高层建筑爬模施工的土木工程施工

爬升模板 (简称爬模) 是一种在楼层之间翻转自行爬升，不需要起重机吊运的工具式模板。爬升模板同时具备滑模和大模板的优点，模板不需要装拆，可以整体自行爬升;一次可以浇筑一个楼层的混凝土。采用爬模施工，可以减少起重机械的吊运工作量; 大风天气对施工的影响小，施工工期较易控制; 爬升平稳，工作安全可靠; 每个楼层的墙体模板安装时，可以校正其平面位置与垂直度，施工误差小; 模板与爬架的爬升、安装、校正等工序可以与楼层施工的其他工序平行作业，可以有效地缩短施工工期。因此，爬模施工是一种高效施工技术，在高层建筑剪力墙结构、框架结构核心筒、大型柱、桥墩、桥塔、高耸构筑物等现浇钢筋混凝土结构工程中已得到广泛应用。

爬升模板可以分为有爬架爬模和无爬架爬模; 根据使用范围又可以分为外墙爬模和内、外墙整体爬模两种。

6.2.1 有爬架爬升模板施工

1. 有爬架爬模装置

有爬架爬升模板由模板、爬架和爬升设备三部分组成，如图6.2.1所示。

.2.1 有爬架爬升模板示意图

留爬架孔; 4—爬模; 5—爬架千斤顶; 6—爬模千斤顶挑横梁; 9—爬架挑横梁; 10—脱模千斤顶

(1) 模板

爬模的模板与大模板相似，构造亦相同，其高度一般为层高加100～300mm，增加部分为模板与下层已浇筑墙体的搭接高度，用做模板下端定位和固定。为了减少模板之间的拼接和提高墙面的平整度，应使模板的宽度尽量大。

在模板外侧必须设悬挂脚手架，供模板装拆、墙面清理及嵌填穿墙螺栓洞等工作之用。悬挂脚手架的角钢焊在模板竖向大肋上，其宽度为600～900mm，高度为4～5步高，每步高1800mm，其中有2～3步悬挂在模板之下，每步均满铺脚手板，外侧设栏杆和挂安全网。

(2) 爬架

爬架的作用是悬挂模板和爬升模板。爬架由支承架、附墙架、挑横梁、爬升爬架的千斤顶架 (或吊环) 等组成。支承架由4根角钢组成，一般做成2个标准节，使用时再拼接，支承架的尺寸除了满足强度、刚度、稳定性等条件外，还要满足操作人员的工作面要求，保证操作人员在支承架内上下活动时安全自如，一般不应小于650mm×650mm。

附墙架由附墙螺栓与墙体相连，作为爬架的支承体。螺栓的位置应尽量与模板的穿墙螺栓孔相符，以减少墙上的留孔数目，附墙架的位置若在窗洞口处，也可以利用窗台作为支承。

爬架顶端一般要超出上一层楼层0.8～1.0m，而下端附墙架应在拆模层的下一层，因此，爬架的总高度为3～3.5个楼层高度。爬架的支撑架与墙面的距离一般应保持0.4～0.5m，以便模板的装拆。挑横梁、千斤顶架的位置，要与模板上相应装置处于同一竖线上，以便千斤顶爬杆或环链呈竖直，使模板或爬架能竖直爬升，提高安装精度。

(3) 爬升装置

爬升装置有环链手动葫芦、单作用液压千斤顶、双作用液压千斤顶和专用爬模千斤顶等。环链手动葫芦是目前应用最广泛的一种爬升设备，利用人力拉动环链使起重钩上升，每个爬架处设两个环链手动葫芦。专用爬模千斤顶是一种长冲程千斤顶。活塞端连接模板，缸体端连接附墙架，不用爬杆和支承架，进油时活塞将模板举高一个楼层高度，待墙体混凝土达到一定强度，模板作支承，拆去附墙架的螺栓，千斤顶回油，活塞回程将缸体连同附墙架爬升一个楼层高度。这种千斤顶的效率高、省去了支承架，操作简便，但成本较高。

2. 有爬架爬升模板施工工艺

(1) 外墙爬升模板施工

如图6.2.2所示，外墙爬升模板施工的施工顺序为: 底层墙体施工完成后安装爬架→安装外模(悬挂在爬架上) 及窗洞口模板→绑扎外墙钢筋→隐蔽工程验收→安装内侧模板→浇筑二层墙体混凝土→拆除外、内模板→三层楼板施工→爬升外模板并校正固定、安装窗洞口模板→绑扎三层墙体钢筋→隐蔽工程验收→安装内侧模板→浇筑三层墙体混凝土→以外模为支承爬升爬架并固定在二层墙体上→……按照上述施工顺序的规律进行施工，直至完成最后一层。

爬模安装前，必须对爬模设备进行检查，连接螺栓应拧紧。组装后的爬架垂直度，必须控制在1/1000内。大模板在组装前，其表面应除锈且涂刷隔离剂。大模板的重量应与起重机的起重能力相适应，否则应采取分块、分批吊装。首层大模板的安装用起重机吊装就位，以外模找正内模。在第一层墙体模板拆除后，即开始在墙体的预留穿墙螺栓孔内安装爬架的固定螺栓，因此，预留孔之间的相互位置偏差不得超过±2mm。绑扎钢筋时，要注意留出大模板的对拉螺栓位置。外墙外侧模板的脱模，不得在模板上口撬拨或硬拉模板。

图6.2.2 爬升模板的爬升施工程序示意图

(2) 内、外墙整体爬模施工

内、外墙整体爬模施工时，应同时设置外爬架和内爬架。内爬架宜设置在纵、横墙交接处，高度稍大于两层层高，一般采用构格式钢结构。

内、外墙整体爬升施工顺序为: 弹线抄平→内爬架限位→升外墙内爬架→升外爬架→升外墙外模→绑扎钢筋→升内爬架→升内模→铺设楼板台模模板→水电管线埋设→绑扎楼板钢筋→浇筑楼板混凝土→内模刷脱模剂就位校正→墙体内水电管线安装→搭设门式脚手架横梁→浇筑墙体混凝土→进入下一层施工→……。

第一层墙体混凝土的浇筑，仍采用大模板工程一般常规施工方法进行。待第一层外墙拆模后，即可进行外爬架和外墙外侧模板的组装。待一层楼板浇筑混凝土后，即可安装内爬架及外墙内侧模板和内墙模板。内爬架的安装，应先将控制轴线引测到楼层，并按“偏心法”放出500mm通长控制轴线，然后按开间尺寸划分弹出墙体中心线，才能作内爬架限位。水平标高的控制，可以采取在每根内爬架上画出500mm高的红色标记。爬架的提升靠外墙的内爬架，作为以后提升内、外模板的连接依靠。为了施工安全和便于绑扎外墙钢筋，当外爬架提升后应立即提升外墙外侧模板，且在模板到位后立即用螺栓与内爬架连接，随即清理模板和涂刷脱模剂。

6.2.2 无爬架爬模施工

1. 无爬架爬模装置

无爬架爬模的特点是取消了爬架，模板由甲、乙两类组成，爬升时两类模板互为依托，用提升设备使两类相邻模板交替爬升。

(1) 模板

在无爬架爬模的模板，如图6.2.3所示，甲型模板为窄板，高度大于两个层高; 乙型模板要按建筑物外墙尺寸配制，高度要略大于层高，与下层外墙稍有搭接，避免漏浆和错台。两种模板交替布置，甲型模板布置在内外墙交接处，或大开间外墙的中部，每块模板的左、右侧均拼接有调节板缝的钢板以调整板缝，且使模板两侧形成轨槽以利模板的爬升。模板背面设有竖向背楞，作为模板爬升的依托，并能加强模板的整体刚度。内、外模板用φ16穿墙螺栓连接固定。模板爬升时，要以其相邻的模板为支承，所以模板均要有足够的刚度。在乙型模板的下面用竖向背楞作生根处理。背楞紧贴于墙面，并用φ22螺栓固定在下层墙体上。背楞上端设连接板，用以支撑其上的乙型模板，解决模板和生根背楞的连接，并调节生根背楞的水平标高，使背楞螺栓孔与穿墙螺栓孔的位置吻合。连接板与模板、生根背楞均用螺栓连接，以便调整模板的垂直度。无爬架爬模构造如图6.2.4所示。(www.xing528.com)

图6.2.3 无爬架爬模布置示意图

图6.2.4 无爬架爬模构造示意图

生根”背楞; 2—连接板; 3—液压千斤顶; 4—甲型模板5—乙型模板; 6—三角爬架; 7—爬杆; 8—卡座

(2) 爬升装置

爬升装置由三角爬架、爬杆、卡座和液压千斤顶组成。三角爬架插在模板上口两端套筒内，套筒用U形螺栓与竖向背楞连接，三角爬架可以自由回转，用以支承卡座和爬杆。爬杆用直径为25mm的圆钢制成，上端用卡座固定在三角爬架上。每块模板上安装两台起重量为35kN的液压千斤顶，甲型模板安装在模板中间偏下处，乙型模板安装在模板上口两端。千斤顶的供油用齿轮泵，输油管用高压胶管。

(3) 操作平台挑架

如图6.2.5所示，操作平台用三角挑架作支撑，安装在乙型模板竖向背楞和其下面的生根背楞上，共设置三道，上面铺脚手板，外侧设护栏和安全网。上、中层平台供安装、拆除模板时使用。在中层平台上加设一道模板支撑，使模板、挑架和支撑形成稳固的整体，并用来调整模板的角度，也便于拆模时松动模板。下层平台供修理墙面用。

图6.2.5 无爬架爬模示意图

; 3—模板; 4—连接板; 5—螺栓; 6—上挑架; 7—爬杆; 10— “生根”背楞; 11—下挑架; 12—三角爬架

2. 无爬架爬升模板施工工艺

无爬架爬升模板施工，主要用于剪力墙结构标准层的外墙侧模板，内墙模板和外墙内侧模板，仍采用大模板工程常规施工方法施工。

爬模组装顺序是: 先安装乙型模板下部的生根背楞，用穿墙螺栓固定在首层已浇筑的墙体上，再安装中挑架。在地面上将乙型模板的模板、三角爬架、液压千斤顶等组装好，然后将乙型模板吊起置于连接板上，并用螺栓连接，同时在中挑台上设临时支撑和校正模板。首次安装甲型模板时，由于模板下端无支承，故采用临时支撑校正固定，待外墙内侧模板吊运就位后，即用穿墙螺栓将内、外侧模板固定，并校正其垂直度。最后安装上、下两道平台挑架，铺放平台板、挂好安全网，即可浇筑墙体混凝土。无爬架爬升模板施工的爬升程序如图6.2.6所示。

图6.2.6 无爬架爬升模板施工爬升程序示意图

无爬架爬模在爬升施工前，先松开穿墙螺栓，拆除内模板，并使外墙外侧的甲、乙型模板与混凝土脱离，但不拆除穿墙螺栓。调整乙型模板上三角架的角度，装上爬杆并用卡座卡紧，爬杆下端穿入甲型模板中部的千斤顶中。然后拆除甲型模板底部的穿墙螺栓，装好限位卡，启动液压泵，将甲型模板爬至预定高度，随即用穿墙螺栓与墙体固定。待甲型模板爬升后，再爬升乙型模板。首先松开卡座，取出乙型模板上的爬杆，然后调整甲型模板三角爬架的角度，装上爬杆，用卡座卡紧，并使爬杆下端穿入乙型模杆上端的千斤顶中，再拆除乙型模板上口的穿墙螺栓，使模板与墙体脱离，即可爬升乙型模板。校正甲、乙两种模板，安装好内模，装好穿墙螺栓并紧固，即可浇筑混凝土。施工时，应使每一个流水段内的乙型模板同时爬升，模板不得单块爬升，模板的爬升，可以安排在楼板支模和绑扎钢筋的同时进行，故不占用施工工期，有利于加快工程进度。

6.2.3 大吨位长行程油缸整体顶升模板

大吨位长行程千斤顶整体顶升模板是利用大吨位长行程双向作用液压千斤顶作为顶升装置，与大模板施工工艺结合，利用现代化控制技术对顶升过程精确控制，是整体平台与模板同步提升的一种综合施工技术。这项技术主要适于复杂多变的核心筒结构施工，具有顶升力大、一次提升高度大、控制精准、自动化程度高、施工速度快、减少施工缝、结构整体性好、施工安全和施工质量容易保证等特点，具有广泛的应用前景。

大吨位长行程千斤顶整体顶升模板由动力及控制系统、支撑系统、钢平台系统、吊架系统、模板系统和垂直交通系统组成。动力系统由双向液压大行程千斤顶、支撑大梁端部的小千斤顶及整套液压油路组成; 控制系统由集中控制台、压力传感器和相关数据线组成，所有动作均提前编程并输入电脑。

钢平台需涵盖所有结构变化范围，钢平台需设计有足够的平面刚度，能承受上部整层的施工材料堆载、施工机具堆载、下部的挂架荷载、模板荷载以及所有的施工活荷载。平台下所有变化范围内设置吊架及模板滑动的轨道钢梁。钢平台下留空一层，可以保证在混凝土浇筑完成后立即插入钢筋工程作业，大大缩短了标准层的施工时间。

广州珠江新城西塔 (103层)，采用3台大吨位长行程双向作用液压千斤顶顶升模板施工; 深圳京基金融中心工程 (98层)，采用4台大吨位长行程双向作用液压千斤顶顶升模板施工。大吨位长行程双向作用液压千斤顶的行程5m，额定顶升力3000kN、额定提升力350kN，顶升有效行程5000mm，顶升速度100mm/min。通过液控与电控两套系统协同工作，实现主千斤顶同步运行误差可控制在1mm内。

6.2.4 施工注意事项

①采用液压爬升模板进行施工必须编制爬模专项施工方案，进行爬模装置设计与工作荷载计算。承载螺栓、支承杆和导轨主要受力部件应分别按施工、爬升和停工三种工况进行强度、刚度及稳定性计算。

②在爬模装置爬升时，承载体受力处的混凝土强度必须大于10MPa，且必须满足设计要求。

③非标准层层高大于标准层层高时，爬升模板可以多爬升一次或在模板上口支模接高; 非标准层层高小于标准层层高时，混凝土按实际高度要求浇筑。非标准层必须同标准层一样在模板上口以下规定位置预埋锥形承载接头或承载螺栓套管。

④爬架可以分段爬升和整体同步爬升，整体同步爬升控制参数的设定: 每段相邻机位之间的升差值宜控制在1/200以内，整体升差值宜控制在50mm以内。

⑤安装模板前宜在下层结构表面弹出对拉螺栓、预埋承载螺栓套管或锥形承载接头位置线，以免竖向钢筋与对拉螺栓、预埋承载螺栓套管或锥形承载接头等相碰。采用千斤顶和提升架的爬模装置，绑扎钢筋时，千斤顶的支承杆应支承在混凝土结构上，当钢筋与支承杆相碰时，应及时调整水平钢筋位置。

⑥混凝土浇筑宜采用布料机均匀布料，分层浇筑，分层振捣，且应变换浇筑方向，顺时针方向、逆时针方向交错进行。混凝土振捣时严禁振捣棒碰撞承载螺栓套管或锥形承载接头等。混凝土浇筑位置的操作平台应采取铺铁皮、设置铁簸箕等措施，防止下层混凝土表面受污染。

⑦爬模施工应符合现行行业标准《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80) 中的相关规定。爬模工程必须编制安全专项施工方案，且必须经专家论证。爬模装置的安装、操作、拆除应在专业厂家的指导下进行，专业操作人员应进行爬模施工安全、技术培训，合格后方可上岗操作。模板和爬架的爬升，应由专业小组完成，统一指挥。

操作平台上应在显著位置标明允许荷载值，设备、材料及人员等荷载应均匀分布，人员、物料不得超过允许荷载; 爬模装置爬升时不得堆放钢筋等施工材料，非操作人员应撤离操作平台。

爬模工程应设专职安全员，负责爬模施工的安全监控。