附着式升降脚手架在高层建筑施工中的应用

'附着式升降脚手架在高层建筑施工中的应用中铁二十二局集团第六工程有限公司电力工程公司张帆【内容提要】：附着式升降脚手架是本世纪初快速发展崛起的新型脚手架体系，对我国施工技术进步具有重要影响。其雏形最早出现于上世纪90年代初，它综合了挑、吊、挂等多种类型脚手架的优点，依靠自身提升设备，根据施工进度而升降，可随时满足施工操作和维护要求，它将高处作业变为低处作业，将悬空作业变为架体内部作业，具有显著的低碳性，高科技性，更经济、更安全、更便捷。随着我国社会经济发展和城市化进程的加快，各类高层建筑结构不断涌现，其建筑结构的发展，为附着升降脚手架施工技术的发展、进步提供了广阔的天地，复杂形体的高层建筑施工又对附着式升降脚手架施工技术提出了很多新的要求。在此，结合工程实践中架体的实际应用和技术要求，对附着式升降脚手架在高层施工中的应用进行了分析和探究。【关键字】：附着式升降脚手架高层建筑施工应用附着式升降脚手架是指搭设一定高度并附着于工程结构上，依靠自身的升降设备和装置，可随工程结构施工逐层爬升直至结构封顶，并继而为满足外墙装饰作业要求实现逐层下降的辅助施工外脚手架。附着式升降脚手架主要由竖向主框架、水平支撑桁架、架体构件、附着支承结构、升降机构及控制装置、防倾装置、防坠装置等组成。借鉴笔者参与的实际工程，本文所探讨的是北京星河人公司自主产权的XHR-09型号的架体，由厂家提供技术和设备，我们现场组装，然后吊装到事先搭设好的安装平台上，互相连接好，依附在结构上，再在其上面按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001的要求正常搭设脚手架，接通电路即可运行。近几年在各地施工工程中，出现了各种型式的爬架，如果按爬架升降方式可分为：互爬式、套管式、悬挑式、导轨式、导座式等；按脚手架组架方式可分为：单片式、多片式、整体式；按提升设备可分为：手拉葫芦式、环链电动葫芦式、升板机式、卷扬机式、液压式。本工程所使用的爬架型式为：以电动葫芦为提升设备的导轨式多片爬升架体。本架体的爬升原理是靠电动葫芦作为提升设备，电动葫芦挂在提升座上，提升座安装于架体主框架立杆之间，提升钢丝绳穿过底座滑轮连在提升葫芦挂钩上并吃力预紧，提升钢丝绳另一端则挂在附墙导向座上，这样，通过电动葫芦链条的收缩，可以实现架体相对于建筑结构的上下运动，从而实现爬架的升降运动。4号楼设计爬架29个提升点，分为两片，由于标准层层高2.9m，所以设计外排高度14.4m，因为规范规定架体高度不能大于5倍楼层高，架体宽度0.75m，步高1.8m，底面比临近上楼层面低0.6m。现场实际操作是当架体各部件安装完成后，先将不提升的那片架体分控箱内开关关闭，总控箱开关打开，另一片要提升的架体开关一一打开，调整电动葫芦反正转，将钢丝绳预紧，然后关闭，以此类推。待要提升的这片架体都预紧完成后再关闭总电闸，再一一打开分控开关，开总闸，由总控箱控制这一片架体的提升作业。这里稍微补充一下，本来爬架的爬升是可以靠遥控器控制电路开关闭合的，但是考虑到小区内各家施工单位使用此架体者较多，遥控器容易产生串频或误操作现象，所以摒弃了遥控器的使用，采用人工控制开关，虽然受局限，但是比较保险。当架体顺利提升升高10cm左右以后，关掉开关，将放在附墙导向座上的卸荷座卸下，挂在旁边水平杆上，然后打开开关继续提升架体，待升到提升高度后关闭开关，将卸荷座卸于上两个附墙导向座上，更换每个分控箱逆顺开关，用总闸控制，放松钢丝绳即可完成一个提升过程。根据本工程的结构特点和施工情况以及层高和爬架的安装原理，我们 在四层搭设了落地式钢管脚手架安装平台作为爬架的吊装作业层，当架体组装好吊到安装平台将其连接好后，便可随着工程的施工进度，施工一层，架子搭设一层，搭设够四层半后开始爬升，搭设的过程中要将各提升点所对应各楼层的附墙导向座精确安装并与架体相连；然后，随着工程的施工进度，工程施工一层，架子爬升一层，一直爬升到顶层；外装修时开始下降，随着工程的外装修进度，装修一层，架子下降一层，直到起始搭设位置后拆除。在此，例举一些架体的性能指标和参数，此架体为双排架，架体宽度0.75m；高度14.4m；离墙距离，结构外檐距爬架内排立杆中心0.45m；电动葫芦7.5t；功率500w；升降速度12cm/min；一次提升层数1层；架体步高1.8m；立杆纵距随结构外沿造型不同而不等，有0.75m、0.9m、1.2m、1.5m、1.8m；荷载要求，结构施工时，两层作业面，每层不超过3KN/m²；装修施工时，三层作业面，每层不超过2KN/m²。架体同一提升机位具有四个附着点分层卸荷，具备防倾及导向功能，每套提升机位安装自动启动安全防坠装置（就是我们所说的防坠吊杆），设计安装有刚性的竖向主框架及水平承力桁架。架体的安装及吊装：首先在地面将单个机位依靠图纸示意，选择合适尺寸的槽钢以及桁架和中间框架型号，依次组装完成后利用吊车吊到事先搭好的安装平台，按照图纸设计的尺寸要求，找好架体与结构的尺寸，精确对准落下，再利用中间框架和普通Φ48脚手管连为整体。同时，在上面结构施工的过程中，按图纸尺寸标注的位置下预埋件，用于安装附墙座，预埋件材料可选用Φ48x3.5钢管或Φ40x2.5PVC管，安装要求两根管平行，管中心距保证160mm。在这里，我提一个小细节，由于架体的附墙导向座是要安装在结构上的，有楼板也有外墙，所以预埋一定要准确，按图纸所给的尺寸下埋件，保证上下垂直才能保证架体的整体性良好。附着式升降脚手架的安装流程：首先搭设安装平台，然后摆放底座、安装导轨，组装水平桁架各部件，将横梁用螺栓连接于导轨上，将主框架立杆扣于横梁上，再将斜杆扣于立杆和横梁上，安装附墙导向装置后，将架体卸荷到导向座上，随结构接高架体、搭设脚手架、铺设中间层或临时脚手板，与建筑结构做临时架体拉接、张挂外排密目安全网，装完第三个横梁后，安装提升座和上一层附墙导向座，接高主框架立杆、将架体搭设至设计高度、铺设顶层脚手板、挡脚板，铺设底层安全网及脚手板、制作翻板，上部架体与结构进行有效拉接（拉接间距不大于6m），张挂外排密目安全网至架体顶部，将防坠吊杆插入底座防坠装置内，安装提升钢丝绳，摆放电控柜、分布电缆线、安装电动葫芦、接线、调试电器系统，预紧电动葫芦、检查验收、拆除架体与结构上部拉接、同步提升一层，安装全部完毕，进入提升循环。附着式升降脚手架的电器控制系统：架体的电器控制系统包括总控箱、分控箱、电缆线、电动葫芦、线控装置等。主控箱的摆放位置应结合施工现场二级配电箱的位置，我们将它放在了⑴-⒁这片架体的中间，方便使用；转接箱（分控箱）固定在每个提升机位架体对应节点处，设置在葫芦挂设位置脚手板铺设层，并与架体主节点绑扎牢固。电缆线固定安装于爬架外侧大横杆下面且主电缆线分布于同一步高内，分片处主电缆线预留长度应满足提升一层高度要求,电缆线接头必须利用绝缘防水胶布绑扎牢固，接线应牢固可靠，避免虚接、漏接。转接箱之间电缆线必须用四芯胶软线，其中一芯接地。电缆线接到葫芦时，应使用非金属绑扎带将电缆线与葫芦电机固定，避免电缆线接头被拉脱而引起电源短路。主控箱应满足接零及漏电保护等安全要求，电动葫芦安装于提升座挂座上，下吊钩调到底处时链条不得翻链、扭接。使用电动环链葫芦时，应遵守使用说明书的规定，且要注意经常维护保养，发现部件损坏应及时更换，要避免升降动力线在升降中拉断，链条要保持清洁润滑，定期用钢丝刷刷净砂浆等赃物，并加刷机油润滑。架体提升前，电动葫芦必须单独试运行，检查运行的可靠性，包括升、降及停止，试运行无误后方可进行整体提升作业，严禁电动葫芦“带病”作业。线控快速插头从主控箱拆下后，应当装入塑料袋密封，以免插头进水或护套线被破坏，为防止电器系统漏电，应在爬架所使用的总控箱中安装漏电保护器，正确整定漏电保护器的动作值，避免保护电器非正常动作，造成不必要的损失。 附着式升降脚手架的防护方面：架体底层有钢管做刚性内挑，内挑后离结构外檐不得大于200mm，在内挑上满铺脚手板，脚手板采用50mm厚木脚手板，结构施工时，脚手板操作层3层，分别在架体第一步、第四步、和最上面一步。作业层脚手板应满铺，并保证铺设牢固，离墙距离底层不大于200mm，另外两层根据施工需要尽可能不大于300mm。脚手板搭接时，接头必须支承在横向水平杆上，搭接长度应大于200mm，伸出横向水平杆长度不应小于100mm，接缝不大于10mm，脚手板端头利用钢筋或铅丝固定于支承杆件上，爬架底层脚手板采用木脚手板，其缝隙小于5mm。在操作层外排架处，利用木板搭设挡脚板，其高度为180mm，彩条腰带挡脚板，设置于外排架安全网外侧，挡脚板应垂直于脚手板、高度一致，对接缝设置于立杆处，利用铅14#以上钢丝与立杆固定，架体离墙距离大于500mm应按照内挑防护示意图的要求进行内挑，然后在上面满铺脚手板。在爬架最底层内排架与结构外缘之间制作安装翻板，在中间层和最上面操作层内排架与结构外缘之间挂水平网。翻板一般利用胶合板制作，利用合页、自制的铰链或者自行车外带连接均可。制作翻板时，要依照建筑结构外形，分块制作，遇滑轮组件及立杆时，制作凹槽，翻板应连续设置，拼缝及脚手板和建筑物的间隙应小于10mm，翻板水平夹角应控制在30-60度，翻板与脚手板搭接长度不小于100mm，翻板制作安装时间可在爬架第一次提升后。架体的外排内侧必须铺挂密目安全网，爬架底层脚手板下面铺设密目安全网兜底，顶层和中间层脚手板层架体内排至结构处张挂水平网，铺设安全网必须绷紧、平滑、无缝隙，架体转角处利用钢筋绷网。在架体断片处制作活动翻板，架体在施工状态时翻板保持封闭，翻板共设三层，分别设在脚手板铺设层。操作层断片处在0.9m高处搭设一道拦腰杆，拦腰杆及小横杆距离建筑物一端要小于200mm，断片处须张挂密目安全立网进行封闭，两片架体之间需用小横杆连接。架体提升前，须解除安全立网、连接小横杆，以及吊车附着处的水平杆及安全网、翻板应翻起并固定，架体提升到位后及时恢复以上部件。附着式升降脚手架的防坠和防倾原理：爬架的防坠装置是当爬架在非正常状态下受力时能自动地抱紧吊杆（吊杆挂在附墙座上，附墙座与建筑结构相连），防止爬架下落，为导轨式爬升脚手架提供了可靠的安全保证体系。其基本原理是，防坠装置安装在底座上，防坠装置里有凸轮机构，凸轮机构上有拨插和拨销连接，提升钢丝绳预紧时带动拨销移动，同时带动拨插转动，打开凸轮，防坠装置可沿吊杆上下移动，当钢丝绳松软时，凸轮弹簧带动凸轮回位，锁死吊杆，防止爬架下坠。所以要求安装提升钢丝绳时一定要从拨销里穿过，以保证提升钢丝绳能带动拨销。而且应经常清理底座和防坠装置里的杂物，以保证防坠装置动作灵活。爬架的防倾功能主要是通过附墙导向座和导轨的共同作用实现的。首先导轨焊接在主框架上，附墙导向座通过穿墙螺栓固定于建筑结构上，将导轨套在附墙导向座的导向头上，这样导轨只能沿附墙导向座上下运动，然后导轨又焊接在架体上，相当于架体只能沿附墙导向座上下运动，而无法往里或往外倒。这样相当于导向座抱住了架体而使架体无法向外倒，这就起到了防倾的作用。下面谈谈架体在提升前和提升过程中可能出现的问题和情况以及解决的办法。架体提升前，应当认真检查各部件安装是否完整，有无错装或漏安现象，附墙导向座，导座拉杆、防坠吊杆以及支撑构件的安装一定要逐个仔细检查，待这些细节都检查合格后方可开始提升。有时导轨不能插到导向座里面，原因就是因为预埋不准、架体及主框架变形、升降荷载不均匀或不同步所致，解决的办法是调整预埋偏差，如果偏差超过要求就要另外钻孔。提升过程中有可能出现架体跳跃式上升，这是因为提升点位防坠系统没有完全打开，导轮组松动，可以用工具轻击提升滑轮组件的拨杆和导轮组或者更换弹簧。有时电动葫芦有异常响声，触摸有异常发热现象，这很有可能是因为提升不同步或者架体局部超载，可以检查电路是否有缺相或架体局部有超载现象，然后及时处理。架体 提升过程中要有人统一指挥，其他人，每个人负责看守几个提升点上下及导轨内导向头有无卡、刮现象，观察电动葫芦是否运转正常，有无偷停现象，如果发现有异常或其它隐患应当立即告知，关闭电闸，终止提升，待处理好后再继续提升。这里，非常注重爬架操作人员和指挥人员的责任心和相互间的默契程度。有关人员在架体提升前和提升过程中应当勤走勤看，发现问题及时解决，以免造成不必要的麻烦。从爬架开始组装到运行，所有的施工参与者也是经历了一个摸着石头过河的这样一个过程。从开始接触爬架，到认识爬架，再到熟练掌握使用爬架，可以说中间也走了不少弯路，但是细细算来，不到一个月的时间，就已经摸索出一套方法，一套理论，算是勤能补拙吧。这在以后的施工过程中，体现的很明显。起初，不熟悉阶段，架子多多少少的会耽误施工进度，以及和各工种间配合的不协调，给工程带来了一定的麻烦。但是后来，人员的固定，人数的固定，施工方法的掌握和熟练，配合方面的默契，慢慢的，已经对架子的使用达到了游刃有余的程度。拿本工程为例，最多的时候，曾经配备了13个架子工，虽然人多，但是安拆及提升的速度并不快，因为大家都不懂，后来人员固定了，仅有5个人，其中三个技工和两个力工。这样就可以保证架子满足工程结构四天一层的需求，而且劳动强度并不大，可以说是绰绰有余的。看来，掌握正确的施工方法，对提高工作效率绝对是有很大帮助的。规范规定，要对架体每月进行一次全面细致的检查，当预计停工一个月以上或遇到五级以上大风时，应全面检查并采取加固措施，及时组织人员将卸荷座、附墙导向座螺栓、导座拉杆等全部检查一遍，并将钢丝绳微微预紧，六米设一个拉架杆扣于地锚上，并把电动葫芦进行防雨雪覆盖，锁闭电控箱。最后，谈谈这种架体的优缺点。这种架体的优点可以从这样几个方面来说：低碳性，节约钢材用量70%，节省用电量95%，节约施工耗材30%；经济性，45米以上的建筑主体均适用，楼层越高经济性越明显，每栋楼可综合节约30%－60%成本；实用性，可应用于各种建筑结构主体；安全性，具有防坠防倾覆的功能；机械化，实现低搭高用功能，在建筑主体底部一次性组装完成，附着在建筑物上，随楼层高度的增加而不断提升，整个作业过程不占用其它起重机械，大大提高施工效率，且现场环境更人性化，管理维护更轻松，文明作业效果更突出。节约材料也即是节约了成本，比如钢管、安全网、扣件等，而且工人作业多为架体内，比起传统的悬挑式架体安全得多，且一旦熟练掌握了其原理，周转和提升较快；美观度，突破传统脚手架杂乱的外观形象，使施工项目整体形象更加简洁、规整，能够更有效、更直观展现施工项目的安全文明形象。当然，凡是都要辩证的来看，如果非要例举几条这类架体的缺点的话，有以下几点：此架体相当一部分是靠人工来完成的提升作业，所以尚属半机械化状态，如果想提高工作效率必须要有所改进，实现机械化；应该安装智能控制系统，告知操作人员架体所受荷载情况，机械运转情况，在遇到故障时启动报警系统；提升后，底下各楼层的防护较困难，如有高空坠物现象，防护堪忧，所以在楼四周最好设置挑网等二次防护。总的来说，这类架体作为一种新兴的工艺，又有明显的亮点和可用性，经过一定时期的市场检验，再加上不足之处的完善和改进，相信，在不久的将来必定会占有一定的市场份额。所以，对于一名工程技术人员来讲，熟悉和掌握此类架体的使用原理，也是为企业适应未来市场的多样性打基础，为公司承揽各种房屋建筑工程增添信心！'