南宁华润中心东写字楼位于南宁市青秀区东盟商务区核心区域, 用地面积约7 154m², 总建筑面积约27.7万m², 建筑高度约为403m, 其中地下3层, 地上86层。

在56~60F, 南侧剪力墙为斜墙, 墙厚600mm, 斜度为7.8°, 向北收缩达3 000mm。在61F, 该剪力墙又变为垂直向上 (见图1) 。斜墙内缩不利于顶模体系的爬升, 给施工带来巨大困难, 模架体系如何实现在斜墙上爬升是一大难点。

与常规的核心筒垂直墙体施工相比, 斜墙施工出现了诸多难点: (1) 墙体厚度达600mm, 内侧模板支撑系统设置难度大; (2) 斜墙倾斜7.8°, 混凝土浇筑时墙体角度控制及墙体防倒塌难度大; (3) 整个核心筒筒体经过5层斜墙后, 内缩较大, 顶模系统设计和拆改难度大; (4) 倾斜的墙体造成两侧外立面呈直角梯形, 模板体系加固和模架爬升难度大。

应对措施如下: (1) 顶模系统采用内顶外爬的设计理念, 拆改方便, 顶升灵活; (2) 斜墙模板采用“钢模+木模”进行施工, 即外墙采用爬模施工, 内墙结合木模板施工; (3) 斜墙爬模分块设计时, 拆改方便, 可根据斜墙角度进行调整爬升, 实现爬模在斜墙的爬升; (4) “直角梯形”外墙爬模分块布置, 随斜墙向北内缩而向北斜爬。

结合核心筒剪力墙的布置和收缩情况, 整个顶模系统按照内顶外爬思路进行设计:各大筒采用顶模系统, 且互相独立, 每个筒布置4~6个千斤顶;小筒及外侧剪力墙采用爬模系统, 按照后期拆改进行分块布置, 每块爬模长度为2.5~4.5m, 各布置2~3个锚固装置 (见图2) 。

整套全新顶模平台体系以预埋直径90mm爬升锥为受力点, 固定上、下构架支撑作为主塔顶升支撑平台, 采用低吨位油缸实现个体、组合、整体等灵活顶升方式的智能顶升平台体系, 与国内现有的顶模平台受力情况和工作原理完全不同。

本次斜墙从56~60F整个4~6号筒向北收缩3 000mm, 核心筒尺寸的缩小, 需要调整4~6号内筒顶模, 才能保证顶模系统的顺利爬升。调整方式是将4~6号内筒3 000mm范围拆除掉。

4~6号筒设计理念:尺寸为9 000mm×12 000mm, 各布置6组机位, 其中12 000mm分为9 000mm+3 000mm 2个平台, 9 000mm平台布置4组机位, 3 000mm平台布置2组机位, 施工到斜墙时, 把多余的3 000mm平台及其2个机位整体拆除掉, 即由6个机位变为4个机位。因此, 4~6内筒顶模设计时, 3 000mm平台和9 000mm平台从上到下完全断开设计, 采用高强螺栓连接, 便于后期拆除, 如图3所示。

从图3可以看出, 斜墙外侧布置7块爬模, 为了适应斜墙的内缩, 两侧大约3 000mm宽位置, 各布置1块小爬模 (5a, 10a) 。为便于爬模高空拆改, 爬模设计时可按照Lv+1和Lv+2平台、钢模板、导轨、Lv0和Lv-1和Lv-2平台进行分块一次吊装, 每块爬模只需吊装4次即可完成安装或拆除。拆改方便简单, 模架构件之间多采用高强螺栓铰接, 保证架体的柔性和稳定性, 满足高空拆改要求。

由于斜墙内侧采用木模板工艺施工, 需要在内侧搭设钢管脚手架, 架体从55MF顶部开始搭设。因此, 需要在内侧铺设工字钢作为架体的受力杆件, 利用在剪力墙预留洞口为工字钢的铺设受力点, 根据架体立杆间距铺设工字钢。斜墙内侧采用木模板工艺封模, 与钢模板采用对拉螺栓固定。

考虑到在剪力墙上留洞铺设工字钢, 而工字钢的铺设位置距离底部约为4.2m高, 人工无法高空铺设工字钢, 因此需要搭设工字钢铺设平台, 如图4所示。

内墙采用钢模板+木模板, 其钢筋绑扎、模板搭设等操作需要操作平台, 计划每施工1层就搭设1层操作平台。考虑到斜墙从56~60F, 总共5层, 操作平台分2段, 在56F底部和58F底部各铺设1道工字钢。第1道铺设完工字钢后, 采用模板把底部封闭, 防止物体、杂物等掉到下面。

纵向采用I25, 预先在墙体预留穿墙洞口, 洞口按照150mm×300mm预留, 第1道纵向4根I25, 第2道纵向3根I25, 第3道纵向2根I25, 第4道纵向1根I25。横向采用I16, 间距为1 000mm一道, 与I25焊接固定, 焊接要求为接触位置满焊。

操作平台搭设:立杆纵向间距1 000mm一道, 横向3排, 间距800mm, 随着斜墙内缩由3排逐渐变为1排;先在I25上焊接200mm长22钢筋头, 然后立杆立在钢筋头上;扫地杆200mm, 步距1 800mm, 水平剪刀撑2步设置1道, 外侧面布置侧面剪刀撑 (没有墙体一侧) ;连墙件采用预埋60mm PVC管, 穿墙内外锁住斜墙, 每个筒每层各4道;平台顶部铺设顶托、钢构、方木和模板, 只作为工人的操作平台, 不能堆放大捆的钢筋等其他材料。工字钢铺设平面如图5所示。

斜墙墙厚600mm, 倾斜角度为7.8°, 斜墙内侧采用钢模板+木模板, 外侧采用外爬模上的大钢模, 考虑到混凝土浇筑时其重力引起偏心受力, 浇筑过程可能出现角度增大、墙体倒塌等情况。因此, 需要对内侧模板设置侧向支撑架, 内侧斜墙采用大钢模, 三角形区域墙体采用木模板, 保证斜墙的倾斜度满足设计要求。

内模支撑架每层各设置4道, 纵向按照1 000mm间距布置, 56F的斜墙支撑架立在第1道I16上, 57F的斜墙支撑架立在第2道I16上, 58F的斜墙支撑架立在第3道I16上, 59F的斜墙支撑架立在增加的第4道I25上;采用22的钢筋, 根据斜撑角度焊接在I16上, 斜撑撑在钢筋头上;斜撑设置水平横杆和纵向横杆, 结合撑杆长度和角度合理布置 (见图6) 。

由于斜墙采用外爬模施工, 爬模依靠导轨往上垂直爬升。在斜墙段, 南侧爬模斜爬最关键的是如何实现从垂直到倾斜的拐点、从倾斜到垂直的拐点的爬升。

完成4, 5, 6号内筒拆除改造、铺设工字钢和搭设钢管脚手架操作平台完成后, 即可进行56F的钢筋绑扎施工, 然后进行爬模和顶模系统在55MF的爬升。爬升到位后, 调整外侧爬模Lv+1和Lv+2平台架体的倾角以适应斜墙施工需要, 同时通过调节轴杆来实现退模装置的内倾7.8°, 让钢模板和斜墙保持一致的倾斜角度, 56F斜墙施工状态如图6a所示。

南侧爬模从垂直墙体到倾斜墙体的爬升:在完成56F混凝土浇筑和57F钢筋绑扎后, 需要把南侧的爬模按照分块拆除到地面。步骤为:按照分块把爬模从55MF拆除到地面→调整各层平台的架体使角度为7.8°→采用塔式起重机在56F外墙上挂Lv0, Lv-1, Lv-2平台→采用塔式起重机穿导轨→采用塔式起重机挂钢模板→采用塔式起重机挂Lv+1和Lv+2平台。

完成60F的混凝土浇筑后, 调整Lv+1, Lv+2平台以及钢模板的角度由倾斜状态为垂直状态, 然后进行61F的钢筋绑扎。完成钢筋绑扎后, 进行顶模系统在60F的爬升, 然后浇筑61F的混凝土。61F进一步调整外侧爬模爬架及下悬挂平台的几何尺寸, 以慢慢回归直墙爬升, 通过调节轴杆保持平台的水平和实现平台与墙体平行 (见图7) 。

南侧爬模从倾斜墙体到垂直墙体的爬升:完成61F混凝土浇筑和62F钢筋绑扎后, 需要把南侧爬模按照分块拆除到地面。步骤为:按照分块把爬模从60F拆除到地面→调整各层平台的架体使之为垂直状态→采用塔式起重机在61F外墙上挂Lv0, Lv-1, Lv-2平台→采用塔式起重机穿导轨→采用塔式起重机挂钢模板→采用塔式起重机挂Lv+1和Lv+2平台。

由于斜墙内缩3 000mm, 东西侧的外墙为三角形形状 (斜墙部分) , 由于在垂直线上没有爬模锚固点, 造成5a, 10a号外爬模无法垂直爬升, 需要调整架体斜爬。

东西侧5a, 10a号爬模只能垂直爬升到56F, 57F开始向北斜爬, 因此需要调整爬模埋锥位置, 57F这2块爬模埋锥向北平移579mm, 79F向北平移579mm (见图8) 。

东西侧5a, 10a号外爬模垂直爬升到56F, 56~57F埋锥向北平移579mm, 调整导轨和斜墙一样的角度, 5a, 10a号外爬模沿着导轨斜爬, 爬升到位进行58F的施工;57~58F埋锥向北平移579mm, 5a, 10a号外爬模同样斜爬进行59F的施工。5a, 10a号外爬模斜爬, 将会与旁边的4号和11号外爬模发生碰撞, 56~57F, 57~58F爬升之前, 需要把两者交接位置的567mm叠加部分割除, 割除5a, 10a号外爬模。完成57F的爬升后, 该2块小爬模即可拆除 (见图9) 。

5a, 10a号外爬模斜爬, 主要是Lv0平台以下的导轨、挂靴、三角支撑架按照倾斜角度进行调整, 架体沿着倾斜的导轨斜爬, 实现整个架体的爬升。

本工程采用新型顶模系统, 内顶外爬, 独立性好, 适应性强, 拆改容易, 安全可靠。特别是外爬模可以调节架体适应墙体的倾斜, 使之在斜墙上实现爬升。超高层核心筒一般为垂直结构, 斜墙设计较少, 该技术填补了国内超高层核心筒斜墙施工空白, 为以后类似工程提供宝贵的经验。