电动爬升筒模在超高层建筑电梯井道施工中的应用.pdf

202310Building Construction2022电动爬升筒模在超高层建筑电梯井道施工中的应用宋自杰 杨万锋 包恩刚上海建工七建集团有限公司 上海 200050摘要：为尽可能避免传统高层建筑电梯井道结构施工过程中安全隐患较多的问题，针对高层建筑中电梯井道结构施工特点，研发了电动爬升筒模施工工艺。新工艺具有工具化程度高，有效节省周转材料的投入，并且大大减少了安全隐患。结合案例工程，重点介绍了电动爬升筒模的构造及其施工的工艺原理及流程，并总结了工程中所发现的新工艺的优势和特点，以期为类似工程的施工提供借鉴。关键词：超高层建筑；电梯井道；电动爬升筒模；工具化中图分类号：TU312 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-2022-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.023Application of Electric Climbing Cylinder Formwork in Construction of Elevator Shafts of Super High-rise BuildingsSONG Zijie YANG Wanfeng BAO EngangShanghai Construction No.7(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200050,ChinaAbstract:To avoid as much safety hazards as possible during the construction of traditional elevator shaft structures in high-rise buildings,an electric climbing cylinder formwork construction process is developed based on the construction characteristics of elevator shaft structures in high-rise buildings.The new process has a high degree of tooling,effectively saving the investment of turnover materials,and greatly reducing safety hazards.Combining with a case engineering,the construction of the electric climbing cylinder formwork and its construction process principle and process are focused on,and the advantages and characteristics of the new technology discovered in the project are summarized to provide reference for the construction of similar projects.Keywords:super high-rise building;elevator shaft;electric climbing cylinder formwork;tooling井内模板体系，具有施工方便、刚度大、整体性好、安全性高、无需搭设脚手架、电梯井道结构施工成品质量好等特点，取得了良好的实施效果2。1 工程概况案例工程地下3层，塔楼地上30层，建筑高度160 m，标准层层高4.5 m，非标准层层高5.4 m，结构形式为钢框架-核心筒结构。塔楼核心筒内设置12个电梯井道，核心筒内电梯井道位置如图1所示。其中，1#、12#电梯井道结构施工的内模选用电动爬升筒模系统，电动爬升筒模从2层结构施工时开始安装，施工至屋面机房的下1层。1#电梯井剪力墙厚度分别为800、300、300 mm，12#电梯井剪力墙厚度处分别为800、400、300 mm。电梯井道111层混凝土强度等级为C60，1222层混凝土强度等级为C50，2230层混凝土强度等级为C40。3 0003 0001#2 8002 80012#图1 核心筒电梯井道平面位置示意由于城市建设的快速发展，高层、超高层建筑的建造日益增多。而高层及超高层建筑为满足使用中用户上下楼层的垂直运输需求，需在建筑内设置众多的电梯井井道。高层、超高层建筑电梯井一般为现浇钢筋混凝土筒体结构。该类结构施工的关键是确定模板脚手架体系，模板脚手架体系的选择不仅直接影响项目的施工进度，而且还影响到结构施工阶段的安全、电梯井道的施工质量等。通常在电梯井筒体结构施工中，有采用常规扣件式钢管脚手架和传统木模板或根据井道定制相应尺寸的筒子模或液压爬模体系等进行施工的工艺，这些施工工艺或方法各有优缺点1。结合案例工程的建筑结构特点、进度要求、工况要求、经济成本等因素，确定了采用新型的电动爬升筒模系统施工部分电梯井道的方案。该模板体系是一种新型电梯基金项目：上海建工集团股份有限公司科研项目课题（21JCSF-17）。作者简介：宋自杰（1980），男，本科，高级工程师。通信地址：上海市长宁区武夷路150号（200050）。电子邮箱：收稿日期：2023-03-27模 板 与 脚 手 架FORMWORK&SCAFFOLD建筑施工第45卷第10期20232 电动爬升筒模系统构造及选型2.1 工艺原理电动爬升筒模系统主要由2大部分构成：第1部分为提升系统，第2部分为模板系统。其中，提升系统由爬升机构、防坠器、陀螺仪等设备组成。爬升机构为提供动力的装置，由电机、蜗轮蜗杆减速机、齿轮、齿条、工作承重梁、爬升支承梁、施工平台和导向架等组成，主要承受和传递竖向荷载。模板系统由铝模板、背楞、对拉螺栓等组成。电动爬升筒模系统爬升主要利用装在爬升架上的主电机正反转，从而实现上层爬升架和底部爬升架的交替爬升功能3。电动爬升筒模系统脱模主要在4个立柱内布置滑动型材，通过滑动调节，带动模板四周框架的放大与收缩。按动收放电机按钮转动角柱丝杆，4个角柱可同时转动或交替转动，使内模角柱和单元模板收缩到最小位置，达到脱模要求。2.2 电动爬升筒模系统设计选型根据电梯井道的宽度、楼层的层高等信息，通过深化施工设计、优化设计图，确定底座和龙骨的长度、立柱的长度及电梯井门洞的大小、位置等。2个电梯井道均采用2节筒模拼接而成，上、下筒模高度均为2.4 m，筒模总高度4.8 m。电动爬升筒模系统井道模板采用厚4.5 mm铝模板，铝模板最大宽度为500 mm、高4 800 mm。施工4.5 m标准层时，铝模板下面下沉150 mm，上面伸出150 mm；施工5.4 m避难层时，加高的0.9 m在现场使用木模加固与电梯井筒模结合施工，也可上部增设0.9 m的铝模板，一次性浇筑完成。模板拼接平面布置如图2所示。1#电梯井道12#电梯井道图2 模板拼接平面布置示意模板固定对拉螺栓竖向间距同加固件布置，水平间距布置如图3所示，除靠近立柱以外的对拉螺栓距离端部350 mm以外，其余对拉螺栓可根据现场实际情况调整相应间距。电动爬升筒模系统需在每个标准层施工段预埋2层定位小盒，每层4个定位小盒，用于安放脚爪，上下2层间距为1.2 m。1#电梯井道12#电梯井道图3 加固件平面布置示意3 电动爬升筒模系统施工流程及施工工艺3.1 施工流程拼装电动爬升筒模电梯门洞开设吊装就位绑扎电梯井道剪力墙钢筋电动爬升筒模提升就位校正并合外模固定模板及预埋定位小盒检查验收浇筑电梯井道剪力墙混凝土拆除外模、脱内模先提升筒模至N1层（混凝土强度达到10 MPa时）涂刷涂膜剂下降筒模至N层绑扎N1层电梯井道剪力墙钢筋进行下一循环施工43.2 电动爬升筒模系统单元组装在电动爬升筒模吊装前，将筒体四周模板清理干净，用滚筒将搅拌均匀的脱模剂涂刷到模板表面，并保持不流淌，同时吊装前需确认预埋定位小盒支承筒模处混凝土的强度不得小于10 MPa。假如在第N层开始使用电动爬升模板，则须在第N1层时预埋爪臂支点的预埋定位小盒，定位小盒的尺寸为229 mm104 mm90 mm，定位小盒位置根据铝模板高度、楼层层高计算确定。为满足爪臂爬升要求，定位小盒最小进深需达到100 mm。吊装时先启动电源，启动立柱电机带动角柱丝杆快速转动，使电动爬升筒模收缩至最小，然后用起重设备将电动爬升筒模吊至相应的井道内，并使电动爬升筒模爪臂落入下层预埋定位小盒内，调整爪臂螺栓调节水平，安装上层预埋定位小盒，并将模板调整至浇筑位置。安装好脚杯、套管后，安装外模板并用加固件进行加固。考虑到预埋定位小盒由于混凝土浇筑等外界因素影响会出现一定的误差，待电动爬升筒模吊装就位后，启动快速电机转动角柱丝杆，将内筒模板和角柱调至同一平面。电动爬升筒模就位后效果如图4所示。电动爬升筒模吊装就位后采用垂直水准仪进行垂直度观测，对垂直度不满足要求的情况，采用专用把手调节螺杆，直至垂直度满足相应的要求，然后固定本层的预埋定位小盒。同时检查电动爬升筒模四周与混凝土表面的密实度，若与第N层交接处混凝土面有空隙，采用海绵条进行粘贴或使用发泡剂填密，防止混凝土浇筑时漏浆。最后将四周中间部位的压板收紧，使电动爬升筒模筒体与底座牢宋自杰、杨万锋、包恩刚:电动爬升筒模在超高层建筑电梯井道施工中的应用202310Building Construction2024图4 电动爬升筒模吊装就位照片固固定。3.3 电梯井道外模安装电梯井道外模可采用普通木胶合板或半框模等定型化模板，内外模间采用对拉螺栓固定，对拉螺栓间距根据模板加固体系计算确定。案例项目对拉螺杆间距500 mm，靠近立柱一边的第1排对拉螺栓距离端部350 mm。电梯井井道内外合模后采用铅垂仪复检内外模板的垂直度，并对墙体截面尺寸进行测量复核。3.4 电梯井道混凝土浇筑浇筑混凝土前检查确认电梯井筒模板覆盖严密，检查对拉螺栓是否有漏穿及螺母未拧紧的现象，保证措施得当，检查无误后方可浇筑混凝土。禁止浇筑过程中污染爬升筒模及配件，若有混凝土散落，及时安排人员清理干净。浇筑混凝土应严格按照技术交底执行，指派专人进行看模。杜绝出现过振、回振，伤及模板、穿墙螺杆、预埋定位小盒等现象。混凝土浇筑应周圈分层间隔浇筑。3.5 电动爬升筒模脱模及爬升当电梯井道混凝土达到拆模强度后，立即松动螺帽，拔出穿墙螺杆，拆除加固件。按动电机按钮转动角柱丝杆，4个角柱可同时转动或交替转动，使内模角柱和单元模板收缩到最小位置。待浇筑混凝土强度达到10 MPa，启动提升电机使内筒垂直、平稳地提升，先提升操作平台，使操作平台提升至底部预埋小盒上方500 mm处，再启动主电机将上层爬升架提升上一层预埋定位小盒处，然后将底层爬升架提升至上一层的预埋定位小盒处，依次摁升上层爬升架与底层爬升架再进行一次爬升，使电动爬升筒模完成爬升。爬升完成后调整爪臂螺栓来调节爬升筒模水平并进行固定。爬升筒模固定完成后清理爬升筒模内筒表面混凝土残渣，刷脱模剂，安装预埋定位小盒，转动角柱丝杆，扩大内筒至同一截面，进行下一道工序施工。3.6 电动爬升筒模拆除待顶层电梯井道混凝土浇筑完成后，且混凝土强度达到1.2 MPa时，首先拆除侧模板，松开对拉螺栓螺母，将外模板卡具拆除，外模板拆除完成后，取出所有对拉螺栓，用快速扳手交替转动4个丝杆，将电动爬升个筒模收缩至最小位置。收模前应认真清理流渗、洒落在夹具、角柱、角柱丝杆、螺母等构件上面的混凝土灰浆，避免强行收模造成构件损坏。收模完成后拆除电动爬升筒模的构配件，拆卸的构配件应及时清理，清理后的配件分类放置，不得依靠模板及支撑件堆放。电动爬升筒模拆卸时，电梯井道内筒模提升系统和内筒模板分开拆除，先用起重设备将电梯井道内筒模板吊出电梯井道放置在指定的区域进行拆卸，再用起重设备将电梯井道内筒提升系统吊出电梯井道，放置在指定的区域进行拆卸。4 关键技术要点1）电动爬升筒模应由专人进行配板设计，绘制配板放样图并进行编号。2）模板及其支撑系统均应落在实处。不得有“虚角”出现，并由专人负责检查。3）剪力墙根部模板应加垫木和导模，防止混凝土浆流出造成“烂根”等质量缺陷。4）为防止混凝土在凝固过程中与模板黏结，影响脱模，在前一次混凝土浇筑完成脱模后，应在清理过的模板表面涂刷脱模剂，对脱模剂的基本要求是：不黏结、易脱落、不污墙，易清理，无害于人体，不腐蚀模板。5）在靠近模板处进行电焊施工时，在电焊施工处的模板应用铁皮隔开，防止焊火烧坏模板。6）在电动爬升筒模系统中爬升架上带有操作平台，操作平台可以上下升降，方便工人调整模板和紧固对拉螺杆。工人在操作平台施工时需要穿戴安全帽、防滑鞋，并佩戴安全带，保证人员施工安全。7）外模调整后电筒爬升筒模顶部加盖板，避免浇筑时混凝土或人员坠落，同时防止雨水进入角柱。8）在基础预埋时，应根据控制轴线将电梯井道位置正确定位。9）每爬升1层，根据楼层轴线及时校正电梯井道与轴线位置，若发现偏差及应时校正，每层的垂直度偏差不得超过2 mm。10）在第1层施工完后，将高程点引入楼层内，正确标记好1 m控制线，以后每层用校正好的钢卷尺传递到施工层，并加以复核。11）在剪力墙竖向钢筋绑扎前对预埋定位小盒进行放线定位，避免剪力墙主筋碰预埋定位小盒。（下转第2040页）宋自杰、杨万锋、包恩刚:电动爬升筒模在超高层建筑电梯井道施工中的应用202310Building Construction204011万元左右，具有较好的经济效益。7 结语本施工技术中采用带滑槽的预埋钢片同焊接了钢片的钢管相互卡扣组成新型连墙件，回收利用现场边角料用于制作新型连墙件构件，结构构件拆卸方便且能重复利用，减少了资源的浪费，减少了材料制作成本，结构承载力高、稳定性强，使脚手架施工始终处于受控状态，施工简单便捷，减少了人工，提高了施工效率，缩短了施工工期，避免了外脚手架安全隐患甚至事故以及因连墙洞修补不善而产生大量外墙渗漏隐患，提高了施工的安全和质量。工程实践表明，新型连墙件施工方便，安全性、稳定性满足规范要求，工程施工以来，未发生因连墙件问题引起的倒塌现象。施工过程中避免了资源浪费，节约了工程造价，得到了业主与监理的一致好评。该工艺在保证安全、质量的前提下，加快了施工进度，大大减少了施工成本，使用效果好，具有较好的应用前景。外脚手架新型连墙件安装施工技术克服了传统外脚手架连墙件的技术缺蔡历颖、童福越、李龙:外脚手架新型连墙件安装施工技术研究陷，节省了人力成本、材料损耗费用，有效控制了传统技术造成的外墙渗漏风险，符合绿色施工管理理念，具有良好的社会、环保效益和推广价值。1 袁雄飞,姚纪平,韩永利,等.既有建筑外装修改造及外保温施工脚 手架搭设施工技术J.建筑施工,2014,36(11):1262-1264.2 陈江.预埋塑料套管新型外架连墙件在工程中的应用J.建筑施工,2022,44(2):323-325.3 陈小俊.新型外脚手架连墙件的开发应用J.建筑技术,2011,42(8):714-717.4 王震.超高楼层外脚手架连墙件连接方法的研究J.江苏建筑,2021(增刊2):34-36.5 兰俊贵,王华成.作业脚手架连墙件固定方法的创新J.建筑工人,2020,41(10):25-27.6 刘洋,庞涛,刘鑫.外脚手架连墙件施工现状与创新应用J.江苏建 材,2019(增刊1):89-91.7 高苏,邵海元,汤金华.脚手架连墙件施工现状及创新工艺研究J.工程与建设,2015,29(6):850-852.（上接第2024页）5 效益分析与传统的电梯井道施工相比，使用电动爬升筒模施工电梯井道，避免了井道内搭拆脚手架的工序，有效节约了周转材料及人工投入。使用电动爬升筒模施工电梯井道，每个电梯井道内外模拆、升、安装只需要2人30 min，而使用传统施工工艺至少需要23 d，大大提高了工效，有效缩短了施工工期。同型号的电梯井道内模制作完成后可以连续施工50层以上才需要更换模板，骨架可以周转使用50次以上，传统的木胶合板需每810层更换1次模板，新模板降低了材料的损耗，有效节约了材料费用。6 结语电动爬升筒模施工技术的应用，是对传统的电梯井道模板施工工艺的一项创新。电动爬升筒模施工技术解决了传统电梯井道施工时逐层搭设钢管脚手架操作平台占用材料大、施工烦琐、材料浪费严重、带有极大安全隐患的难题。这种施工技术不仅增加了模板的周转使用率，降低了模板的损耗率，还大大节约了用工费用，有效提高了工效。电动爬升筒模施工便捷，且定型化程度高，是一种高效节能环保的模板支撑系统。电动爬升筒模整体性好、刚度大、表面平整，显著提高了电梯井道混凝土井壁的表面的平整度和垂直度。通过背景工程的应用验证，该技术在超高层施工中具有造价低、工效高、施工安全性高等特点，总结的经验可为类似的超高层工程施工提供借鉴5。1 邹黎阳,王健,赵宝春.高层建筑自升式电梯井筒模施工技术J.施 工技术,1997,26(7):15-16.2 钱艺柏,丁海凌.超高层建筑电梯井自爬升筒模施工技术J.建筑施 工,2002,24(3):204-205.3 陈小俊.自爬升内筒模在高层建筑中的应用J.建筑技术,2008,39(7):538-539.4 顾刚,马云,薛吉运.上海国金中心塔楼筒子模施工技术J.建筑施 工,2009,31(7):556-558.5 赵文超.超高层自爬升电梯井模架的应用与创新J.建筑施工,2021,43(8):1545-1547.