微凸支点智能控制顶升模架在华润总部大厦工程中的优化与应用

 陈  凯，钟  伟，胡建宏，许  超，桂  芳，陈汉彬

 （中建三局集团有限公司，广东深圳  518000）\

 [摘要]华润总部大厦采用微凸支点智能控制顶升模架（简称凸点顶模）进行核心筒施工。该技术具有以下亮点：钢平台系统采用双层桁架结构、支撑架过斜墙段设计、采用轻质高强铝合金挂架和模板等。重点介绍了顶升前准备、试顶升上支撑架、上支撑架顶升就位、试提升下支撑架、下支撑提升就位等施工工艺。

 [关键词]高层建筑；核心筒；凸点顶模；同步顶升；施工技术

 [中图分类号]TU755.2 [文章编号]1002-8498( 2016) 08 -0103 -03

0  引言

 近年来，随着超高层建筑的飞速发展，诞生了一种新的模架体系——顶模，该技术有别于爬模工艺，在工期保证方面，更具优势，彻底改变了核心筒施工滞后于外框架的局面，逐渐成为超高层建筑主体结构施工的潮流和首选。顶模形似一个巨型钢罩，罩在塔楼核心筒上，又按其支点形式，分为常规低位顶模和凸点顶模。

1  工程概况

 华润总部大厦位于深圳后海湾，总建筑面积19.2万m2，地上66层，地下4层（含1个夹层），采用密柱钢框架一核心筒结构体系，塔楼标准层平面为一个规则的圆形（核心筒为方形），在立面结构上先逐渐变大，后逐渐收缩，最后在塔尖结束，外形犹如一破土而出的“春笋”，总建筑高度约400m，其建筑效果及整体结构如图1所示。

 该结构核心筒墙体截面连续性差，外墙多次内收，且在LA8和LA9层时，连续两层整体倾斜80，造成核心筒尺寸从30. 1m×30. 1m陆续减少至23. 7m×23. 7m，其核心筒结构如图2所示。

2  凸点顶模设计亮点

 与常规低位顶模相比微凸支点智能控制顶升模架（以下简称凸点顶模），可将顶模的支点设置在核心筒外墙四周，突破了常规低位顶模只能在两剪力墙之间（即核心筒内部）设置支点的局限，使得其具有更大的抗侧刚度和承载力。本工程核心筒竖向结构采用凸点顶模施工，凸点顶模设计有如下亮点。

 1)钢平台系统采用双层桁架结构

 钢平台系统是顶模体系中的“巨型钢罩”，钢平台以下悬挂模板和挂架系统，施工电梯直通钢平台以上，它提供可靠的操作平台，除装有布料机，还是重要的材料堆场。

 国内首次采用凸点顶模施工时，钢平台设计为单层主次梁传力结构，而顶模自身的液压顶升系统和监测系统，要求其必须为泵站和操控室留有场地，导致能为施工所利用的剩余钢平台面积有限，加大了施工难度。

 而本工程凸点顶模钢平台系统采用双层桁架结构，桁架层可用来放置泵站和操控室，并不占用钢平台面层。此外，桁架结构刚度大，承载力强，更有利于塔式起重机等重型施工设备与模架一体化。如图3所示。

 2)支撑架过斜墙段设计

 支撑架是凸点顶模支点的重要构件，它支撑着整个“巨型钢罩”，随结构施工，步步顶升。如前所述，因工程核心筒外墙存在倾斜段，而常规支撑架不存在倾斜面，无法顺利爬过斜墙，经设计思考，方案比选后，对常规支撑架进行改进，改进内容为：设置销轴连接，将支撑架分为爪箱和支架两部分，且爪箱可相对支架向外打开80后销紧，如图4所示。

 因此，当支撑架需爬至斜墙段时，率先将爪箱打开80后，与固定在外墙上的承力件咬合就位，实现顶升上斜墙。当经过斜墙段后，人为将爪箱收回，以便继续沿竖直外墙面顶升。

 3)采用轻质高强铝合金挂架和模板

 挂架和模板是凸点顶模的重要组成系统，本工程挂架设计共6层，跨越3.5个结构层，较其他工程挂架和模板分别采用钢结构形式和大钢模板，本工程选用了更为轻质高强的铝合金挂架和模板，以降低模架体系的自重，对顶模钢平台的受力更有利。如图5所示。

  4)其他

  本工程凸点顶模的设计以核心筒结构形式为依据，需要适应其所有的变化。为适应核心筒结构从大到小的变化特点，凸点顶模的“巨型钢罩”也需要调整自身的大小，使其能始终支撑在顶模的支点上，为此，凸点顶模设有滑移机构和角部开合机构。通过滑移机构，可实现顶模“巨型钢罩”的4个外立面向内滑移，其核心是使用一种有利滑移的聚四氟乙烯材料。为使“巨型钢罩”外立面滑移不受凸点顶模角部钢结构的限制，同样将角部调整成可沿立柱移动进行开合的形式，此外，角部开合的存在保证了凸点顶模与伸臂桁架的协同施工（本工程不涉及伸臂桁架）。

3  凸点顶模顶升施工方法和技术要点

3.1  顶升施工流程

 顶升前准备→试顶升上支撑架→上支撑架顶升就位→试提升下支撑架→下支撑提升就位→顶升后收尾。

 1)顶升前准备

 顶升前准备是凸点顶模顶升的主要内容，顶模顶升是否顺畅，与准备是否充足有密切关系。顶升准备的主要工作有：①清除钢平台上、挂架上的堆载和散落材料，避免加重顶升负荷和顶升引起的高空坠物；②确保混凝土输送泵管、消防水管、供水管的断开，待顶升完成结束后，重新加长接通；③确保模板已松模与墙体脱离、挂架的翻板已上翻，避免顶升过程与墙体发生剐蹭，产生顶升障碍；④确保顶模上的竖向主电缆满足顶升预留长度需要，一般顶模临电的竖向主电缆长度按顶模顶升最高位置确定，其绕电缆盘固定，随顶升，主电缆自动调节；⑤确保施工电梯标准节出顶模钢平台的自由高度大于顶升高度，否则，需进行电梯加节；⑥确保塔式起重机出顶模钢平台的自由高度大于顶升高度，即在顶升中，顶模不会碰撞到塔式起重机配重或回转机构，否则，应使塔式起重机附墙爬升或加节升高；⑦清理落在承力件爪靴上的混凝土渣，确保顶升时，挂爪与爪靴可全数咬合。

 顶升前准备工作完成后，普通施工班组应陆续搭乘施工电梯离开顶模模架，只留下专业顶模顶升团队来操作液压系统，配合完成其他流程。

 2)试顶升上支撑架

 试顶升上支撑架的意义在于可确认油缸的工作状态是否保压，有没有油路硬管与软管连接处的松动或其他原因导致的漏油和进一步滑缸，这是顶模模架顺利顶升的重要安全保障。

 3)上支撑架顶升就位

 在试顶升成功后，保持下支撑架固定不动，多个液压油缸同步开始上支撑架的顶升移位，当上支撑架顶升一个楼层高度至预定高度后，上支撑架的挂爪自动翻转后与其上部混凝土承力件上的挂靴咬合承力，完成顶升过程。挂爪与爪靴的咬合如图6所示。

 整个顶升作业应安排在寂静的夜晚进行，可通过声响，来辨别是否有异常发生，起到预警的作用。

 4)试提升下支撑架

 试提升下支撑架的意义如前，都是确保油路和电机的正常工作，如有问题，提前暴露，不至于在正常提升阶段出现液压系统的意外。

 5)下支撑架提升就位

 试提升成功后，保持上支撑架固定不动，即开始下支撑架的提升，此时，随着油缸的回收，提动下支撑架至上一层混凝土承力件位置，依旧通过挂爪与爪靴的咬合实现下支撑架的提升就位，待就位后，油缸泄压，如此，提升完成。

 6)顶升后收尾

 顶模“巨型钢罩”的顶升使得模板、挂架也随之提升一个结构层高度。顶升完成后，需要对顶模的附属设施进行恢复，体现在：①对挂架的翻板进行落位，使之满足正常施工作业面及通道要求；②重新加长接通混凝土输送泵管、消防水管、供水管，并再次附墙固定；③对因顶升从电缆盘中拉出的主电缆进行附墙固定。

3.2安全技术要求

 凸点顶模是依靠液压系统作为动力，来实现顶模的顶升。对液压系统的操作是这个顶模应用的核心，其遵循的安全技术要求包括：①液压设备正式操作前必须完成预操作，调整好油缸位置，并至少观察10min，如果一切正常，才能进行正式操作。②正式操作按以下进行：预设主缸行程范围→是否更改运行速度→启动电动机→系统建压→切换到自动状态一同步升（降）。③操作过程中，应随时观察各缸压力情况，并确保顶升过程中各油缸的压力保持稳定，无太大波动。④操作过程中，应随时观察开度仪表的变化，注意仪表变化值应该稳定均匀。按同步顶升原则，偏差值应该保持在5mm内，若出现同步偏差不正常时，应主动停机，核实油缸情况，进行同步数据的校核。⑤操作过程中，要注意观察油温、油位的变化情况，防止油温过高和油位异常。⑥应谨慎操作，每次顶升距离不要过长和过快，按每次顶升500~800mm，观察显示无异常，油缸无下滑，同步正常的前提下，方能继续操作顶升，直至顶升到位后停止操作。⑦为避免停止操作时的油缸下滑，应在每次操作后先从自动模式切换到手动模式，而不是马上卸压、停电动机，要确认油缸无异常后，才能逐步泄压、停机。⑧若仍出现下滑，此时操作员要保持冷静，安排人到下滑的油缸部位进行观察，同时马上启动电动机，开始手动建压，对下滑油缸进行顶升，保持各油缸始终同步，然后切换油缸比例阀到中位，停止点动，观察是否还下滑，如果下滑还不能停止，则马上关闭进、回油球阀，然后再排查原因。⑨油缸下滑对顶模的同步顶升极为不利，需采取应急措施，避免造成严重后果。

4  结语

 凸点顶模是顶模的另一种形式，它的出现扩宽了顶模的支点形式，为进一步提高顶模的刚度和承载力奠定了基础。本工程核心筒塔楼采用凸点顶模施工，设计阶段对其进行了一些优化和提升，尤其是在适应核心筒斜墙施工方面，取得了突破。