锥高度适应斜爬。通过放样，在模板拼装的时候就将模板上定位爬锥的孔固定在不同标高，从而保证巨柱整体能顺利斜爬。图5-3-3适应巨柱整体倾斜的爬锥模板定位图B视A视A面轨迹图B面轨迹图图5-3-4适应巨柱整体倾斜的爬锥模板定位图135.3.4巨柱变截面爬模倾斜爬升巨柱爬模单次爬升最大适应150mm的截面收缩，当巨柱截面收缩超过150mm时，需增加过渡垫块。A详图图5-3-5爬模倾斜爬升145.3.5爬模机位不同步控制巨柱爬模涉及到整体斜爬及变截面斜爬，还涉及到巨柱由斜爬到直爬、直爬到斜爬的转变，机位保证同步爬升尤其重要。同步爬升采用的是在每个油缸处设置调速阀块，通过调节油速来达到调节机位的同步性，同时在自动控制系统中采用同步马达均衡调节各个独立油缸的油压，将液压爬模整体爬升的同步误差控制在20mm以内，从而灵活的适应斜爬到直爬、直爬到斜爬的转变。6材料与设备本工法主要材料设备及性能指标如表6.1、6.2。表6.1材料与设备表序号系统名称单位数量工字木梁模板㎡592胶合板(1.22×2.44/18)张2501模板体系模板连接配件㎡592600长高强螺杆根1800架体机位榀40自爬模平台钢梁米1350自爬模平台板㎡1200围护龙骨米2200外围护彩钢板㎡20002支架系统导轨根40可伸缩钢管杆件套80钢板连接件1套80钢板连接件2套80带滚轮连接件套40液压油缸件403液压系统泵站个8油路及元件组40受力螺栓件3304埋件体统安装螺栓件170爬锥件33015高强螺杆D20件16200埋件板D20件16200表6.2巨柱爬模主要性能指标序号项目性能指标1架体宽度主平台=2.6m(最宽)2架体高度17.5米3导轨8米4离结构边距离0.1m-0.3m5液压油缸额定荷载80kN；额定压力25Mpa，油缸行程300mm；伸出速度约400mm/min；6泵站功率15kw7升降速度10分钟/米8支承跨度≤4.5米（相邻埋件点之间距离）7质量控制本工法质量控制要求如下表7.1。表7.1质量控制表序号检查项目验收内容质量要求附着装置的安装位置。拉接螺栓与附着座和固定套水平偏差5mm。1附着装置的安装情况。螺杆应露出螺母3扣以上，并用力拧紧。附着装置与导轨和主框架的应插上锁定板，导轨挂勾在附着装置的承力板上。安装情况。2爬模后移装置后移装置与架体连接牢固。后移架体灵活性。所有的连接螺栓应露出螺母3后移模板架体用扳手拧动灵活。上换向盒内的承力块下爪部位应支撑在导轨的方形3爬升机构导轨和换向盒的安装情况。爬升箱。梯档上平面。上、下爬升箱内的定位销、限位器、导向板、承力块等组装件应转动灵活，定位正确可靠。4防倾、防坠装置导轨的垂直度和挠度。上下换向盒与导轨的间隙。导轨的垂直度为5/1000或挠度应小于1/500或6.6mm。防倾装置的导向间隙应小于5mm。16序号检查项目验收内容质量要求5电气控制和液压升降系统电气控制操作情况。电气系统接线情况。液压系统工作情况。液压系统的超载和安全保护。油缸不同步时的调节功能。电控系统工作正常、灵敏可靠。电气接线应牢固、电缆接头绝缘可靠，电路应有漏电和接地保护。液压系统工作正常可靠。升降平稳、二缸同步误差不超过2%或12mm。超载时溢流阀保护，油缸油管破裂时液压锁保护。当油缸不同步时可以单独升降某个油缸。主框架。竖向挂架。附着调节机构竖向主框架的安装垂直度为1/500或11mm。6架体系统架体支承跨度的布置。架体的悬挑长度。螺杆螺母转动应灵活。直线布置不应大于6m。架体的悬臂高度。整体式架体不得大于1/3水平支承跨度或3米。局部采用钢管扣件连接的脚在爬升和使用工况下，悬臂高度均不应大于7.2m。手架。其连接长度不能大于脚手板要满铺、铺平、铺稳、不得有探头板。架体外侧必须用密目安全网围挡，密目安全网必须可靠固定在架体上。架体底层的脚手板必须铺设严密，且应用平网及密7脚手板及台堆料脚手板的铺设。架体外侧的防护。架体底层的防护。架体作业层的防护。架体开口处的防护。架体平台的堆料。目安全网兜底。应设置架体升降时底层脚手板可折起的翻板构造，保持架体底层脚手板与混凝土表面在升降和正常使用中的间隙，防止物料坠落。架体作业层的外侧必须设置上、下两道防护栏杆和挡脚板。架体开口处必须有可靠的防止人员及物料坠落的措施。各平台堆料不得超过平台承受的荷载设计值。8安全措施8.0.1设置专职安全员和现场责任工程师，实时监督操作人员严格执行操作过程和安全技术交底，严禁违章指挥或违章操作。8.0.2每次爬升前需进行全面的安全检查，做好安全记录，符合要求后方可进行下道工序的施工。8.0.3爬模专职操作人员在爬模的使用阶段应经常（每日至少两次）巡视、检查和维护爬模的17各个部位。8.0.4提升过程中应实行统一指挥、规范指令。8.0.5爬模提升到位后，上架体必须按要求与钢骨拉结，在没有完成架体固定工作之前，作业人员不得擅自离岗或下班，未办交付使用手续的，不得投入使用。8.0.6遇六级及以上大风和大雨、浓雾和雷雨等恶劣天气时，禁止进行提升和拆卸作业，禁止夜间进行提升作业。8.0.7正在进行提升作业的爬模下面，严禁人员进入施工现场，并应设专人负责监护。8.0.8在巨柱爬模爬升巨柱结构混凝土强度必须大于15MPa。8.0.9禁止超载作业，巨柱结构施工时，爬模施工荷载（限两层同时作业）小于4kN／m2，严禁在操作平台上堆放无关物品。在操作平台上进行电、气焊作业时，应有防火措施和专人看护。8.0.10备。在爬模上进行施工作业的其他人员如发现爬模有异常情况时，应随时通报爬模专职操作人员进行及时处理。9环保措施9.0.1建立健全施工现场环保管理规章制度，并认真贯彻执行。9.0.2爬模架体上的各种小部件要严格按照规定放置在工具盒内，严禁乱堆乱放。9.0.3做好液压油缸的检查工作，必须进行防渗漏处理，避免污染钢筋等材料。9.0.4可伸缩钢管杆件、钢板连接件、待滚轮连接件等均采用可周转环保材料制作，反复使用率高，使用寿命长，减少了不可再生资源的投入，从而达到了可持续发展、绿色环保的要求。9.0.5轻便简捷的拉结措施，降低安全隐患的同时，减少了劳动力投入。9.0.6夜间爬模施工时，施工光源采用低压照明，并利用爬模外防护屏进行有效遮挡。10效益分析10.0.1提升了爬模架体在施工及爬升状态下的稳定性和安全性，确保了繁华市区中施工生产安全，具有良好的