西安环球贸易中心紧邻城市中轴线未央路, 与凤城五路交辉相映, 毗邻城市地铁2号线, 是集5A写字楼、超五星级豪华酒店、奢侈品大道及IMAX艺术中心为一体的大型商业综合体建筑 (见图1) 。本工程1号塔楼混凝土核心筒呈矩形, 地下3层, 地上62层, 结构总高度299.75m, 标准层高度为4.5m。矩形核心筒平面最大尺寸为21.8m×21.4m, 最小尺寸为20.3m×19.9m。综合核心筒特点, 从10层开始, 核心筒外侧拟采用SKE50液压自动爬升平台及定型大钢模板。因核心筒内梁板后施工, 整个核心筒划分为4个矩形井筒, 其中1个井筒内布置有塔式起重机, 该井筒采用SKE50液压自动爬升平台及定型大钢模板, 其余3个井筒拟采用SCP顶升大平台模架体系, 用于布置设备及机具。本工程所采用模板体系主要为: (1) 核心筒外侧采用液压自动爬模配定型大钢模板; (2) 核心筒内侧3个井筒采用SCP顶模大平台模架体系, 内置塔式起重机的井筒采用自动爬升模架体系。

根据本工程特点, 采用液压自动爬模可很好地适应核心筒外墙缩墙变化及外墙上的众多门洞;内部顶模大平台具有较高承载力, 为现场施工人员提供作业空间的同时, 为钢筋临时堆料、布料机、电焊机房及消防水箱等设备提供充足的放置空间。

本工程核心筒外侧采用SKE50液压自动爬模, 共32个机位 (共16个平台, 每个平台2个机位) ;内侧西南井筒 (3号井筒) 采用SKE50液压自动爬模, 共10个机位 (共5个平台, 每个平台2个机位) ;内侧其余3个井筒采用顶模平台系统, 共计12个机位。西北、东南顶模平台各布置1台混凝土布料机, 设置在顶模平台系统上, 东南顶模平台与2个双笼电梯进行对接。模架系统总平面布置如图2所示。

顶模及爬模系统共设6层平台, 如图3所示, 其中, +2层平台布置混凝土布料机。

核心筒外侧SKE50液压自爬体系配置有钢筋绑扎、混凝土浇筑、模板操作、液压操作及维修共5层工作平台, 采用固定扶梯相连, 在同一平面上, 平台间连成1条贯穿通道, 为施工带来极大方便, 保证施工操作安全。核心筒内侧SCP顶模大平台体系配置材料堆载、混凝土浇筑、模板操作、液压操作、维修及施工电梯对接共6层工作平台, 其中顶部有型钢组成的格栅网架, 具有较高的强度、刚度和空间稳定性, 能承受材料、设备、悬挂维护装置、模板荷载及所有施工活荷载。SKE50液压自爬体系与SCP顶模大平台体系在+2层、+1层及0层平台在同一平面贯通, 为施工提供更大的空间和便利。SKE50外侧架体可安装穿孔钢板网及钢格栅等外侧防护形成全封闭的工作空间和整体和谐美观的外侧防护。模架系统典型剖面如图4所示。

1) 核心筒施工高度及面积大本工程施工高度达300m, 为典型的超高层项目。单层竖向结构立模面积较大, 外墙立模面积约400m², 内墙立模面积约650m²。超高层项目施工在考虑经济性和功能性的同时, 需统筹考虑爬模平台及施工的配合和协调, 爬升过程的工序衔接及流水作业规划;对施工组织设计和设备配置及周转都有很高要求。

2) 核心筒平面结构有多次缩墙混凝土核心筒外墙在整个施工过程中有多达6次的缩墙, 最大缩墙尺寸为150mm;核心筒内墙也有多达4次的缩墙, 从最厚700mm墙体缩小至最薄300mm墙体, 累计缩墙厚度400mm。多次缩墙对平台系统和模板系统的组合变化带来较大挑战。

3) 门洞多且尺寸较大核心筒墙体存在较多洞口, 且洞口尺寸普遍较大, 由于楼层层高相对较高, 需要对布置在洞口位置的爬架采用特殊洞口方案。

4) 核心筒剪力墙内置型钢截面复杂且数量多

核心筒剪力墙外侧钢梁埋件较多, 伸臂桁架层牛腿覆盖面积大, 对爬架的布置造成较大影响, 需考虑爬架和平台有效规避埋件和伸臂桁架牛腿或采取相应措施。

5) 多套模板体系组合施工该工程外侧采用SKE50液压自动爬模, 内侧3个大井筒采用SCP顶模大平台用于重型机具及大荷载的堆放, 充分发挥2套系统各自优势, 为优化现场施工流水并提高现场施工效率, 将2套系统整体协同工作, 以加快施工进度, 缩短总体施工时间, 产生最大效益。

6) 施工设备交叉该整体施工方案需将布料机、消防养护水箱及焊机房等集成在顶模平台上, 且将施工电梯与顶模平台衔接, 并同时考虑与内筒动臂式塔式起重机的整体配合。外墙爬模需适应缩墙变化, 并为钢筋绑扎、混凝土浇筑、混凝土养护及修复提供全方位、安全可靠的施工平台及防护, 考虑现场施工机械的多样性及复杂性, 并且大量机具设备与爬升平台系统需要协同工作, 平台需在设计阶段考虑与机具设备的协同工作及作业交叉的问题。

根据结构本身特点及施工特点与难点, 核心筒模架施工时需满足以下条件。

1) 满足超高层施工自身全方位围护密实的安全性要求。

2) 满足核心筒沿竖向截面不断变化及筒层高变化的要求。

3) 满足加强层施工过程中方便剪力墙钢板安装的要求。

4) 满足施工过程中钢筋、临时设施的堆载要求。

5) 满足布料机随大平台同时液压顶升的要求。

6) 满足施工电梯可直达模板操作平台的要求。

7) 模板便于安装、拆卸及保证混凝土浇筑质量, 并保证周转次数。

8) 保证与其他配套设备的有效结合。

9) 满足经济适用的原则。

根据模板施工总体要求, 1号塔楼核心筒竖向结构先行施工, 内部水平构件 (梁板结构) 预留钢筋套筒或折弯钢筋进行后期二次施工, 模架体系施工的总体规划如下。

1) 核心筒外侧采用SKE50液压自动爬模配定型大钢模板。

2) 核心筒内侧带塔式起重机井筒采用SKE50液压自动爬模配定型大钢模板。

3) 核心筒内侧其余3个井筒采用SCP顶模大平台。

4) 混凝土布料机直接安装在SCP顶模大平台+2层平台上, 随顶模整体上升, 避免施工过程中反复吊装。

5) 施工电梯运行至SCP顶模平台-2层或-3层平台后直接进入各层作业面。

爬升规划原则为外侧优先进行爬升。拟按照以下区段进行规划:首先爬升区段1, 2 (可同时进行爬升或分区段分别爬升) ;区段1, 2爬升完成后再进行区段3的爬升, 区段1, 2, 3可分2个作业班组同时进行爬升。

施工过程中应严格控制外加施工活荷载, 活荷载的控制同时受控于各层平台的允许活荷载值和单个机位允许的总活荷载值, 其中各层平台的活荷载限值、单机位活荷载限值如下。

1) 核心筒外SKE50自爬体系 中间平台 (PT-1/PT-2) 活荷载限值1.2t (0.6t/机位) ;角部平台 (PT-3/PT-4) 活荷载限值0.8t (0.4t/机位) 且角部1.8m范围内仅用作人行通道, 禁止堆载, 平台布置如图6所示。

2) 核心筒内SKE50自爬体系 平台 (IPT-5/IPT-6/IPT-7) 活荷载限值1.2t (0.6t/SKE50机位) 。

3) 核心筒内SCP顶模大平台体系 SCP1与SCP4因格栅钢架上设计安装有布料机, 活荷载限值25t;SCP2设计安装6t的消防水箱, 活荷载限值40t。

1) 核心筒外SKE50自爬体系 所有平台都禁止堆放物料, 活荷载限值0.2t (0.1t/机位) 。

2) 核心筒内SKE50自爬体系 所有平台都禁止堆放物料, 活荷载限值0.2t (0.1t/机位) 。

3) 核心筒内SCP顶模大平台体系 SCP1与SCP4因格栅钢架上设计安装有布料机, 爬升状态活荷载限值15t;SCP2设计安装6t的消防水箱, 爬升状态活荷载限值20t。

本文介绍西安环球贸易中心1号塔楼核心筒模架体系综合施工技术;顶升平台模架系统及爬模系统总体配置, 模架体系爬升施工技术及模架体系的平面组成和立面组成进行详细介绍;对模架体系工作状态及爬升状态下施工活荷载控制等。本工程采用的大平台顶模系统与液压自动爬模系统, 具有施工工期短、施工效率高、模块化组装、重复性利用等优点, 在超高层核心筒施工中具有显著的优越性。