【摘要】針對(duì)全歐標(biāo)體系下的阿爾及利亞大清真寺項(xiàng)目中的宣禮塔，介紹采用Doka公司SKE100爬升模板進(jìn)行超高層水平與豎向同時(shí)澆筑混凝土的L型施工方法。同時(shí)就歐洲超高層液壓爬模技術(shù)的原理、優(yōu)點(diǎn)等進(jìn)行了闡述，并就有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比。

【關(guān)鍵詞】歐洲標(biāo)準(zhǔn)；宣禮塔；核心筒；液壓爬模體系

【中圖分類號(hào)】TLT69  【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B  【文章編號(hào)】1007-9467（2017）02-0027-OS

1 工程概況

高度為264.3m的宣禮塔作為阿爾及利亞大清真寺項(xiàng)目的地標(biāo)建筑，位于阿爾及利亞首都阿爾及爾。工程由地下2層，地上1棟43層的塔樓及3層裙房組成，總建筑面積約3.3萬(wàn)㎡，內(nèi)設(shè)有展示阿爾及利亞歷史的博物館以及一個(gè)歷史、科學(xué)研究中心。建成后將成為非洲第一高樓、全世界最高的清真寺宣禮塔。

2 工程結(jié)構(gòu)施工整體分析

非洲地區(qū)因經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原因，還未形成成熟的超高層施工技術(shù)體系。該項(xiàng)目雖地處北非阿爾及利亞，但執(zhí)行的是歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系，因此模板體系從選型到實(shí)施，全部執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系。

塔樓主體結(jié)構(gòu)為“巨型鋼結(jié)構(gòu)一混凝土外框筒”結(jié)構(gòu)體系，4個(gè)核心筒位居在塔樓4個(gè)角部，核心筒之間通過(guò)“X型”的巨型鋼斜撐連接，樓板和梁則與4個(gè)核心筒緊密連接后居于中央，共同組成抗側(cè)力體系。結(jié)構(gòu)典型平面圖如圖1所示。

△圖1 宣禮塔標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

本工程核心筒共4個(gè)，屬超高層群筒結(jié)構(gòu)，核心筒墻體厚度隨高度上升而變化，同時(shí)考慮到若水平樓板與豎向結(jié)構(gòu)分開(kāi)施工，根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)《Eurocode2: Design of Concrete Structure}（EN1992-1-1:2004）的要求，需對(duì)所有墻與梁、板交接位置的鋼筋進(jìn)行加固處理，加固處理的措施如下:

1）與梁之間:連接方式全部改為套筒連接；

2）墻與板之間:鋼筋考慮20%的損耗系數(shù)，即需采用對(duì)此處板筋加強(qiáng)的鋼筋連續(xù)帶，如圖2所示。

△圖2 鋼筋連續(xù)帶樣品及應(yīng)用

經(jīng)測(cè)算，以上2項(xiàng)加固處理若用在宣禮塔中，則產(chǎn)生約30萬(wàn)歐元的費(fèi)用。為此，通過(guò)方案對(duì)比，本工程核心筒與水平結(jié)構(gòu)采用同步施工的方案。

在本工程模板體系選型過(guò)程中，實(shí)地考察了歐洲模板供應(yīng)商的生產(chǎn)廠和應(yīng)用工地，并結(jié)合宣禮塔的爬模體系深化設(shè)計(jì)，對(duì)歐標(biāo)體系下歐洲超高層的爬模施工技術(shù)進(jìn)行了分析與成功應(yīng)用。

3 模架方案選型與設(shè)計(jì)

液壓自動(dòng)爬模是現(xiàn)代液壓工程技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與爬升模板相結(jié)合的產(chǎn)物。液壓自動(dòng)爬模是利用構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（導(dǎo)軌與架體），即通過(guò)構(gòu)件交替爬升來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體爬升的。

3.1模板體系選型

歐洲超高層爬模體系上一般采用木模板，厚度18-21mm。經(jīng)過(guò)選擇，宣禮塔采用的模板單塊尺寸3000mm x 1500mm x 21mm，光滑、平整、堅(jiān)硬，采用芬蘭樺木壓制而成，雙面覆膜，單面周轉(zhuǎn)使用次數(shù)為60次，約為國(guó)內(nèi)常規(guī)膠合板的10倍以上。

本工程采用的是奧地利Doka公司提供的SKE100系列爬模體系，爬升速度為1/5m/min，可在-15°~+15°范圍內(nèi)任意爬升，該爬模體系的典型3D圖如圖3所示。該爬模系統(tǒng)主要由以下5部分組成:模板系統(tǒng)、操作平臺(tái)系統(tǒng)、爬升機(jī)械系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。

△圖3  SKE100液壓爬模體系

3.2液壓爬模布置

3.2.1液壓爬模架機(jī)位布置

根據(jù)宣禮塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，核心筒外共布置16個(gè)機(jī)位，8組爬模架體；核心筒內(nèi)共布置20個(gè)機(jī)位，8組爬模架體。共計(jì)36個(gè)機(jī)位，如圖4、圖5所示。

△圖4 爬模機(jī)位布置圖

△圖5 架體分塊平面布置圖

3.2.2各部位架體形式（外墻、電梯井等）

以D號(hào)筒體為例，內(nèi)外筒體爬模的典型剖面如圖6所示。

△圖6 宣禮塔爬模體系典型剖面

1）外墻液壓爬模

外墻液壓爬模布置于核心筒外墻。該形式爬模架體可帶墻體一側(cè)模板一起爬升，平臺(tái)寬度1.68m（工人可活動(dòng)區(qū)域1.47m），覆蓋4個(gè)層高，架體共有6層操作平臺(tái)，從上至下分別為:第1層為鋼筋綁扎平臺(tái)，可利用層平臺(tái)進(jìn)行鋼筋綁扎；第2層為混凝土澆筑作業(yè)層，進(jìn)徐昆凝土澆筑和混凝土振搗等工序；中間2層為支模操作平臺(tái)，可在此平臺(tái)上完成合模、加固、拆模、模板清理等工作；第5層為液壓操作平臺(tái)，負(fù)責(zé)進(jìn)行爬升；最下面第6層為拆卸清理圍護(hù)平臺(tái)，可進(jìn)行爬錐回收、混凝土面清理等工作。

2）核心筒筒體內(nèi)液壓爬模

該形式爬模架體為井筒內(nèi)模板提供支模平臺(tái)，并可帶井筒內(nèi)部模板一起爬升。其覆蓋3個(gè)層高，架體共有5個(gè)操作平臺(tái)，從上至下依次為:第1層為鋼筋綁扎和混凝土澆筑平臺(tái)，可借助此平臺(tái)綁扎鋼筋和澆筑前一層的混凝土；中間2層為支模操作平臺(tái)，可在此平臺(tái)上完成合模、加固、拆模、模板清理等工作；下層為爬升操作平臺(tái)；最底層為拆卸清理維護(hù)平臺(tái)，核心筒筒體內(nèi)液壓爬模架體立面如圖7所示。

△圖7 核心筒筒體內(nèi)液壓爬模架體立面

3）靠樓板一側(cè)內(nèi)墻懸掛吊模

靠樓板一側(cè)的內(nèi)墻為了實(shí)現(xiàn)與樓板同時(shí)澆筑，采用將核心筒內(nèi)液壓爬模外伸橫梁的方法，將該面模板及操作平臺(tái)懸掛在鋼梁上，僅覆蓋一個(gè)層高。

需澆筑的墻體及其樓板形成一個(gè)'L型”，從而實(shí)現(xiàn)豎向結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)一起澆筑。設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)如圖8所示。

△圖8 內(nèi)墻靠樓板側(cè)懸掛模板剖面節(jié)點(diǎn)

4 液壓爬模操作工藝分析

4.1工藝流程

液壓爬模操作工藝流程如下:

1）混凝土澆搗、養(yǎng)護(hù)；

2）綁扎下一層墻體鋼筋，混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到爬模架體爬升要求后（20N/mm2），模板后退70~80cm，安裝附墻和導(dǎo)向裝置；爬升導(dǎo)軌，固定安全裝置；

3）爬模架體爬升；

4）固定模板，澆搗混凝土，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

4.2爬升施工

4.2.1爬模程序

液壓柜啟動(dòng)后，機(jī)載微機(jī)處理器可以自行完成爬升前的所有液壓準(zhǔn)備工作，工人只要交替按遙控器上升或者下降鍵，即可開(kāi)始爬升。爬模開(kāi)始程序啟動(dòng)需要滿足以下幾個(gè)條件:

1）爬?，F(xiàn)場(chǎng)工程師檢查埋件系統(tǒng)無(wú)異常，紅頭螺栓已到位，確認(rèn)嵌人式掛靴完全嵌入；

2）混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度超過(guò)25MPa，風(fēng)速小于6級(jí)；

3）爬模架上無(wú)關(guān)材料已清空，無(wú)關(guān)人員已撤離，爬架上方無(wú)阻礙爬升的障礙物；

4）翻板全部打開(kāi)，爬模工人全部準(zhǔn)備到位，試運(yùn)行液壓系統(tǒng)，無(wú)異常。

4.2.2導(dǎo)軌爬升

當(dāng)已澆筑墻體強(qiáng)度達(dá)到爬模爬升設(shè)計(jì)要求（>20N/mm2），上一層墻體鋼筋綁扎完畢后，在本層的預(yù)埋爬錐部分安裝附墻裝置和導(dǎo)軌導(dǎo)向裝置，操作液壓升降裝置，將導(dǎo)軌爬升到上一樓層位置，并分兩步對(duì)導(dǎo)軌和液壓裝置采用安全裝置進(jìn)行固定。

4.2.3架體爬升

當(dāng)導(dǎo)軌爬升到位且固定后，再操作液壓升降裝置將架體沿導(dǎo)軌爬升到上一樓層位置并固定。

4.2.4模板固定

架體固定完畢后，按設(shè)計(jì)圖紙對(duì)外模板和內(nèi)模板進(jìn)行擺放拼裝，通過(guò)專用的對(duì)拉螺桿固定，完畢驗(yàn)收無(wú)誤后，澆筑墻體混凝土。

4.2.5爬架附墻固定

液壓爬模架體通過(guò)B7cm錐形螺栓與附墻預(yù)埋件連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)附墻固定。該螺栓為直徑30mm的高強(qiáng)合金鋼螺栓，單根螺栓允許抗剪力為200kN本工程施加最大剪力為65kN。液壓爬模架附墻埋件為錐形螺母及制動(dòng)螺絲，如圖9所示。

△圖9 附墻固定件大樣

4.3退模

模板懸掛在橫梁下，帶有滾輪裝置，便于模板與墻面脫離。

5 歐洲液壓爬模體系特點(diǎn)

歐洲液壓爬模體系具有安全、施工快速和性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。

5.1安全

歐洲液壓爬模體系的安全性主要表現(xiàn)在:

1）爬升架體在施工的全過(guò)程中，一直通過(guò)錨固混凝土結(jié)構(gòu)上；

2）所有的操作平臺(tái)都是全封閉防護(hù)；

3）爬升操作通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行精密控制；

4）各平臺(tái)之間通過(guò)工具化的樓梯系統(tǒng)連接，提供了一個(gè)安全的操作平臺(tái)；

5）爬模體系可承受15級(jí)以內(nèi)的強(qiáng)風(fēng)；

6）爬模體系所有組成材料安全系數(shù)高、并嚴(yán)格通過(guò)歐洲標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證；

7）在若干年的不斷發(fā)展中，爬模體系經(jīng)歷了多個(gè)世界級(jí)超高層的檢驗(yàn)，如本工程中使用的Doka公司SKE100體系，曾圓滿完成當(dāng)今世界最高建筑阿聯(lián)酋哈利法塔（原名迪拜塔）中601m混凝土核心筒的爬升任務(wù)，是至今爬升時(shí)間最長(zhǎng)，爬升最高的爬模系統(tǒng)。其他的工程如帆船酒店、歐洲央行總部、三峽工程等，都說(shuō)明了歐洲液壓自動(dòng)爬模體系的安全性和對(duì)超高層結(jié)構(gòu)的適用性。

5.2施工快速

歐洲液壓爬模體系能夠快速施工的主要原因如下:

1）嵌固在爬架體系上的模板體系專業(yè)化較高，可以組拼成大模板而不影響剛度，本項(xiàng)目的模板高度達(dá)6m，國(guó)內(nèi)常規(guī)木模是無(wú)法做到的；

2）即使在多風(fēng)的條件下（本項(xiàng)目距離地中海直線距離約400m），也可順利爬升工作，本工程爬模體系能在70km/h（19.4m/s，相當(dāng)于9級(jí)大風(fēng)）的風(fēng)速下順利爬升，爬模體系非工作狀態(tài)最大可承受140km/h（39m/s，相當(dāng)于13級(jí)以上颶風(fēng)）的風(fēng)速；

3）爬模架體上限定的堆載在爬升過(guò)程中不需移除。

5.3性價(jià)比高

歐洲液壓爬模體系的高性價(jià)比主要體現(xiàn)在:

1）爬模系統(tǒng)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性較強(qiáng)；

2）歐洲液壓模板系統(tǒng)可澆筑出高質(zhì)量的混凝土表面；

3）爬模體系采用整體爬升，速度快、角度廣、操作面寬、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低；

4）爬模體系重復(fù)利用率非常高，可以有效降低工程成本；

5）在歐洲考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，歐洲的模板供應(yīng)商如Doka、PERI等已獨(dú)立于建筑承包商，形成了極高的專業(yè)化公司，擁有全球化的品牌形象。設(shè)計(jì)方案均為專業(yè)人士設(shè)計(jì)，從方案設(shè)計(jì)、材料供應(yīng)、售后服務(wù)、安裝指導(dǎo)等方面具有較高保障，提供的方案能夠最大限度滿足客戶要求。

6 特殊部位處理

6.1變墻厚處理

宣禮塔4個(gè)核心筒的墻體厚度從首層的1m會(huì)逐步遞減至450mm，每次變化100~150mm，共變化7次。本工程液壓爬模體系能夠利用導(dǎo)軌的導(dǎo)向功能進(jìn)行解決，即在變墻厚的層，反復(fù)調(diào)整導(dǎo)軌安裝傾角，通過(guò)2個(gè)施工段的爬升，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體由外向內(nèi)移位。

6.2爬錐定位產(chǎn)生偏差的處理措施

6.2.1爬錐定位偏差處理措施

爬模體系爬錐豎向允許偏差±1cm，水平向允許偏差±1.5cm。如果水平偏差超出了允許范圍，則爬升導(dǎo)軌提升后無(wú)法伸人上層的掛靴內(nèi)，爬升導(dǎo)軌無(wú)法固定，爬模無(wú)法爬升。

宣禮塔在施工至92.25m高度時(shí)，91.86m高度有4個(gè)爬錐水平偏差5cm。由于出現(xiàn)偏差的爬錐在內(nèi)墻上，并無(wú)鋼結(jié)構(gòu)。處理方案為在正確的爬錐位置利用水鉆在墻上鉆直徑8cm的穿墻圓孔，放人直徑42mm的鋼管，鋼管周圍用高強(qiáng)度灌漿料灌注密實(shí)。用1m長(zhǎng)8.8級(jí)M30高強(qiáng)螺栓代替紅頭螺栓和爬錐，將懸掛梁固定在剪力墻上，作為爬架系統(tǒng)的懸掛點(diǎn)。

6.2.2爬錐冒出混凝土面的處理措施

爬錐受力形式為錐體抗剪力，如果爬錐冒出混凝土表面，貝I}剪椎體將減小。且由于懸掛梁無(wú)法靠緊墻面，在懸掛梁受力后，懸掛梁易向下扭曲，造成紅頭螺栓受彎斷裂，導(dǎo)致爬架墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

在宣禮塔主體結(jié)構(gòu)施工至109m高度時(shí)，有4個(gè)爬錐凸出剪力墻面6mm。

經(jīng)過(guò)爬模供應(yīng)商技術(shù)人員力學(xué)分析，凸出6mm在可接受的范圍內(nèi)。唯一需要采取的措施為防止紅頭螺栓受彎。故需將懸掛梁與墻面之間加墊6mm鋼板，確保懸掛梁與墻之間無(wú)縫隙，使得懸掛梁在受力后，不向下扭曲，紅頭螺栓不承受彎矩。

6.3筒體內(nèi)模板操作空間狹小的處理措施

核心筒內(nèi)空間狹窄，部分模板距離墻面的距離僅10cm。如果先爬升模板，再施工剪力墻鋼筋，則工人無(wú)法進(jìn)入模板內(nèi)綁扎鋼筋。此問(wèn)題一直沒(méi)有較好的解決方案。故確定先施工+1層的剪力墻鋼筋，后爬升模板。但是在第一次安裝懸掛模板單元的+1層工作平臺(tái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)+1層平臺(tái)扭曲進(jìn)人剪力墻內(nèi)，如圖10所示。若此時(shí)先綁扎+1層的剪力墻鋼筋，再爬升爬架，剪力墻的水平鋼筋阻擋+1層平臺(tái)，爬架無(wú)法爬升。故爬架需要在鋼筋綁扎前爬升，需解決模板內(nèi)部鋼筋綁扎空間的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)SKE100系統(tǒng)的分析，在0層平臺(tái)和-1層平臺(tái)退模距離不足的模板單元下部開(kāi)洞，利用手動(dòng)導(dǎo)鏈將模板單元吊至0層平臺(tái)以下，為剪力墻鋼筋綁扎提供了操作空間。

△圖10  +1層、0層、-1層位置示意圖

6.4剪力墻變薄后爬錐無(wú)法安裝的處理措施

宣禮塔23層以上外墻厚度變至600mm，29層以上外墻厚度變至450mm。由于外墻內(nèi)有勁性鋼結(jié)構(gòu)柱。鋼結(jié)構(gòu)柱夕時(shí)昆凝土的厚度僅165mm，部分樓層厚度135mm。而通過(guò)爬錐在使用最短的11.5cm止動(dòng)埋件時(shí)，最小長(zhǎng)度為170mm。還需考慮到鋼結(jié)構(gòu)安裝允許偏差，鋼結(jié)構(gòu)柱外混凝土厚度不夠，無(wú)法安裝最短170mm長(zhǎng)的懸掛點(diǎn)。原設(shè)計(jì)為在鋼結(jié)構(gòu)柱上爬錐的位置開(kāi)洞，使用32cm或44cm長(zhǎng)的止動(dòng)埋件穿過(guò)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨固。但是此方案對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)和爬錐定位點(diǎn)預(yù)埋的精度要求太高，允許偏差僅5mm?，F(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法滿足該精度要求，故鋼結(jié)構(gòu)上開(kāi)孔的方案無(wú)法實(shí)施。為了能夠安裝170mm長(zhǎng)的懸掛點(diǎn)（通用爬錐+11.5cm長(zhǎng)的止動(dòng)埋件），在爬錐周圍400mm范圍內(nèi)，將剪力墻局部加厚21mm。

由于剪力墻局部加厚的厚度僅21mm（模板厚度），在鋼結(jié)構(gòu)外部混凝土厚度僅135mm的墻上，僅加厚混凝土墻仍然無(wú)法安裝170mm長(zhǎng)的懸掛點(diǎn)。采用在鋼結(jié)構(gòu)上焊接懸掛點(diǎn)的方式代替“爬錐+止動(dòng)埋件”的懸掛點(diǎn)。

7 實(shí)施效果

該液壓爬模系統(tǒng)實(shí)施效果良好，標(biāo)準(zhǔn)層施工速度8d/層，混凝土成型面質(zhì)量較優(yōu)，安全文明施工獲得各方好評(píng)，體現(xiàn)了中國(guó)企業(yè)在海外的優(yōu)秀形象。

8 結(jié)語(yǔ)

作為中建股份在非洲施工的最高工程，通過(guò)符合歐標(biāo)液壓爬模的使用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著國(guó)內(nèi)超高層工程建設(shè)腳步的加快，歐洲成熟的液壓爬模技術(shù)將會(huì)得到更多地推廣和應(yīng)用。