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高层建筑施工技术

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摘要:液压自动爬模工艺在高层建筑施工中,具有施工速度快、操作简洁、工程质量好、降低成本的特点。它的工艺是总结了滑升模板、大模板施工的优点后创造性的发挥了自身的工艺与操作优势。我国在80年代后期才开始将液压自动爬模工艺在高层建筑中进行使用,常规做法为筒体剪力墙外墙采用爬模,内墙采用散装钢模或组合钢模,且在混凝土—型钢结构中更为常见。

关键词:高层;筒体;同步性与垂直度控制

1工程概况

重庆某项目是一集大型商业广场、五星级酒店、商务办公、居住和童话主题公园为一体的城市地标性超大型建筑群,总建筑面积为56万m2。其最高建筑为7号楼,单体建筑面积为11.6万m2,建筑层数54层,檐口高度232.2m,属纯钢筋混凝土框-筒结构。7号楼筒体自7~5轴至7~14轴,共长43.35m,宽自7~D轴至7~G轴,共宽11.7m。筒体结构总高度为254m,其中±0.00以下共四层,±0.00以上54层,层高分别为6000mm、4500mm、3500mm三种。筒体剪力墙厚度为900~350mm不等,混凝土强度等级为C60~C30不等。结构属超过B级高度的超限高层建筑,结构安全等级一级,设计使用年限为100年,结构抗震等级为一级。筒体与外围框架柱通过600×800mm、600×1000mm的梁进行连接,具体设计情况如图1所示。

2施工过程中存在的主要难题

考虑到本工程筒体单层面积大(模板面积约1800m2)、钢筋用量多(约280T/层)、混凝土浇注时间长(约1200m3),按常规方法施工每月最多能完成2层,远不能满足施工工期要求,在保障施工质量和安全的前提条件下如何提高施工速度将是我们要重点考虑和解决的难题。

基于此,项目通过对施工过程的全面分析、相关施工技术方法的对比和综合成本的分析比较,得到影响施工进度的主要难题在如下几个方面:

①建筑高度高,材料高空吊运时间长,塔吊垂直运输工程量大;

②采用常规散装或大型组合钢模现场拼装、加固时间长,且高空临时堆放场地不能满足要求;

③单体单层工程量大,工序占用时间长,前后施工工序制约因数大,工人劳动强度高,施工流水与工序安排的时间节点难以保证;

④混凝土性能要求高、用量大,超高泵送难度大、时间长;

针对主体结构施工过程中要想提高核心筒体施工速度、保证施工安全与质量,除应解决筒体施工模板体系的问题之外,重点还要解决塔吊的垂直吊运能力。因此,我们通过在核心筒体内设置一台QTP5512内爬塔吊为主,外附一台特制QTZ6013塔吊为辅两台塔吊来解决垂直运输的问题,大大增强了垂直运输能力。同时就模板体系方面,为了减少模板的拼装、加固及周转吊运与堆放的压力和劳动强度,经综合分析与整体对比,考虑选用液压自动爬模施工技术解决上述问题。

3爬模的选择与优化

爬模是适用于高层建筑或高耸构造物现浇钢筋混凝土结构的先进模板施工工艺。液压自动爬升模板是依附在建筑结构上,随着结构施工而逐层上升的一种模板体系,当混凝土达到拆模强度后脱模,模板不落地,依靠机械设备和支承体将模板和爬模装置向上爬升一层,定位紧固,反复循环施工。

鉴于本工程7号楼属纯钢筋混凝土超限高层结构,中间核心筒体与周边框架柱通过600×800、600×1000的梁系进行连接,楼板厚度为100、120mm。考虑到筒体周边梁系较为复杂,现场施工时怎样合理、顺利完成楼层竖向与水平结构的连贯施工成为爬模选择和优化的关键。结合现场7号楼核心筒体具体情况的综合比较,发现若将模板爬升装置设置在筒体外侧则会由于筒体外围水平梁系和楼板的影响制约了爬架的正常爬升。但考虑到筒体电梯井道设置数量有限,间距较远,仅通过在井道内设置爬升动力装置来带动大面积的悬挂模板进行爬升在实际操作中很不现实,且其模板体系最基本的稳定性、垂直度和安全性要求都难以保证。

基于上述原因的分析,若要采用爬模施工工艺,则要依据7号楼筒体的具体设计情况,在满足国内建筑结构设计风格和规范要求的前提下,将动力装置设置在爬模下方的液压油缸式自动爬模优化、调整为动力装置设置在爬模上方的液压千斤顶式自动爬模。

4液压千斤顶自动爬模的优、特点

液压千斤顶自动爬升模板是滑模和支模相结合的一种新工艺,它吸收了支模工艺按常规方法浇筑混凝土,劳动组织和施工管理简便,受外界条件的制约少,混凝土表面质量易于保证等优点,又避免了滑模施工常见的缺陷,施工偏差可逐层消除。液压千斤顶自动爬模工艺将立面结构施工简单化,节省了按常规施工所需的大量反复装拆所用的塔吊运输,使塔吊有更多的时间保证钢筋和其它材料的运输。液压爬模工艺在N层安装即可在N层实现爬模。爬模可节省模板堆放场地,对于在城市中心施工场地狭窄的项目有明显的优越性。液压爬模的施工现场文明,在工程质量、安全生产、施工进度和经济效益等方面均有良好的保证。液压爬模适用于全剪力墙结构、框架结构核心筒、钢结构核心筒,高耸构造物、桥墩、巨形柱等。

5液压千斤顶自动爬模施工的基本程序

根据本工程具体情况,爬模从地下-3层开始。当埋置在基坑内的-3层楼板以下主体完成,并绑扎完地下-3层墙体钢筋后,即可进行爬升模板及爬模装置安装。当首次墙体混凝土浇注完成并达到一定强度后,进行脱模,模板开始爬升,钢筋绑扎随模板爬升进行。当模板爬升至超出上层楼面600~800mm后,楼板钢筋混凝土随后逐层跟进施工,其间上层爬模紧固,待楼板混凝土浇注完并具备一定强度后将上升的模板回落至楼面,上层墙体即又开始施工。爬升模板按标准层高配置,在非标准层施工时,爬模可进行爬升调整。

6液压千斤顶自动爬模施工工艺

6.1装置组装允许偏差

6.2施工方法

6.2.1爬模施工程序:

①绑扎第一层墙体钢筋,安装门窗洞口边框模板,边框模板之间加支撑稳固,防止变形。

②安装模板及爬模装置。第一层为非标准层时,爬升模板多爬升一次。

③按常规操作方法浇注墙体混凝土,每个浇灌层高度1m左右,即标准层模板高度范围内分4~5个浇灌层,分层浇注,分层振捣,混凝土浇灌宜采用布料机。

④当混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏后,方开始脱模,一般在强度达到1.2MPa后进行。

⑤脱模程序:取出穿墙螺栓,松开大模板与角模之间的连接螺栓;大模板采取分段整体进行脱模,首先用脱模器伸缩丝杠,顶住混凝土脱模,然后用活动支腿伸缩丝杠使模板后退,墙模一般脱开混凝土50-80mm;将角模脱模后,应将角模紧固于大模板上,以便于一起爬升。

⑥在预埋螺栓位置安装连接螺栓和钢牛腿,安装导轨滑轮和防坠装置,下降支承杆至混凝土墙顶,开始液压爬升。边爬升边绑扎上层钢筋,安装墙内的预埋铁件,预埋管线等。

⑦模板下口爬升高出上层楼面标高600~800mm左右。支楼板底模板,绑扎楼板钢筋,浇注楼板混凝土。但应注意的是筒体内模要比外模底且要充分考虑与下层混凝土墙体有效搭接等。

⑧紧固墙模,浇注墙体混凝土,重复⑤~⑦程序。

6.2.2爬模爬升程序示意图:

6.2.3防偏与纠偏

本工程为采用爬模工艺施工的高层建筑,结构复杂,模板爬升总高度较高,对主体工程垂直度的要求高,故以防偏为主,纠偏为辅。

1)防偏措施:

①严格控制支承杆标高、限位卡底部标高、千斤顶顶面标高,要使他们保持在同一水平面上,做到同步爬升。每隔1000mm调平一次。

②操作平台上的荷载包括设备、材料及人流应保持均匀分布。

③保持支承杆的清洁、稳定和垂直度,定位用的埋入式支承杆用短钢筋同结构钢筋焊接加固。

④注意混凝土的浇灌顺序、匀称布料和分层浇捣。

2)纠偏方法:

①在偏差方向将提升架立柱下部的纠偏丝杠滑轮顶紧墙面,向偏差反方向纠偏。必要时采用3/8钢丝绳和5T手动葫芦,从一个墙角的提升架或外围圈到另一个墙角的门洞(加钢管)或穿墙螺栓洞(加钢筋)上,向偏差的反方向拉紧。

②纠偏前应认真分析偏移或旋转的原因,采取相应措施,如:荷载不均匀,应先分散或撤除荷载等,然后再进行纠偏,纠偏过程中,要注意观测平台激光靶的偏差变化情况,纠偏应徐缓进行,不能矫正过枉。当采用钢丝绳纠偏时,应控制好钢丝绳的松紧度,纠偏完成浇注混凝土后,要及时放松钢丝绳。

6.2.4模板的清理和润滑

①一般情况下,当模板脱开混凝土50-80mm后即可进行清理,清理的主要方法是:定员定岗,分段包干,对于模板上口的积垢,用铲刀除掉。对于板面用长柄铲刀除掉,然后用清水冲洗。必要时,墙体模板可以尽量向外退400-500mm。其方法是拆除角模和平模的连接和分段背楞之间的连接,拆除提升架立柱与横梁的钢销和斜撑的连接螺栓,依靠立柱上端的滑轮,向外推动或用平移丝杠向外顶动。此时,工人可以进入钢筋与模板之间进行清理。

②模板脱模剂要采用专用M75脱模油剂或M73化学脱模剂等。

③对于模板上的脱模器和支腿的调节丝杠应经常清理和注油润滑。

7结束语

液压千斤顶自动爬模施工技术通过在本项目核心筒体施工过程中的现场实践发现,其有效的解决了目前国内纯钢筋混凝土结构核心筒与周边复杂梁板结构施工工序合理衔接的问题,施工质量符合并满足国家规范和相关技术标准的要求,施工工艺符合超限高层建筑施工中先竖向结构、后水平结构的常规做法,并使立面结构施工简单化、标准化和程序化,减少了按常规施工所需的大量反复装拆、吊运和更换所带来的时间消耗和成本损失,并能使塔吊有更多的时间来进行钢筋和其它周转材料的运输,大大提高了施工功效。在后续施工过程中针对爬模分区控制、整体爬升的协调性、同步性和统一性方面我们还需就区间爬升时间与回路油压的平衡进一步完善相关技术措施。另外,钢筋绑扎搬运时要穿过井架,井架结构还可进一步优化,且区段可自成独立整体工作平台,以便减轻重量,节约材料,便于区段提升,利于工序提前穿插。

参考文献:

[1]模板与脚手架工程施工技术措施.作者:北京土木建筑协会.2005年6月版.

[2]建筑业10项新技术(2005)应用技术指南.

[3]混凝土结构工程施工工艺标准.作者:中建总公司.2003年7月版.

[4]混凝土结构工程施工质量验收规范.GB50204-2002.

[5]液压滑动模板施工技术规范.GBJ113-87.

高层建筑施工技术责任编辑:小胥老师    阅读:人次