超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》是中建一局集團建設發展有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是詹必雄、來交交、張明、王鴻章、王克魁、趙鵬、易攀、魏健；適用範圍是超高層鋼骨混凝土巨柱爬模施工，對於傾斜變截面鋼骨巨柱爬模施工尤其適用。

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》主要的工法特點是：爬模系統主要由模板體系、架體體系、液壓體系、埋件體系四部分組成；施工操作簡單易行；爬模系統模板的支撐、校正、拆模均利用調節支桿和操作平台上的定嚮導軌進行。

2018年12月24日，《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》被廣東省住房和城鄉建設廳評定為2018年度廣東省省級工法。

基本介紹

• 中文名：超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法
• 工法編號：GDGF349-2018
• 完成單位：中建一局集團建設發展有限公司
• 主要完成人：詹必雄、來交交、張明、王鴻章、王克魁、趙鵬、易攀、魏健
• 審批單位：廣東省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：廣東省省級工法（2018年度）

形成原因

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的形成原因是：

2018年前超高層巨柱爬模，一般架體設計高度較低，無法保證在上架體上提前綁紮鋼筋的施工要求，巨柱作業人員只能在退模後方可進行鋼筋綁紮，在此條件下作業不僅增加施工難度，且降低工效，不利於保障施工工期。此外，當巨柱為鋼骨混凝土組合結構、巨柱傾斜、巨柱截面變化較大、巨柱與樓板相對位置關係變化較大時，缺乏高效、安全、可靠的解決辦法。

中建一局集團建設發展有限公司綜合超高層建築外立面內收形式、風荷載問題突出、施工工期工序需求等因數總結出一套在較大風荷載條件下超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法。《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》很好地解決了巨柱內有鋼骨外包混凝土、巨柱傾斜、巨柱截面變化大、巨柱與樓板相對位置變化大等難題，同時首次創新性地在爬模上架體上設計了鋼筋綁紮平台及軌道附著式超高架體巨柱爬模裝置，既滿足了提前綁紮鋼筋的進度要求，又保證了爬模在各種施工工況下的穩定性和安全性要求。

工法特點

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的工法特點是：

1.該工法爬模系統主要由模板體系、架體體系、液壓體系、埋件體系四部分組成，模板體系可周轉50次以上，架體體系及液壓體系一次性投入即可滿足整個施工周期的需求，埋件體系為周轉性材料，在施工過程中可重複循環利用。架體上平台設定鋼筋綁紮平台、模板平台、液壓平台、下掛平台等四層操作平台。可在鋼筋綁紮平台上提前綁紮一層鋼筋，每層施工工期可縮短1天。

2.該工法爬模系統模板採用懸掛方式，模板懸掛於爬模架上平台下部的導軌，側向與平台立桿固定，通過調節固定桿長度來實現在小空間內的模板前後移動。

3.該工法爬模系統模板的支撐、校正、拆模均利用調節支桿和操作平台上的定嚮導軌進行，可以很好的解決超高空模板傾斜定位、整體穩定的難題，且施工操作過程簡單易行，施工質量容易保證。

4.該工法爬模系統在爬架施工過程中，先在混凝土牆體內預埋爬錐，將爬升掛座與預埋錐連線。通過液壓裝置，實現導軌與架體的相互爬升。系統具有導向爬升功能，可以解決傾斜狀態（滿足4.41°工況）下的提升和使用難題。

5.該工法爬模系統上架體通過可伸縮桿件及夾板與巨柱鋼骨栓釘連線，提高了整個爬模架體在施工狀態及爬升狀態的穩定性和安全性。

操作原理

適用範圍

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》適用於超高層鋼骨混凝土巨柱爬模施工，對於傾斜變截面鋼骨巨柱爬模施工尤其適用。

工藝原理

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的工藝原理敘述如下：

巨柱爬模通過液壓系統循環往復的小步距爬升實現整個系統的大步距爬升。棘爪、千斤頂組件為聯繫件，與導軌和架體組成具有導向功能的互爬機構：將埋件系統安裝在結構上、掛座安裝在巨柱結構的埋件系統上、導軌安裝在掛座上，通過液壓系統對導軌進行提升到位後，爬模上液壓系統利用導軌帶動爬模架體整體爬升，爬升完畢後整個系統通過埋件掛座將荷載傳至結構。

通過調整傾斜面機位爬錐的高度，保證爬升的軌跡線斜率與巨柱結構的傾斜斜率相同，確保爬模順利斜爬；當巨柱結構截面變化小於150毫米（含150毫米）時，利用爬模系統本身的斜爬功能即可順利通過變截面，當巨柱結構截面變化大於150毫米時，通過提前連續使用墊塊，將一次大幅度截面變化轉變為多次小幅度截面變化，將截面變化幅度控制在150毫米之內，從而實現變截面的爬升。

在上架體上設定豎向上桁架提升導軌，固定一個長度可伸縮的雙斜撐在巨柱在鋼骨上，爬升時上架體通過導軌始終與雙斜撐連線，爬升到位後，上支架的最上端通過伸縮桿及夾板與鋼骨栓釘拉結，從而保證在不同工況下巨柱爬模系統的整體安全及穩定。

施工工藝

• 工藝流程

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

設計準備

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的設計準備如下：

一、巨柱爬模系統組成

二、各平台荷載設計

根據《液壓爬升模板工程技術規程》（JGJ195-2010）要求規定，僅兩層平台參與荷載組合。

圖2 巨柱爬模各平台示意圖

三、導軌及爬錐預埋設計

爬模導軌採用雙20槽鋼，導軌固定在兩埋件掛座上，埋件掛座作為導軌的滑升軌道和支點。

考慮高空風荷載大，達到400米及以上時除導軌自身安全係數外，仍然需要增加必要的保險措施。因此400米以上標準層爬錐埋件間距為層高，且在兩層爬錐埋件之間適當位置增置一層埋件來抱住支撐導軌，增加導軌安全係數，減小導軌變形，從而增加導軌的安全性能指標。

四、模板平面設計

模板面板採用21毫米厚進口木膠合板模板，次肋為木工字梁，間距小於300毫米，主背楞雙12#槽鋼，間距300/1100/1200/1200毫米，對拉螺栓材質採用45#鋼，直徑D20，對拉螺桿最大間距1200毫米。

巨柱模板按最大截面配置，巨柱外側模板按層高+200毫米高配置，上挑100毫米，下包100毫米，可滿足一個標準層施工。

五、模板拉桿布置

1.模板拉桿採用D20高強螺桿，前端與焊接在巨柱鋼骨上的拉桿連線器連線，後端利用蝶形螺母與模板的槽鋼背楞連線，拉桿的外側套PVC管及塑膠堵頭，澆築完達到拆模強度後可將螺桿旋出重複使用。

圖5 巨柱模板拉桿節點

2.模板拉桿布置需根據模板體系承載能力、同時利用BIM防碰撞技術檢查出鋼結構外伸牛腿構件、鋼結構分段、焊縫位置、巨柱上土建灌灰孔等對模板螺桿的影響，提前進行模板螺桿的深化設計，及時準確的反饋在鋼柱加工圖上，在工廠里就將螺桿拉結連線器加工並焊接固定在鋼柱上。

圖6 BIM 模型中碰撞檢查後轉入到CAD圖

深化過程中需注意樓板水平面、巨柱傾斜面、連線器焊接平行面之間的關係，確保連線器焊接定位準確，同時模板上螺桿孔的深化需嚴格按照先前確定的連線器定位。

圖7 利用 BIM 技術在鋼骨上精確定位連線器位置

六、非標層模板加高設計

1.外框樓層非標層巨柱外框模板、樓板內模板為散拼接高方式處理，採用18毫米厚面板+50*100木方次背楞+48雙鋼管主楞模板體系。

2.模板拉桿採用D20高強螺桿，前端與焊接在巨柱型鋼上的連線螺母套筒連線，後端利用蝶形螺母與模板的槽鋼背楞連線，拉桿的外側套PVC管及塑膠堵頭，澆築完到達拆模強度後可將螺桿旋出重複使用。

七、液壓爬模機位布置設計

每個巨柱布置若干爬模機位，由於巨柱結構不斷變化，為適應施工需要，將爬模各層平台設計為可伸縮式，除個別突變截面需要重新安裝架體外，其它僅需將爬模平台長度進行適當調整即可。

八、鋼筋綁紮平台及架體頂部拉結設計

爬模架體要考慮綁鋼筋施工需要，上支架懸挑較高，為確保施工安全，在施工工況時上支架的最上端與鋼骨栓釘拉結，爬模爬升工況時利用上架體導軌將上架體與鋼骨栓釘拉結。

圖8 巨柱爬模鋼筋綁紮平台及架體頂部與鋼骨連線裝置

圖9 爬模上架體與鋼骨栓釘拉結詳圖

九、巨柱爬模適應巨柱與樓板位置變化設計

在巨柱變截面且巨柱傾斜的情況下，巨柱與樓板邊緣相對位置發生變化。採用可翻轉鋼製安全平台，一端連線在爬模架體上，一端搭在樓板內。平台上設定安全護欄。

圖10 爬模平台適應巨柱與樓板相對位置變化的措施

十、巨柱爬模防風設計

1.當風力超過六級時不能進行爬模施工作業，所有人員須撤離施工平台；

2.當風力超過九級時，除了施工人員需撤離施工平台不得再進行爬模施工作業外，還需採取如下措施：

a.爬模爬升時與栓釘拉結固定節點可根據當時鋼筋綁紮位置下移鋼筋綁紮處，使上支架與巨柱鋼骨豎向有兩道拉結點，保證架體的整體穩定性。

圖11 巨柱爬模防風措施

b.混凝土未澆築時，及時拉結上模板螺桿，將巨柱模板固定在巨柱鋼骨上。

十一、巨柱爬模防雷設計

爬模架是高聳的金屬構架，又緊靠鋼筋混凝土結構，都極易遭受雷擊，因此避雷措施十分重要。

在建築電氣設計中，隨著建築物主體的施工，各種防雷接地線和引下線都在同步施工，建築物的豎向鋼筋就是防雷接地引下線，所以當爬模架一次提升完成時，將架體與建築本身的防雷系統連通，使架體良好接地，就能達到防雷的目的。在施工期間如遇有雷雨，爬模上所有人員必須立即離開。

十二、巨柱爬模防火設計

1.在爬模架體的主平台相應位置安放滅火器，滅火器應使用合格產品，並定期進行檢查，並對不能正常使用的滅火器及時進行更換。爬模每1/4區域設定兩個2A滅火器，共8個。

2.施工消防供水系統隨爬模施工同步設定，樓層內設定有消防設施。

3.對施工現場的工人進行消防安全教育，施工作業面嚴禁進行明火作業，嚴禁吸菸。

• 操作要點

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的操作要點如下：

一、爬模初次安裝及爬升

首次安裝時可根據具體施工部署待相應巨柱混凝土澆築完成後即可開展爬模安裝，具體安裝流程如下：

安裝準備→組裝爬模→第一節澆築預埋件的安裝→吊裝爬模上架體及模板系統→安裝液壓系統→安全防護（如腳手板，間隙防護等）→安裝質量驗收。

圖12 巨柱初次安裝及爬升

二、標準層爬模爬升

鋼骨柱安裝及驗收→柱鋼筋綁紮（爬錐、穿牆螺桿位置預留）→各專業驗收→架體爬升→巨柱模板爬錐安裝→巨柱合模並穿入拉頂桿→拉頂桿固定→模板驗收→混凝土澆築→施工縫處理→退模→測量放線→安裝掛座系統→導軌提升→拆除下層埋件支座、掛座和爬錐→架體爬升→進入下一循環。

圖13-1 標準層巨柱爬模爬升流程圖

圖13-2 標準層巨柱爬模爬升流程圖

三、巨柱傾斜斜爬

為了適應巨柱整體傾斜，主要通過調整機位處爬錐高度適應斜爬。通過放樣，在模板拼裝的時候就將模板上定位爬錐的孔固定在不同標高，從而保證巨柱整體能順利斜爬。

圖14 適應巨柱整體傾斜的爬錐模板定點陣圖

圖15 適應巨柱整體傾斜的爬錐模板定點陣圖

四、巨柱變截面爬模傾斜爬升

巨柱爬模單次爬升最大適應150毫米的截面收縮，當巨柱截面收縮超過150毫米時，需增加過渡墊塊。

圖16 爬模傾斜爬升

五、爬模機位不同步控制

巨柱爬模涉及到整體斜爬及變截面斜爬，還涉及到巨柱由斜爬到直爬、直爬到斜爬的轉變，機位保證同步爬升尤其重要。

同步爬升採用的是在每個油缸處設定調速閥塊，通過調節油速來達到調節機位的同步性，同時在自動控制系統中採用同步馬達均衡調節各個獨立油缸的油壓，將液壓爬模整體爬升的同步誤差控制在20毫米以內，從而靈活的適應斜爬到直爬、直爬到斜爬的轉變。

材料設備

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》主要材料設備及性能指標如表4、5。

表4 材料與設備表

序號	系統	名稱	單位	數量
1	模板體系	工字木樑模板	平方米	592
		膠合板（1.22×2.44/18）	張	250
		模板連線配件	平方米	592
		600長高強螺桿	根	1800
2	支架系統	架體機位	榀	40
		自爬模平台鋼樑	米	1350
		自爬模平台板	平方米	1200
		圍護龍骨	米	2200
		外圍護彩鋼板	平方米	2000
		導軌	根	40
		可伸縮鋼管桿件	套	80
		鋼板連線件1	套	80
		鋼板連線件2	套	80
		帶滾輪連線件	套	40
3	液壓系統	液壓油缸	件	40
		泵站	個	8
		油路及元件	組	40
4	埋件體統	受力螺栓	件	330
		安裝螺栓	件	170
		爬錐	件	330
		高強螺桿D20	件	16200
		埋件板D20	件	16200

表5 巨柱爬模主要性能指標

序號	項目	性能指標
1	架體寬度	主平台=2.6米（最寬）
2	架體高度	17.5米
3	導軌	8米
4	離結構邊距離	0.1米-0.3米
5	液壓油缸	額定荷載80千牛；額定壓力25兆帕，油缸行程300毫米；伸出速度約400毫米/分鐘
6	泵站功率	15千瓦
7	升降速度	10分鐘/米
8	支承跨度	≤4.5米（相鄰埋件點之間距離）

質量控制

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》質量控制要求如下表6。

表6 質量控制表

序號	檢查項目	驗收內容	質量要求
1	附著裝置	①附著裝置的安裝位置。 ②拉接螺栓與附著座和固定套的安裝情況。 ③附著裝置與導軌和主框架的安裝情況。	①水平偏差±5毫米。 ②螺桿應露出螺母3扣以上，並用力擰緊。 ③應插上鎖定板，導軌掛勾在附著裝置的承力板上。
2	爬模後移裝置	①後移裝置與架體連線牢固。 ②後移架體靈活性。	①所有的連線螺栓應露出螺母3扣以上，並用力擰緊。 ②後移模板架體用扳手擰動靈活。
3	爬升機構	①導軌和換向盒的安裝情況。 ②爬升箱。	①上換向盒內的承力塊下爪部位應支撐在導軌的方形梯檔上平面。 ②上、下爬升箱內的定位銷、限位器、導向板、承力塊等組裝件應轉動靈活，定位正確可靠。
4	防傾、防墜裝置	①導軌的垂直度和撓度。 ②上下換向盒與導軌的間隙。	①導軌的垂直度為5/1000或30毫米，工作狀態中的最大撓度應小於1/500或6.6毫米。 ②防傾裝置的導向間隙應小於5毫米。
5	電氣控制和液壓升降系統	①電氣控制操作情況。 ②電氣系統接線情況。 ③液壓系統工作情況。 ④液壓系統的超載和安全保護。 ⑤油缸不同步時的調節功能。	①電控系統工作正常、靈敏可靠。 ②電氣接線應牢固、電纜接頭絕緣可靠，電路應有漏電和接地保護。 ③液壓系統工作正常可靠。升降平穩、二缸同步誤差不超過2%或12毫米。 ④超載時溢流閥保護，油缸油管破裂時液壓鎖保護。 ⑤當油缸不同步時可以單獨升降某個油缸。
6	架體系統	①主框架。 ②豎向掛架。 ③附著調節機構。 ④架體支承跨度的布置。 ⑤架體的懸挑長度。 ⑥架體的懸臂高度。 ⑦局部採用鋼管扣件連線的腳手架。	①採用銷軸連線要插上彈簧銷，螺栓螺母連線要採用平墊圈彈簧墊圈並用力擰緊。 ②豎向主框架的安裝垂直度為1/500或11毫米。 ③螺桿螺母轉動應靈活。 ④直線布置不應大於6米。 ⑤整體式架體不得大於1/3水平支承跨度或3米。 ⑥在爬升和使用工況下，懸臂高度均不應大於7.2米。 ⑦其連線長度不能大於2.5米，並且必須採取加強措施。
7	腳手板及安全防護措施、平台堆料	①腳手板的鋪設。 ②架體外側的防護。 ③架體底層的防護。 ④架體作業層的防護。 ⑤架體開口處的防護。 ⑥架體平台的堆料。	①腳手板要滿鋪、鋪平、鋪穩、不得有探頭板。 ②架體外側必須用密目安全網圍擋，密目安全網必須可靠固定在架體上。 ③架體底層的腳手板必須鋪設嚴密，且套用平網及密目安全網兜底。應設定架體升降時底層腳手板可折起的翻板構造，保持架體底層腳手板與混凝土表面在升降和正常使用中的間隙，防止物料墜落。 ④架體作業層的外側必須設定上、下兩道防護欄桿和擋腳板。 ⑤架體開口處必須有可靠的防止人員及物料墜落的措施。 ⑥各平台堆料不得超過平台承受的荷載設計值。

安全措施

採用《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.設定專職安全員和現場責任工程師，實時監督操作人員嚴格執行操作過程和安全技術交底，嚴禁違章指揮或違章操作。

2.每次爬升前需進行全面的安全檢查，做好安全記錄，符合要求後方可進行下道工序的施工。

3.爬模專職操作人員在爬模的使用階段應經常（每日至少兩次）巡視、檢查和維護爬模的各個部位。

4.提升過程中應實行統一指揮、規範指令。

5.爬模提升到位後，上架體必須按要求與鋼骨拉結，在沒有完成架體固定工作之前，作業人員不得擅自離崗或下班，未辦交付使用手續的，不得投入使用。

6.遇六級及以上大風和大雨、濃霧和雷雨等惡劣天氣時，禁止進行提升和拆卸作業，禁止夜間進行提升作業。

7.正在進行提升作業的爬模下面，嚴禁人員進入施工現場，並應設專人負責監護。

8.在巨柱爬模爬升巨柱結構混凝土強度必須大於15兆帕。

9.禁止超載作業，巨柱結構施工時，爬模施工荷載（限兩層同時作業）小於4千牛/平方米，嚴禁在操作平台上堆放無關物品。在操作平台上進行電、氣焊作業時，應有防火措施和專人看護。

10.非爬模專職操作人員不得隨便搬動、拆卸、操作爬模上的各種零配件和電氣、液壓等裝備。在爬模上進行施工作業的其他人員如發現爬模有異常情況時，應隨時通報爬模專職操作人員進行及時處理。

環保措施

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的環保措施如下：

1.建立健全施工現場環保管理規章制度，並認真貫徹執行。

2.爬模架體上的各種小部件要嚴格按照規定放置在工具盒內，嚴禁亂堆亂放。

3.做好液壓油缸的檢查工作，必須進行防滲漏處理，避免污染鋼筋等材料。

4.可伸縮鋼管桿件、鋼板連線件、待滾輪連線件等均採用可周轉環保材料製作，反覆使用率高，使用壽命長，減少了不可再生資源的投入，從而達到了可持續發展、綠色環保的要求。

5.輕便簡捷的拉結措施，降低安全隱患的同時，減少了勞動力投入。

6.夜間爬模施工時，施工光源採用低壓照明，並利用爬模外防護屏進行有效遮擋。

效益分析

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的效益分析如下：

1.巨柱爬模上架體軌道式爬升施工工藝，滿足了傾斜角度4.41°的施工工況的同時，提升了爬模架體在施工及爬升狀態下的穩定性和安全性，確保了繁華市區中施工生產安全，具有良好的社會效益。

2.巨柱爬模上架體軌道式爬升施工工藝，為提前綁紮上一層鋼筋創造了安全可靠的施工環境，每層可加快施工工期1天，變為4天/層，降低了施工成本，取得了良好的經濟效益。

3.巨柱爬模系統採用標準化構件進行組裝，通用性強，可滿足不同部位不同工程的重複利用，同時模板體系使用壽命時間長，周轉率高，體現了綠色施工的要求，同時具有良好的經濟性。

4.爬模系統在自動控制系統下以液壓為動力不但可以實現整個系統同步自動爬升，而且可以自動提升導軌，在施工中除安裝及拆除過程外均無需塔吊及其他機械配合，提高了工效，降低了設備的投入。

5.巨柱爬模模板施工工藝的工序關係清晰，銜接要求低，施工組織容易，有利於材料和作業人員的均衡組織。

6.巨柱結構質量容易保證，爬模模板逐層分片安裝，施工中垂直度和平整度易於調整和控制，避免了施工的累積誤差，同時採用木模板體系保溫效果好，可避免混凝土內外溫差過大造成混凝土表面出現溫度裂縫。

套用實例

《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》的套用實例如下：

平安金融中心項目位於深圳市福田區益田路與福華三路交口西北側，占地面積18931平方米，工程總建築面積約46萬平方米，主塔樓高度660米，地下5層，地上118層，主塔樓巨柱爬模使用高度554.45米，結構為巨型框架-核心筒-外伸臂組合結構，主樓核心筒及外圍巨型勁性柱為勁性混凝土結構，結構外圍對稱布置八個勁性混凝土矩形柱。巨柱最大截面面積19.326平方米，最小截面面積為4.066平方米，截面變化位置分別在L14、L30、L54、L86、L96、L102層。巨柱呈內收形式，B5層至L1層垂直，L1～L27層傾角為3度，L27～L35層傾角為2度，L35～L97層垂直，L97～L118層傾角為5度。平安金融中心項目外圍巨型勁性柱採用液壓爬模系統作為模板體系，為提前綁紮鋼筋，同時保證提升時及施工時上架體的穩定性和安全性，在上架體上設定爬升導軌，固定一雙斜撐在巨柱鋼骨上，爬升時上架體通過導軌始終與雙斜撐連線，爬升完畢上架體的最上端與鋼骨栓釘拉結。採用爬模體系施工的巨柱混凝土表面觀感質量好，垂直度及平整度均在規範允許範圍內，且在整個施工周期憑藉其全方位的防護保證了施工操作人員高空作業的安全，避免了安全事故的發生。

巨柱爬模平面布置圖：

現場施工實例照片：

參考資料：

榮譽表彰

2018年12月24日，廣東省住房和城鄉建設廳以“粵建市函〔2018〕2933號”檔案發布《廣東省住房和城鄉建設廳關於公布2018年度廣東省省級工法的通知》，《超高層傾斜變截面鋼骨混凝土巨柱爬模施工工法》被評定為2018年度廣東省省級工法。