超高层核心筒液压爬模及布料机一体化施工技术
1 工程概况
杭州宝龙超高层项目位于杭州滨江高新区,为单栋八边形商务办公楼,地下2层,地上41层,总建筑面积达92 654m2,建筑高度达200m。
该工程采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。核心筒为剪力墙结构,墙体最大厚度为600mm。首层高8.2m,标准层高4.2m。核心筒混凝土结构以1层顶板面采用常规木模板体系进行施工,2~41层采用液压爬模施工,水平结构采用常规木模板散支散拼的方式进行施工。核心筒结构和钢结构协调同步“不等步攀升”组织流水施工。
2 施工难点分析
1)核心筒为八边形结构,且钢筋密集,导致墙柱转角施工难度大(见图1)。
2)核心筒外墙最大厚度达600mm,墙高4.2m,使模板支撑和加固困难。
3)核心筒整体高度达200m,且为异形变截面结构,增加模板垂直度控制难度。
4)在泵送过程中,由于压力大,混凝土会产生泌水、离析和堵塞等问题,而且采用C60高强度混凝土,黏性大,泵送尤为困难。
3 爬模施工技术
3.1 液压爬模施工流程
混凝土浇筑→绑扎钢筋→拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→模板清理,涂刷脱模剂→预埋件固定→合模→浇筑混凝土。
3.2 液压爬模机位布置及爬升
由于该工程爬模面积较大,为便于管理,将爬模平台进行分区施工,整体爬模系统分为15个区,共61榀爬模机位,可同时爬升,也可按施工进度流水作业,如图2所示。
整个爬模系统架体高15m,操作平台6层,上部2层为钢筋、混凝土操作层,中间2层为模板操作层,下部2层为爬模操作层。将达到一定强度(>15MPa)的剪力墙作为承载体,利用自身液压顶升系统和上、下2个防坠爬升器分别提升导轨和架体(模板与架体相对固定),实现架体与导轨互爬;利用悬挂滚轮装置实现模板水平进退
3.3 预埋件安装
1)待钢筋绑扎完毕后,利用记号笔在绑扎好的钢筋上找水平标高(本工程爬模预埋件的预埋标高为结构浇筑面下850mm),确定爬模中心线。然后进行分组,双预埋件为1组,间距为320mm,每个预埋件距中心点为(160±5)mm。
2)在预埋件中线向下25 mm处连接1根主筋,电焊拉结1根14~18螺纹钢筋(长度400mm左右),焊接完成后将预埋件放置在水平钢筋上,每2个预埋件为1组。
3)当预埋件放好后再利用水平尺进行校正,校正完成后对预埋件进行临时加固,在套管上方加焊1根,14~18螺纹钢筋(长400 mm左右),上、下夹着预埋套管,同时将任意1个预埋件两边加焊2根竖向同直径钢筋进行固定,确保加固焊接后不松动。
4)预埋件放置完成后,由专业厂家技术人员进行爬模预埋件检查。
3.4 预埋件标准层施工
标准层施工时,在钢模板上开设定位孔洞,将预埋件固定在钢模板上。爬升流程为:(1)第N次混凝土浇筑后爬模就位;(2)提升N层导轨至(N+1)层附墙装置;(3)爬模架体提升至(N+1)层附墙装置;(4)第(N+1)次混凝土浇筑后安装(N+2)层附墙装置;(5)提升(N+1)层导轨至(N+2)层;(6)将(N+1)层架体提升至(N+2)层。
4 液压爬模-布料机一体化施工技术
4.1 工作原理
通过对液压爬模系统架体进行改造,将布料机、爬模架体、钢结构底座、下支座等有效结合在一起(见图3),布料机底座固定在改造后的液压爬模平台上,使布料机随液压爬模一起爬升,使超高层混凝土泵送高效、快速进行
4.2 布料机安装及布置
首先在爬模系统上加固横梁,将布料机平台置于横梁上,然后通过塔式起重机将布料机置于平台上,利用高强螺栓将布料机与平台固定。
4.3 布料机平台设计及受力验算
结合现场爬模情况,平台截面尺寸为2 630mm×5 320mm,在平台下方短边方向设置2根型钢梁(型钢为Q345),长边方向设置3根型钢梁,保证平台安全性。布料机平台设计如图5所示。
项目采用HGY15布料机,自重为5.4t,平台自重3t,混凝土浇筑时冲击荷载取40kN,总荷载取124kN。通过有限元软件ABAQUS对布料机工作状况进行模拟计算,验证平台挠度、支座承载力是否合理。
平台变形云图如图6所示,平台支座反力云图如图7所示。由图6可知,平台最大变形为1.2mm,最大变形位置为型钢梁之间;由图7可知,平台支座最大反力为142.6kN。通过查阅GB 50017—2017《钢结构设计标准》
4.4 爬升注意事项
1)爬升前,检查布料机与工作平台之间的连接,确保螺栓无松动、脱落现象,禁止在平台上堆放其他无关材料,清理浇筑时残留的混凝土。
2)爬升时,布料机禁止工作,且布料机机臂需折叠收起,并拆除泵送管。同时,需派专人观察每榀爬模架是否同步,若发现不同步,则需停止爬升并找出原因。
4.5 布料机拆卸
待核心筒工程封顶后,需拆除布料机。拆除时,首先利用塔式起重机为布料机提供临时固定支撑,拆除布料机与平台之间的螺栓连接,然后利用塔式起重机将布料机吊至安全位置,最后进行平台与爬模系统拆除。
5 结语
1)通过改进爬模系统预埋件预埋方案,保证爬模爬升工作顺利进行,同时将钢模板垂直度误差控制在规范允许范围内。
2)通过设计布料机平台,将布料机底座与爬模系统有效结合在一起,操作简便、高效,减少布料机吊装工作量,节约成本,缩短工期,提高泵送效率且可重复用于其他类似项目。
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