爬模體系在超高層薄壁外斜墻施工中的應(yīng)用
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王妮坤1，陳擁軍1，郭冬建2，吳 林2
（1．中國新興建設(shè)開發(fā)總公司，北京 100039；2．廣聯(lián)達(dá)軟件股份有限公司，北京 100193）
[摘要]以富士達(dá)電梯試驗(yàn)塔超高層建筑為例，重點(diǎn)介紹了超高層薄壁外斜墻應(yīng)用爬模體系的關(guān)鍵技術(shù)，包括豎向爬升到斜向爬升的過渡技術(shù)、爬模體系應(yīng)用在薄壁外斜墻的附墻加固技術(shù)、外張斜墻上應(yīng)用大鋼模漸變角模技術(shù)、核心筒墻與外斜薄壁墻同時(shí)支模施工技術(shù)。應(yīng)用以上技術(shù)，從項(xiàng)目施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)方面均取得了較好效果。
[關(guān)鍵詞]高層建筑；爬模；薄壁斜墻；施工技術(shù)
[中圖分類號(hào)]TU755.2+2 [文章編號(hào)]1002-8498( 2016) 11-0015 -05
0 引言
近年來超高層建筑越來越普遍，特別是異形結(jié)構(gòu)形式的超高層建筑。在超高層核心筒結(jié)構(gòu)中應(yīng)用爬模技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但仍然對一些特殊的異形結(jié)構(gòu)做法缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，本文以華升富士達(dá)電梯試驗(yàn)塔工程為背景，重點(diǎn)介紹了爬模技術(shù)在超高層核心筒外張薄壁墻工況下的實(shí)際應(yīng)用情況及關(guān)鍵技術(shù)。
1工程概況
華升富士達(dá)電梯有限公司試驗(yàn)塔工程位于廊坊市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，建筑面積8 409. 9m2，地下3層、地上30層，建筑檐高151. 3m；結(jié)構(gòu)為核心筒剪力墻，核心筒墻體最薄為300mm（見圖1）。
從地上標(biāo)高111. 000m處開始由核心筒外墻外張，并逐漸生成150mm厚的外薄壁墻，主要用作外造型，寓意郁金香花開。該建筑建成后為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性建筑。爬模采用集成式電動(dòng)爬模技術(shù)，以電動(dòng)葫蘆為動(dòng)力，通過導(dǎo)軌和附墻支座互爬進(jìn)行提升。
2施工難點(diǎn)
1)在地上標(biāo)高111. 000m處結(jié)構(gòu)開始漸變外張，按1：20坡度外張，使得爬模由豎向結(jié)構(gòu)到外張結(jié)構(gòu)的過渡爬升難度較大，不采取特殊措施無法正常提升（見圖2）。
2)從標(biāo)高111. 000m到結(jié)構(gòu)封頂標(biāo)高151. 300m處外墻為薄壁外斜墻，且薄壁斜墻最高每隔8m才有與核心筒結(jié)構(gòu)拉結(jié)的樓板，這樣會(huì)導(dǎo)致外斜墻在爬模附著支座附著時(shí)是懸臂斜墻。由于結(jié)構(gòu)外斜，爬模的荷載產(chǎn)生了水平向外拉分力，因此該外斜墻無法滿足爬模附墻支座的荷載要求，需要采取特殊加固措施。
3)由于外墻采用的是整體爬模（大鋼模），結(jié)構(gòu)外墻開始漸變后，爬模便無法滿足需求，因此需要對爬模進(jìn)行漸變的改進(jìn)處理。
4)由于核心筒內(nèi)及外墻外模為整體爬模，核心筒墻與外薄壁斜墻雙墻間間距也是從下至上不斷擴(kuò)大，所以雙墻間的同步支模受制于空間大小以及與整體爬模的整體加固影響，施工難度較大。
3創(chuàng)新性關(guān)鍵技術(shù)
3.1爬模體系由豎向結(jié)構(gòu)向斜向結(jié)構(gòu)過渡爬升技術(shù)
結(jié)構(gòu)在24層以上外墻結(jié)構(gòu)按照1：20坡度外張，爬模體系也由此處開始進(jìn)行外斜爬升。爬模體系采用附墻支座與結(jié)構(gòu)墻體連接，附墻支座通過ф36螺栓與墻體連接牢固。
爬模體系從豎向爬升到外斜爬升的過渡施工，首先在23層處使用50mm墊塊，在24層采取1次澆筑2處預(yù)埋、2次爬升的施工方式，第1次使用120mm墊塊，第2次使用150mm墊塊，進(jìn)行漸進(jìn)斜爬準(zhǔn)備，25層使用一次50mm墊塊。這樣架體可以順利進(jìn)行斜爬過渡（見圖3）。
3.2爬模體系應(yīng)用在薄壁外斜墻的附墻加固技術(shù)
在爬模體系施工過程中，墻體混凝土最不利的工作部位是在24層以上外斜墻施工時(shí)的作業(yè)段，該部位墻體厚度為150mm，墻體按1：20角度外斜，因此當(dāng)爬模體系承載螺栓安裝在有斜度的墻體時(shí)，螺栓對墻體的作用力不僅產(chǎn)生對混凝土的沖切力、局部壓應(yīng)力，對斜墻還會(huì)產(chǎn)生彎矩。經(jīng)計(jì)算薄壁墻能夠滿足爬模體系產(chǎn)生的沖切力、局部壓應(yīng)力要求，但無法滿足斜墻段的抗彎要求。斜墻段的懸臂受彎簡圖如圖4所示。
通過計(jì)算，依靠外斜墻結(jié)構(gòu)本身無法滿足承載力要求，因此必須采取其他保證措施。通過分析研究采取在斜墻外爬模連接支座處與核心筒墻體進(jìn)行拉結(jié)，拉結(jié)垂直于斜墻面，采用4根鋼管，直徑48mm，壁厚3.2mm，抗拉設(shè)計(jì)值可滿足拉結(jié)承載力要求，焊縫經(jīng)過計(jì)算也能滿足要求。具體連接如圖5所示。
爬模體系的附墻支座連接形式將會(huì)出現(xiàn)3種不同形式。
1) 24層（標(biāo)高111. 000m）以下豎直墻體施工階段 此時(shí)墻體豎直，附墻支座連接形式如圖6所示。
2) 25~26層（標(biāo)高111. 000~121. 000m）施工段該段施工外斜墻與核心筒墻合體施工，形成了井筒內(nèi)側(cè)為豎直面，外側(cè)為外斜接觸面。為了保證外側(cè)附墻支座貼緊外側(cè)斜面，因此需要在附墻支撐螺栓的內(nèi)側(cè)增加楔形墊片，如圖7所示。
3) 27層以上部分（標(biāo)高121. 000~151. 300m處）施工段 該部分形成了井筒核心筒墻與外斜墻分開，此時(shí)外斜墻的承載力無法滿足爬模的施工需求，因此需要采取特殊加固措施，如圖8所示。
3.3外張斜墻上應(yīng)用大鋼模漸變角模技術(shù)
在本工程施工中，爬模體系配套的為高度3. 5m的大鋼模，大鋼模與爬模形成整體。在24層以上部分外張時(shí)，大鋼模無法滿足薄壁斜墻的外側(cè)支模施工。
根據(jù)爬模在斜爬開始后共需要爬升支模11次，且均是按3. 5m高度進(jìn)行爬升施工。按照外張坡度為1：20，因此每次爬升均外張175mm。經(jīng)過分析決定采用定型鋼制漸變外陽角鋼模的方式進(jìn)行斜墻外側(cè)模板施工。
漸變角模( BJ)高度為3 500mm，下端寬度為0，上端寬度為175mm，為了滿足每爬升1層依次增加的寬度，需要定制高度為3 500mm，寬度為175，350，700，1400mm的鋼模。
第1次爬升支模：BJ；第2次爬升支模：BJ+175；第3次爬升支模：BJ+350；第4次爬升支模：BJ +350 +175；第5次爬升支模：BJ +700；第6次爬升支模：BJ +700 +175；第7次爬升支模：BJ +700+350;第8次爬升支模：BJ +700 +350 +175；第9次爬升支模：BJ+1 400；第10次爬升支模：BJ+1400 +175；第11次爬升支模：BJ +1 400 +350。
角模漸變區(qū)域在施工時(shí)使用2[10做加固背楞，并使得每塊鋼模在均有不少于2個(gè)水平方向的勾頭螺栓加固點(diǎn)，豎向共4道背楞加固，確保外斜墻外交模處的整體支模效果。
3.4 核心筒墻與外斜漸變薄壁墻同時(shí)支模施工技術(shù)
從24層以上開始以1：20角度外擴(kuò)造型墻，起拐點(diǎn)在標(biāo)高111. 000m處。該墻體與每層的外挑樓板現(xiàn)澆在一起。該外斜墻與電梯井筒墻體同時(shí)施工，這樣比二次施工可以有效解決施工進(jìn)度問題，但同時(shí)對雙墻模板的支設(shè)提出較高要求。通過分析，將雙墻的施工分為4個(gè)階段。
1)第1階段 標(biāo)高111. 000~118. 000m處，該部分墻體按設(shè)計(jì)要求是整體澆筑在一起，而且最大厚度為650mm，因此完全可以利用本工程爬模（大鋼模）的配套對拉螺栓并配合楔形墊片進(jìn)行該階段施工，可滿足施工要求。
2)第2階段 標(biāo)高118. 000~121. 000m處，該部分墻體按設(shè)計(jì)要求也是整體澆筑在一起，墻體厚度由650mm至800mm漸變，穿墻螺栓的長度>1 100mm，因此需使用HPB300級（b20鋼筋單獨(dú)定制，如圖9所示。
3)第3階段 標(biāo)高121. 000~131. 000m處，該部分墻體按設(shè)計(jì)要求從121. 000m處開始變?yōu)殡p墻，雙墻間的間距由350mm至850mm漸變，這樣的間距不能完成單獨(dú)支設(shè)模板的要求，因此將該雙墻間的間隙采用加工的木盒子拼接在一起，并且開穿墻螺栓孔，便于外側(cè)鋼模對拉，穿墻螺栓使用HPB300級ф20鋼筋單獨(dú)定制，最長的穿墻螺桿達(dá)到2 000mm。
4)第4階段 標(biāo)高131. 000m至結(jié)構(gòu)封頂，該部分墻體雙墻間的間距由850mm至1850mm漸變，這樣的間距能完成單獨(dú)支設(shè)模板的要求，因此將該雙墻分別單獨(dú)支設(shè)模板，外側(cè)依然采用大鋼模，內(nèi)側(cè)采用覆面木膠板支設(shè)并采用雙鋼管做橫楞，穿墻螺栓使用第3階段的定制螺栓裁切而成，如圖10所示。
由于雙墻間的間距不斷變大，所以在爬模體系與雙墻間木模同時(shí)施工時(shí)一定做到有對拉螺栓的地方一定要增加內(nèi)撐措施，遵循“有拉必有撐”，并在澆筑混凝土?xí)r嚴(yán)格控制澆筑高度，內(nèi)外墻同時(shí)澆筑，嚴(yán)禁將泵管對著墻模板澆筑。
4控制措施
1)每道工序施工期間嚴(yán)格進(jìn)行安全交底、技術(shù)交底。
2)預(yù)埋件加工焊接后要經(jīng)材質(zhì)、焊縫、防腐等嚴(yán)格驗(yàn)收后方可現(xiàn)場安裝。
3)嚴(yán)格控制爬模附墻支座預(yù)留孔的位置，澆筑混凝土?xí)r嚴(yán)禁將振搗棒直接接觸預(yù)埋件或預(yù)埋管，并派專人看護(hù)。
4)對于定制的鋼模需嚴(yán)格進(jìn)行進(jìn)場查驗(yàn)，確保定制模板的材質(zhì)、剛度、強(qiáng)度等符合爬模體系配套要求，并對該處模板施工后進(jìn)行專門的加固處理，單獨(dú)驗(yàn)收。
5)雙墻間木盒子加工先進(jìn)行1:1翻模，避免正誤差；在木工棚加工并驗(yàn)收合格后方可吊裝。
6)澆筑混凝土后，其強(qiáng)度達(dá)到15MPa后，附墻 支座預(yù)埋管處才可承力，方可進(jìn)行安裝，每爬升1 次，墻體混凝土留置2組同條件試塊，用于鑒別墻體混凝土強(qiáng)度等級。
7)爬模的模板合模到位，陰角模后插入，與相 鄰平模搭接緊密，所有模板均清理干凈，均勻涂刷脫模劑。校核模板，保證直角準(zhǔn)確、斜角順直，鋼模下跨可靠接觸下層外墻。
8)集成式電動(dòng)爬升模板系統(tǒng)的施工人員，必須進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，使其了解本工程的施工特點(diǎn)、熟悉規(guī)范的有關(guān)條文和本崗位的安全技術(shù)操作規(guī)程，并通過考核合格后方可上崗工作。主要施工人員應(yīng)相對固定。
9)爬模系統(tǒng)施工中，遇到雷雨、6級及6級以上大風(fēng)時(shí)，必須停止施工。停工前做好防范措施。操作平臺(tái)上人員撤離前，應(yīng)對設(shè)備、工具、零散材料、可移動(dòng)的鋪板等進(jìn)行整理、固定并做好防護(hù)，全部人員撤離后立即切斷通向集成式電動(dòng)爬升模板系統(tǒng)的供電電源。
5 結(jié)語
1)超高層爬模在豎向結(jié)構(gòu)向外斜結(jié)構(gòu)的爬升過渡，可采用多次不同厚度的鋼墊塊作為過渡爬升的處理措施，安全可靠。
2)薄壁漸變外斜墻體在有比較可靠的拉撐做附著點(diǎn)時(shí)，可正常使用爬模體系，為超高層爬模的應(yīng)用拓寬了用途。
3)薄壁漸變外斜墻外側(cè)模板，利用定型定制漸變鋼模，可有效應(yīng)用大鋼模體系，使?jié)u變外斜墻成型效果較好，模板可靠性高，經(jīng)合理設(shè)計(jì)可有效提高模板使用效率，節(jié)省成本。
4)核心筒墻與薄壁漸變外斜墻同時(shí)施工，利用爬模的大鋼模和普通散拼木模結(jié)合的方式，在可靠的模板方案配合設(shè)計(jì)下能有效提高施工效率，且達(dá)到較好的混凝土成型效果。
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