我国城镇既有居住建筑量大、面广。据不完全统计, 仅北方采暖地区城镇既有居住建筑就有大约35亿m²需要和值得节能改造。这些建筑已经建成使用20~30年, 能耗高, 居住舒适度差, 许多建筑在采暖季室内温度<10℃, 同时存在结露霉变、建筑物破损等现象, 与我国全面建设小康社会的目标不相应。目前建筑节能已成为我国重大觇略问题, 建筑物外墙围护结构节能技术的改进、保温材料的更新、保证能源的可持续发展对于社会能耗的降低具有非常重要的意义。建筑节能极大地推动了我国墙体材料革新, 推行节能节地和新型墙体材料对保护耕地和生态环境也起到了积极作用。节能改造的主要内容大致有: (1) 外墙、屋面、外门窗等围护结构的保温改造; (2) 采暖系统分户供热计量及分室温度调控的改造; (3) 热源 (锅炉房或热力站) 和供热管网的节能改造; (4) 涉及建筑物修缮、功能改善和采用可再生能源等的综合节能改造等几个方面。

在外墙、屋面、外门窗等围护结构的保温改造施工过程中, 为不影响居民的居住, 对于底层或多层建筑物多采用双排钢管脚手架围护施工, 对于高层建筑物多采用挂篮施工。但对于高层建筑物采用挂篮施工要求其屋顶具备挂篮安装平台, 且悬臂长度有所限制, 在一些坡屋面 (或部分存在坡屋面) 的高层住宅不具备挂篮安装条件, 如果采用双排脚手架围护施工, 则施工周期长, 材料需求较多。近年来, 随着施工装备的不断更新和发展, 附着式电动升降平台逐渐在房建装修施工中得以应用和发展, 尝试在坡屋面高层住宅外墙节能改造使用附着式电动升降平台, 可以解决屋顶无法安装吊篮的窘境, 解决外墙节能改造施工的关键问题。

本文结合芳星园三区3号楼外墙节能改造, 对附着式升降平台在坡屋面高层住宅外墙节能改造过程中的施工方案设计、安装施工工艺流程及操作要点等方面关键技术进行研究, 为以后类似工程提供借鉴。

芳星园三区3号楼位于北京市南三环方庄桥西北群星路芳星园三区, 该楼建于1995年, 塔楼, 普通住宅, 该楼建筑面积为14 718m², 建筑层数为25层, 主楼部分各层层高2.7m, 建筑高度为75.7m, 效果如图1所示, 屋顶部分为坡屋面, 该楼南侧连接裙楼, 未设置电动平台, 部分顶部有平台, 可以使用吊篮施工, 其余部分顶部为坡屋面, 坡屋面坡顶离外侧墙面距离约为6m。结合该工程屋面实际情况, 在屋顶有平台部分采用吊篮施工, 坡屋面处外墙采用附着式电动升降平台进行建筑物外墙旧楼节能改造施工, 解决本楼坡屋面处吊篮无法安装施工部位的外墙保温施工。吊篮施工工艺本文不再进行描述, 主要描述附着式电动升降平台的应用。

附着式电动升降平台是一种大型自升降式高空作业平台。可替代钢、竹、木脚手架及电动吊篮, 用于高空工程施工, 尤其适合装修作业。其仅需搭设1个平台, 沿附着在建筑物上的立柱通过齿轮齿条传动方式实现升降, 平台运行平稳, 且可节省大量材料;操作控制箱安装在工作平台上, 操作方便;施工人员可根据工作需要把工作平台升到理想高度, 便于作业人员以最舒适的姿势进行施工, 极大地提高了作业效率, 减轻了劳动强度;多项智能及安全控制器的使用, 确保本产品使用安全可靠;本产品使升降机和工作平台合二为一, 在为施工人员提供操作平台的同时也解决了材料的运输问题 (见图2) 。

该附着式电动升降平台分为MC-36/15双柱型及MC-36/15单柱型。MC-36/15双柱型最大高度为180m, 第1道附墙与地面最大间距为6m, 最大荷载为36k N, 附墙间最大间距为6m, 最大承载人数为5人, 平台最大长度为30.10m, 平台宽度为1.35m, 平台最大伸展宽度为0.95m, 升降速度为6.0m/min;MC-36/15单柱型最大高度为180m, 第1道附墙与地面最大间距为6m, 最大荷载为15k N, 附墙间最大间距为6m, 最大承载人数为3人, 平台最大长度为9.8m, 平台宽度为1.35m, 平台最大伸展宽度为0.95m, 升降速度为6.0m/min。

本工程使用附着式电动升降平台主要用于建筑物外墙旧楼改造装修施工。本工程共设计驱动单元10台, 共用3组双立柱平台, 4组单立柱平台。平面图主要反映施工平台整体布局、防护范围及离墙距离。根据工程要求按顺序搭设平台 (平台编号为:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10) 。

本工程结构总高为75.7m, 双立柱平台立柱距支撑底座6m开始附着附墙杆, 以后每2层进行1次附着。单立柱平台立柱3m一道附墙, 需每层进行1次附着。

工艺流程:确定基座位置→基座位置地基处理→安装平台底座→安装左侧第1节悬臂平台横梁→安装右侧第1节平台横梁→在驱动单元两侧对称安装第2节横梁→在中间横梁端部底部做支撑安装下一节横梁→重复以上步骤安装中部其他横梁→安装右侧驱动单元→安装平台附件及电器设备→启动平台并利用平台接高立柱 (附墙同步安装) →安装限位立柱→平台检查验收。

用钢卷尺按平面布置图提供的定位尺寸确定平台基座的中心位置, 双柱型电动升降平台先确定标记的装配基准底座的位置, 以此为基准确定另一个基座的位置。严格控制离墙间距。由于本次施工3号、4号机位涉及地基位置的情况位于楼板顶, 针对此种情况按以下方式做基础处理, 其他机位位于散水上, 只需使用方木进行垫平处理就满足承载力要求。

采用脚手架支撑回顶卸荷处理。脚手架采用立杆间距为1 000mm×1 000mm的框架柱, 步距力1 000mm, 4×4根立杆, 立杆采用ф48mm×3.5mm钢管 (壁厚≥3.0mm) 。顶部采用可调托撑及50mm×100mm方木, 反顶楼板 (见图4) 。

双柱型电动升降平台有2个驱动单元, 中间用平台横梁连接, 平台横梁间用销轴连接, 双柱型电动升降平台的总长度可以根据需要改变。可以增加1节平台横梁来增加长度, 反之可以减少。电动升降平台的本身工作面宽度是1.3m, 如果平台宽度不够可以考虑使用平台横梁上的伸缩梁来增加其宽度, 伸缩梁最大能伸展1.2m, 一定不能见到伸缩梁上的红色部分。如果因墙上有突出物而使平台内侧离墙距离>300mm, 平台内侧一定要安装护栏。护栏插在伸缩梁孔里, 用螺栓拧紧。伸展平台上不许堆放物料, 只许站施工人员, 悬挑部分最大承载力应≤5k N。安装电动升降平台构件时一定要使用合适的起重设备。

1) 首先安装A侧的平台底座, 调节可调支腿使轮子离开地面, 一定要调整好底座的水平和垂直度, 用水平仪测试。

2) 安装好平台底座后, 安装A左侧的第1节悬臂平台横梁, 利用3个销轴与驱动单元固定。

3) 安装A右侧的第1节平台横梁 (中部平台横梁) , 用2个上部销轴固定, 下部的1个销轴不安装, 这样就可以允许双柱型电动升降平台在不同步时产生1个角度。一定不要安装中部第1节与驱动单元连接的平台横梁的下部销轴。但悬挑端的3个销轴都要安装。

4) 安装B侧底座, 并安装右侧悬挑平台横梁, 应使用3个销轴。安装完后一定要在销轴上安装卡销, 防止销轴掉落。

5) 安装平台脚手板、外侧护栏、内侧护栏、左右两侧护栏, 在2个驱动单元处安装安全门。

6) 安装梯子, 并使用螺栓紧固在底座上。

7) 将电控箱安装在平台中部的护栏上, 将电源电缆线接到电控箱上, 将驱动单元电缆线也接到电控箱上。启动主电源按钮, 指示灯将闪烁, 如不闪烁调整电源相位。

8) 将竖向安装构件 (如立柱等) 放置于平台上, 记住一定不要超过平台的承载极限。

9) 第1道附墙离地面应≤6m, 第2道附墙和第1道附墙的间距也应≤6m。如果在安装阶段风速超过8m/s, 则应在3m高度做1道临时附墙。

10) 当安装到需要高度时, 不能超过手册里所允许的最大高度, 在最顶部安装1节红色的限位立柱。

11) 调整好平台底座上的中心可调支腿, 并将其固定好 (悬挑平台只能承受人体的质量, 不能堆放材料) 。

1) 检查地面的平整度和承载力是否符合要求。

2) 将底座安放在设计位置, 并利用可调支腿调整底座的水平度和垂直度。

3) 首先安装驱动单元两侧的横梁, 一定要使用3个销轴。

4) 用同样的方法安装后续横梁, 使其达到需要的长度。

5) 安装脚手板、护栏、安全门、梯子等, 一定要对称安装。

6) 利用可调支腿调整平台的水平度, 直到底座的轮子离开地面, 同样也要调整立柱的垂直度, 最后调节中心可调支腿的松紧度, 并固定。

7) 安装电控箱等。

1) 将电控箱安装在平台中部的护栏上, 用螺栓紧固, 参见图7所示电控箱框架。

2) 将电源电缆线固定好。

3) 检查输入电压是否合适 (380V) 。

4) 将驱动单元的电缆线插入电控箱。

5) 电缆线固定在平台梁上, 做好绝缘和绑扎牢固。

6) 电缆桶要与电缆的下垂位置保持垂直, 当出现大风天气时操作人员要注意电缆入桶情况。当出现入桶困难时需由地面人员配合, 确保线缆顺畅出入桶。

7) 电动机的供电规格是三相五线制, 有接地和接零。电压为380V, 50Hz。每个电动机的额定电流为3A, 启动电流为40A (注意检查接地和接零是否有效设置, 以防漏电) 。

1) 检查电控系统是否正确安装, 平台是否能正常升降。

2) 将立柱和安装立柱所需要的工具放置于平台上, 注意要均布码放。

3) 通过2个磁力线坠调整三角立柱安装的垂直度, 垂直度≤3/1 000 (注意:在安装阶段的最大荷载是2个工人和正常使用荷载时的1/2, 一定要遵守相关的荷载规定) 。

4) 提升电动升降平台到需要高度, 安装立柱。利用螺栓连接2节立柱, 拧紧到规定的扭矩。

5) 继续安装立柱, 直到需要安装第1道附墙 (离地面6m) 。当到达第1道附墙位置时开始安装附墙件 (见图8, 9) 。在每隔一定高度的立柱上安装附墙件。在立柱上安装附墙框, 在墙上通过膨胀螺栓固定附墙杆, 再利用直角扣件将附墙杆和附墙框固定。附墙杆的夹角控制在30°~55°。膨胀螺栓在墙上的扭矩为75N·m (M16×150) , 立柱间螺栓扭矩为200 N·m (M20×80) 。附墙杆长度>1 200mm时需加固定钢管。

6) 循环上述过程直到立柱安装到指定高度后再安装顶部限位立柱, 最后安装立柱保护罩。

1) 按照与安装平台相反的顺序拆除平台。

2) 提升到最顶部, 开始按顺序拆除立柱和附墙。将拆下的立柱放在平台上, 注意不要超过在安装和拆除过程中平台所能承受的最大荷载。

3) 重复以上操作直到拆除完立柱。

4) 然后拆除护栏、脚手板、安全门。

5) 拆除电控系统。

6) 按照与安装平台时的相反顺序拆除平台横梁。

7) 松开可调支腿, 直到轮子接触地面。

1) 附着式电动升降平台在遇六级 (含六级) 以上大风和大雨、大雪、浓雾和雷雨等恶劣天气时, 禁止进行提升和拆除作业, 并应预先对架体采取加固措施。夜间禁止进行升降作业。

2) 本工程附墙单立柱按每层1道附墙, 双立柱按每2层1道附墙。

3) 相同强度等级混凝土结构做现场拉拔试验, 确定膨胀螺栓拉拔力是否满足安装要求 (垂直拉拔力≥25k N为合格) , 满足要求方可安装。

4) 对于膨胀螺栓的扭矩可采用抽检的方式, 每组平台要利用扭矩扳手测试扭矩是否达到规定数值, 且每月定期检查各种螺栓的扭矩是否符合要求 (结合日常检查维护) 。

5) 最终立柱的自由端应≤3m。

6) 按照不同规格平台荷载要求, 在每组平台操作箱边上挂醒目的荷载标识牌, 标识牌上明确注明施工人员数量及施工物料数量。

7) 单柱型施工平台靠近立柱1.5m范围内为堆放物料的区域。双柱型施工平台在靠近立柱中间跨2m范围内及靠近立柱悬挑跨1.5m范围内为堆放物料区域。

8) 施工物料要均匀放置, 堆放区域用红色油漆做好标识 (双柱位于立柱两侧2m范围内, 单柱位于立柱两侧1.5m范围内) 。

9) 伸缩梁部分仅允许工人操作, 不得堆放材料。

10) 平台上所承载的物料和人员不允许超过以上平台规定允许荷载;在每组平台上有荷载标识牌明确规定 (以上每台施工平台具体载荷和人员要求必须在操作箱边上挂醒目的标识牌) 。

芳星园三区3号楼外墙保温节能改造过程中使用附着式电动升降平台, 解决了坡屋面高层建筑外墙节能改造双排脚手架费时、费工、费材料问题, 也解决了使用吊篮无安装平台的问题。使用电动附着式升降平台达到了安装速度快、施工安全、工人施工操作方便等效果, 且比较经济。推动了利用新型设备的技术进步, 社会效益显著, 也为今后类似工程的施工提供了借鉴与参考;针对目前国家节能改造过程中大量坡屋面建筑的外墙保温改造, 具有广泛的推广应用前景。同时该电动升降平台在承载力方面有待进一步提高, 提高堆载能力有利于更进一步减少上下取料的时间, 进一步增加工效, 可用于其他需要堆载材料多的外墙装修施工中。