超高层消防电梯无脚手架分段安装关键施工技术
0 引言
超高层塔楼消防电梯传统做法为塔楼主体结构、井道二次结构及电梯机房结构全部完成后,进行消防电梯的安装工作,待消防电梯验收备案后拆除塔楼外立面施工电梯、封闭幕墙及精装收尾等,整个过程耗时过长,不利于大型综合体建筑裙楼商业的提前开放。因此综合考虑结构施工及消防电梯安装特点与影响因素,提出消防电梯提前插入、无脚手架分段安装的施工方法,从而缩短消防电梯安装时间
1 设计概况
重庆来福士广场项目T4N塔楼地下3层、裙楼6层、地上68层,总高度368m(含地下室),结构形式为带腰桁架和巨柱外框架+核心筒+混合伸臂(连接核心筒角部和巨柱)的结构体系。核心筒设有2部酒店区域消防电梯,停靠楼层为B3~65层,井道宽2.7m、深3.4m、高363m,电梯采用独立单井道。电梯额定载重量为3 600kg,额定速度6m/s。
2 无脚手架分段施工原理
2.1 消防电梯提前插入分段施工
高度>300m的塔楼,传统做法是井道移交后消防电梯安装工期约6个月,为确保大型综合体塔楼外立面及时封闭,裙楼商业及时开业,特在消防电梯机房底板施工完成后,根据井道二次结构施工进度,选择相应的避难层作为分段层,提前插入消防电梯进行安装,分段施工流程如图1所示。
由于消防电梯井道贯通整个塔楼,井道垂直度存在一定施工误差,为确保电梯导轨的垂直度及厅门位置一致性,电梯井道放线应待顶部机房结构底板施工完成后,从机房底板放通线至基坑底部,以保证上下分段施工样线的统一性。
2.2 分段层临时样板平台施工
针对传统施工方法的弊端,结合电梯分段安装方法,提出分段层临时样板平台施工技术及设计临时物料起吊设备,如图2所示。即在井道分段硬质防护下层安装临时物料起吊钢梁、中间样板平台及卷扬机,卷扬机固定在井道外侧混凝土结构楼板处,主要用于井道内导轨等配件的吊装;临时物料起吊钢梁通过化学锚栓固定在两侧剪力墙上,并在钢梁中部安装卷扬机吊钩;中间样板平台开孔根据机房底板通线进行确定,样板平台承载钢梁通过前期结构预留洞固定于结构楼板处,钢梁下部设有M27吊环作为专用安装提升平台钢丝绳固定点,平台面板采用5mm厚花纹钢板,与下部钢梁焊接固定,防止平台板移位影响样线。
2.3 无脚手架专用安装提升平台施工
该平台根据不同井道尺寸定制成品,平台由专用曳引机、制动装置、安全钳、承力钢梁、平台板、导靴、防护栏杆组成,并配有1根提升钢丝绳及二次保护钢丝绳(见图3)。工作平台栏杆高0.9~1.1m,平台上方最多允许2人同时操作,此平台类似于正常轿厢顶部平台,平台内操纵施工无须配置生命线。电梯厅门未封闭前,为防止井道内操作人员发生物体打击,特在平台顶部增加人字形盖板防护。提升平台安全防坠落装置具有安全钳与制动装置双重独立保护,确保平台使用安全。
3 消防电梯无脚手架分段安装技术
3.1 施工流程
超高层消防电梯无脚手架分段安装施工流程:分段施工优化分析→电梯机房底板放通线→分段层处硬质防护及防水隔断施工→分段层处中间样板平台及临时承重钢梁安装→无脚手架专用安装提升平台起重设备安装及调试→电梯底坑爬梯及第1圈导轨安装→无脚手架专用安装提升平台安装→分段层以下导轨、厅门及井道线槽安装→分段层临时承重钢梁及中间样板平台转移至电梯机房内→分段层以上导轨、厅门及井道线槽安装→机房主机、限速器、控制柜、线缆等构配件安装→轿厢架及配重安装→无脚手架专用提升安装平台拆除→慢车调试、轿厢拼装、井道电缆施工、快车调试等。
3.2 消防电梯分段优化及施工
3.2.1 分段施工优化分析
1)加快电梯机房底板结构施工进度。电梯机房底板需根据电梯深化图纸留设洞口,综合考虑消防电梯贯穿井道垂直度偏差,为确保上下分段施工导轨平整度,特在机房底板放设通线,同时作为分段层中间样板平台的开洞依据,如图4所示。
2)根据井道二次结构施工情况确定分段层位置。井道二次结构、孔眼封堵及厅门截水措施的施工进度决定井道是否具备安装条件。
3)综合考虑分段层以下电梯安装进度,优化分段层以上二次结构施工组织,避免上下分段楼层差虽过大,加大资源投入。
3.2.2 分段层处硬质防护及防水隔断施工
1)电梯井道内2道水平硬质隔断采用间距900mm的3I16制作。工字钢采用普通钢管沿纵横向按450mm间距布置,钢管间采用扣件连接,钢管上方满铺2层15mm厚木模板,下层模板采用14号铁丝与钢管绑扎固定。
2)同时,每层电梯门洞处及合用前室周边均砌筑200mm高、200mm宽挡水坎。同时在水平硬质防护模板上方施工卷材以防水,即在模板上铺设防水卷材,卷材上方设砂浆保护层,砂浆保护层兼作找坡层,靠楼板方向找坡,坡度3%,并及时清理积水,靠近剪力墙一侧防水卷材应上翻≥100mm。为确保防水效果,特在水泥砂浆保护层上方满盖1层彩条布,沿井道四周采用水泥砂浆抹100mm宽倒角固定彩条布,具体做法如图6所示。
3.2.3 中间样板平台及临时物料起吊钢梁安装
1)分段中间样板平台搭设前需从下层搭设型钢悬挑操作架,操作架上部满绑双层钢跳板,为中间样板平台钢梁提供操作面。
2)中间样板平台施工前应根据专用安装平台及人员荷载进行设计复核,主承力钢梁采用H型钢,次钢梁采用槽钢,面板采用5mm厚花纹钢板,H型钢与槽钢通过若干锚栓相连,面板与槽钢通过焊接方式固定。中间次钢梁下部焊接2个M27吊环作为专用安装提升平台钢丝绳的固定点。
3)平台主承力钢梁一端固定于楼板上,另一端固定在对重侧剪力墙预留孔洞内,做好侧边封闭。样板平台应根据设计计算确定限载质量,严禁超载使型钢变形。同时在平跳板上根据通线位置留设控制线孔洞。
4)样板平台安装固定完成后,临时物料起吊钢梁支撑架通过M16膨胀螺栓与井道两侧剪力墙固定,钢梁通过4M14螺栓与支撑架拧紧固定。同时在起吊钢梁下方焊接吊耳,作为卷扬机的起吊支撑点。
3.3 专用安装提升平台起重设备安装调试
3.3.1 平台起重设备拉力测试
1)提升平台起重设备定载为2 000kg,主要用于载人提升,为确保后期正式使用时起重设备安全可靠,需采用测力计测试载重钢梁和起吊设备,测试需满足40kN荷载要求。
2)拉力测试钢丝绳一端悬挂在中间样板平台主承力梁吊环上,另一端悬挂于TIRAK起吊设备上,并在起吊设备下端依次连接测试链条、测力仪器及井道后壁固定测试支架;然后开动起吊设备,荷载为40kN时,检查吊环、测试支架及其他设备有无变形。
3.3.2 电梯底坑爬梯及第1圈导轨安装
1)施工准备清洁第1,2节轿厢和对重导轨。过程中需保留导轨编号,并将连接导板1预装在导轨端头,将垫片2安装在校导尺3上,根据不同导轨尺寸安装垫片,如图7所示。
2)安装完井道墙面上底坑爬梯后,从底坑搭设脚手架平台,并根据定位样线安装轿厢及对重导轨支架,如图8所示。
3)利用脚手架平台,安装井道第1圈轿厢导轨及对重导轨,并根据定位样线采用校导尺调校完成,如图9所示。
3.3.3 无脚手架专用安装提升平台安装
1)安装流程专用安装提升平台运至楼层→导向轮与提升平台起重机绕绳→起重钢丝绳另一端固定至中间样板平台型钢吊环处→安全钢丝绳穿入制动装置→安全钢丝绳另一端固定至样板平台另一吊环处。
2)将提升平台运至底坑脚手架平台对应楼层内,并在井道后壁脚手架以上4m处安装吊装用挂件,然后悬挂吊装葫芦,移动特制平台缓慢吊入井道内,如图10所示。
3)该平台在2列轿厢导轨上运行,配置1根提升钢丝绳、1根二次保护钢丝绳及安全钳,防止起吊钢丝绳失效时工作平台坠落。同时平台上最多2人同时操作,为防止厅门未封闭状态下井道发生落物,特在平台顶部焊接人字形钢盖板防护
3.4 消防电梯施工
3.4.1 分段层以下楼层施工
1)利用专用安装提升平台向上驱动工作平台安装分段层以下的导轨支架及导轨,其中导轨采用独立设置于分段层处的临时物料起吊设备进行提升,导轨支架和导轨安装同时进行,安装流程为吊装1列导轨时,调校完成1列导轨,吊装和调校导轨同时进行。
2)第1阶段导轨安装完成后,利用专用安装提升平台安装第1阶段的厅门部件设备,由上向下依次安装,安装厅门设备前需提供对应楼层的标高控制线及数据。
3.4.2 分段层以上楼层施工
[3,4]
1)将专用安装提升平台回落至底坑处脚手架平台上,脱开起重钢丝绳及安全钢丝绳,提升平台起重设备及制动装置。
2)将分段层临时物料起吊钢梁拆除转移安装至电梯机房剪力墙侧壁,此后拆除中间样板平台面板,利用卷扬机将提升平台起重钢丝绳及安全钢丝绳收至分段层内,随样板平台钢梁一同拆除。
3)利用电梯机房吊钩梁预埋吊钩作为提升平台钢丝绳固定点,并重新下放钢丝绳与提升平台连接固定。
4)分段层以上导轨、厅门及井道线槽安装方法同分段层以下。
5)此后安装机房主机、限速器、控制柜、线缆等构配件,安装完成后拆除无脚手架专用提升平台。再进行轿厢架、绕绳、对重、轿厢拼装、井道电气等施工及调试工作。
4 质量安全保证措施
4.1 质量保证措施
1)分段施工时,铅垂控制线应从机房底板放样,并严格检查中间样板平台的样线开洞情况,实时关注铅垂控制线,在适当数量的不同楼层检查控制尺寸。
2)轿厢导轨安装前应按编号顺序进行操作,其次检查导轨支架、结合板、分隔梁和支柱上的螺钉、螺母、膨胀螺栓是否紧固,导轨是否生锈等。
3)导轨安装时,需使用校导尺检查2根导轨的相对位置及到2根垂线的位置关系。从导轨顶面到对面导轨顶面水平线上300mm处,误差控制在1mm内。检查导轨间的相对位置,确保校导尺样线距离误差控制在±0.5mm,平行度偏差每300mm允许最大偏差1mm。其次导轨安装后需检查结合点垂直度及导轨与顶丝间距,正常间隙为8mm。
4)使用专用安装提升平台的起重设备前,应进行拉力测试,待验收合格后可安装至提升平台上,以确保平台使用安全。
5)轿厢拼装根据零部件等级及安装顺序指导现场安装,检查导靴、安全钳是否调节完成。
6)临时物料起吊钢梁应根据导轨及其他构配件的重量进行设计,钢梁与钢支架间连接螺栓的数量及扭矩应符合要求。
7)中间样板平台的型材及面积需根据专用安装提升平台及操作荷载进行设计,安装时应确保分段处中间样板平台侧面的洞口封闭。
8)安全保护装置安装应固定可靠,不得焊接固定,各种安全保护开关需全数检查验收有效。
4.2 安全保证措施
1)电梯安装工需持有特种作业人员操作证方可上岗操作。
2)专用安装提升平台需设置制动装置及安全钳2道防坠措施,制动装置需在中间样板平台上设置专用吊钩,用于安全防坠。
3)专用安装提升平台顶部需设置≥900mm高的栏杆,确保平台上人员操作的安全性。为防止厅门未封闭状态下井道发生落物,特在平台顶部焊接人字形钢盖板防护。
4)中间样板平台应进行20kN的限载设定,确保使用样板平台时不发生变形。
5)井道内操作需系安全带,不得向下抛物,并防止工具等物件从缝隙中掉落。
6)井道内施工需有足够的照明灯,保持足够亮度,照明电源电压为36V。
7)各种安全开关、限位开关,需经模拟动作试验无误后才可送电。
8)检查线路、换接端时尽量做到不带电,带电作业时要有专人监护。通电电器接线端裸露处禁止使用没有绝缘柄的工具。
5 结语
为加快重庆来福士广场超高层消防电梯的安装速度,确保塔楼施工电梯的拆除和外立面幕墙及时封闭,综合考虑结构施工及消防电梯的特点与影响因素,提出消防电梯提前插入、分段安装施工方法,通过研究消防电梯分段安装的施工工艺,配合使用无脚手架专用安装提升平台,结合传统消防电梯安装实践,使超高层消防电梯分段安装的施工质量及安全处于可控范围。
[2]李勇.无脚手架电梯自导式安装施工工艺[J].安装,2012(12):33-35.
[3]钱海军.电梯无脚手架安装工艺及安全风险防范[J].建筑机械化,2015,36(10):77-80.
[4]邵永青.电梯无脚手架安装工艺探讨及优化[J].中国新技术新产品,2013(21):70-71.