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小面积核心筒爬模爬升及大型设备协同作业技术

2023-11-08李嘉祺李日荣

建筑机械化 2023年10期
关键词:爬模动臂塔机

李嘉祺,李日荣

(中国建筑第二工程局有限公司,广东 深圳 518048)

1 工程概况

腾讯广州总部大楼项目位于广东省广州市海珠区琶洲街道,总建筑面积超17 万m2,总建筑高度为206.75m,地下设4 层,地上分为南、北塔楼。其中南塔楼共38 层,结构形式为双核心筒+外框钢结构,双核心筒呈对称布置,形状大小一致,平面尺寸为30.25m×10.72m,分为A、B、C、D 四个小筒。核心筒外墙为钢筋混凝土剪力墙,外框18 根钢骨柱通过钢梁与双核心筒连接,核心筒内水平结构设置有钢梁和钢楼梯。核心筒自25 层开始取消D 筒,平面尺寸缩小为23.5m×10.72m。核心筒墙体厚度随高度增加而减少,外墙厚度逐渐缩小至400mm,内墙厚度逐渐缩小至300mm。

2 施工重难点及解决方案

本项目核心筒面积仅为300m2,面积狭小,为满足核心筒结构施工、材料吊运和人员运输需要,项目在核心筒上布置了爬模及其下挂提升设备、动臂塔机、施工升降机和混凝土布料机等大型施工设备。在对各个大型机械设备进行合理选型布置的基础上,各类施工机械设备间的爬升和配合则显得尤为重要,施工过程中既要确保各种大型机械爬升时不产生冲突,又要使各类大型机械高度配合,提高施工效率,因此需要进一步研究设备间的协同作业规划,以实现各个机械设备间的相互配合和高效率流水施工,避免设备间的碰撞,保证施工人员和结构的安全性。

3 核心筒爬模选型布置及爬升规划

3.1 爬模基本参数及布置情况

本项目外侧爬模架体总高度为17.5m,外爬模架体最外侧离结构3.0m(局部3.9m),平台离墙距离200mm。其中吊平台净高3.15m,液压平台净高2.97m,主平台净高3.7m,过渡平台净高3.61m,悬挑平台净高1.84m。

爬模架体及内筒爬模共设计顶平台、悬挑平台、过渡平台、主平台、液压操作平台、吊平台和下挂平台共7 层操作平台。爬模架体为封闭状态,通过在爬模预留材料吊运洞口的方式,在A 筒内架体预留3 500mm×1 300mm 洞口,C 筒预留1 800mm×1 500mm 洞口,D 筒预留3 100mm×2 740mm 洞口,核心筒内水平结构构件可通过爬模预留洞口吊至核心筒内进行施工。

3.2 爬模安装及爬升规划

核心筒外侧爬模安装顺序如下:安装塔机→安装爬模下架体→安装后移装置→安装模板→安装上架体→安装液压系统→安装导轨。根据核心筒的平面特点,按照核心筒内剪力墙为准划分爬升单元,核心筒外侧共划分为10 个爬升单元,核心筒内共分为4 个爬升单元,各爬升单元相互独立,核心筒变截面时爬模架体拆改不受影响。

核心筒爬模循环爬升周期为6 天,包括墙体钢筋绑扎、自爬模板合模、墙体混凝土浇筑、墙体混凝土钢筋绑扎、自爬模板拆模和自爬模爬升6 个步骤,每个步骤各需要一天,自F1 层墙施工完毕后安装使用液压爬升模板,F1 层模板采用组合钢模板,预埋爬锥埋件,安装架体,每次浇筑一个楼层高度,其中楼层高度大于5.1m 时爬升两次,超出模板配置范围的预埋件直接埋至钢筋笼,安装埋件挂座时直接安装两层。当核心筒下层外墙墙体混凝土养护完毕后,该层爬模开始后退,并立即开始安装上一层的附墙装置,并提升导轨,针对预埋件位置进行纠偏纠错,确认无误后进行爬升。

4 爬模与各类大型机械设备的协同作业

4.1 爬模与动臂塔机的协同作业

本项目在地上施工阶段共布置了两台ZSL850动臂塔机,塔机分别位于两个核心筒的B 筒居中位置。在爬模安装前应确保该动臂塔机安装到位;传统爬模内爬架体为封闭状态,根据动臂塔机C型框安装需求,对爬模架体进行优化,在B 筒居中位置预留净宽为3 660mm×5 420mm 洞口,使C 型框可以用过爬模架体内部进入核心筒。为保证安全和顺利施工,爬模架体与塔机C 型工具梁间需留设100~1 000mm 的安全距离,爬模架体各平台需避开塔机标准节,塔机位置各平台做留侗处理,同时全高均安装维护网板,并设安全警示标识。

按照结构施工间歇时间最短及爬模爬升规划的要求,爬模架体每次爬升高度不小于4.5m,根据ZSL850 动臂塔机说明书,每次爬升高度为14~22m,确定动臂塔机爬升间距为16.16~18.64m,根据核心筒总高度,计算可得塔机需爬升9 次,每次爬升高度详见表1,对比塔机与爬模各自的爬升高度,确定爬模每爬升4次,动臂塔机爬升1 次,使塔机与爬模的作业高度相适应,实现相互配合(图1)。

图1 动臂塔机与爬模协同爬升规划示意图

表1 动臂塔机爬升规划及高度汇总

4.2 爬模与施工升降机的协同作业

根据现场施工要求,两台双吊笼施工升降机分别布置在两核心筒10 轴南侧井道内靠墙位置,施工人员需通过爬模下挂定型钢平台上至爬模作业面,下挂平台高度14.0m,减去施工升降机上挑安全高度后满足与施工升降机接驳两侧平台要求。核心筒仅A 筒设计有钢楼梯,该钢楼梯将作为施工过程中的消防疏散通道,如将施工升降机布置在A 筒内将影响该钢楼梯施工;B 筒设计钢梁、连梁、楼承板,仅南北侧有结构墙体,如将施工升降机布置在B 筒内将影响B 筒内水平结构施工;从核心筒25F 开始,核心筒收截面,D 筒取消,如将施工升降机布置在D 筒内,25F 以上将无任何附着点;根据核心筒平面图,C 筒设计6 台正式电梯,电梯井净宽为9.45m×2.7m,满足施工升降机尺寸,因此在每个核心筒C 筒内分别安装1 台SC200/200G 双笼施工升降机。

根据施工需求,核心筒C 筒安装SC200/200G施工升降机,通过在C 筒爬模下方下挂4 层通道平台,层高3m,下挂总高度12m,施工人员通过施工升降机进入爬模下挂平台。施工升降机每次加节顶标高无法高于爬模吊平台底标高,爬模下挂平台每层高度为3.5m,共4 层,每次爬升高度为4.5m。因此最终确定附墙撑间距为9.0m,即爬模每爬升2 次,施工升降机加节1 次(图2)。

图2 施工升降机与爬模协同爬升规划示意图

4.3 爬模与混凝土布料机的协同作业

根据核心筒尺寸及面积,本项目单核心筒内爬模顶部布置一台HGY24 型混凝土布料机,固定在爬模上平台搭接平台上,臂长为24m,自重约12t,平面布置如图3。施工时,混凝土布料机布置于内筒爬模架体之上,跟随爬模一同爬升。爬模爬升前,在爬模主平台将连接泵管的卡扣松开,使爬模爬升时混凝土布料机与下方泵管分离,爬模爬升到位后增加相应长度的泵管,采用卡扣连接,每次爬升均循环此步骤。

图3 混凝土布料机平面布置图

4.4 基于BIM的大型设备位置校核技术

采用Navisworks 软件,整合核心筒钢结构模型、爬模模型及其余大型机械设备模型。利用碰撞检查功能,两两分组,针对爬模与塔机、爬模与施工升降机、爬模与混凝土布料机、爬模与核心筒钢结构进行施工全过程分析,选择硬碰撞,运行检测。

基于检测结果,根据施工部署,模拟爬模、塔机、施工升降机和混凝土布料机同时存在的情况,进行全设备协同施工过程碰撞分析,得出可能发生碰撞的楼层、轴网、标高及三维视图,筛选出现场可消化的部分后剩下碰撞点,导出碰撞报告。针对可能存在的碰撞情况或设备两两之间安全距离过小的情况进行专项设计,保证大型设备在施工全过程中尤其是设备新安装和爬升时的安全运行。

5 结语

超高层建筑施工离不开爬模、塔机、施工升降机等大型设备,在面积有限的核心筒平面上合理布置施工机械并规划好设备间的协同作业是实现现场施工顺利进行的重要举措,本文结合了小面积核心筒的设备部署情况,考虑了各阶段施工需求,针对各类机械的协同配合进行专项设计,达到高质量、高效率施工的目的。

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