高层建筑施工：液压滑升模板工程技术成果

1）液压滑升模板工艺原理

液压滑升模板工程技术是一种现浇钢筋混凝土工程的连续成型施工工艺。其工艺原理如下：首先在地面附近按照结构平面形状，组装液压滑升模板系统，在内外模板之间形成一个上下连续的空间，待钢筋绑扎完成后，由模板的上口分层（每层厚度一般在30 cm左右）浇灌混凝土，当模板内最下层的混凝土达到一定的强度后，液压滑升模板系统以预先竖立在结构内的圆钢杆为支承，以液压为动力带动模板向上滑升一个流水段。这样，一边向模板内浇灌混凝土，一边将模板向上滑升，使已成型的混凝土不断脱模，如此循环往复，直至达到结构设计高度。

滑模系统目前主要用于烟囱、矿井、仓壁等工程施工，也可用于超高层核心筒竖向墙体施工，但由于其施工过程非常紧凑，在混凝土凝固前必须向上滑动模板，否则混凝土凝固以后无法滑动；且由于在混凝土凝固前滑动模板，在混凝土结构表面的观感和结构的垂直度控制方面有较大困难，故不太适用于超高层建筑核心筒的施工（图11.9）。

图11.9　滑模系统工程应用实例照片

2）工艺特点

液压滑升模板工程技术性价比较高，实现了最大施工效率和最小施工投入的完美结合，具有明显的技术特点：

（1）机械化程度高

液压滑升模板施工的整个过程中只需要进行一次模板组装，系统完全依靠自身动力滑升，施工机械化程度高，工人劳动强度低。

（2）结构整体性好

液压滑升模板施工中，混凝土分层连续浇筑，水平和垂直方向均不设施工缝，模板固定无须对拉螺栓，结构整体性好。因此，在高塔、筒仓和烟囱等对结构整体性要求高的工程中，液压滑升模板施工应用比较广泛。

（3）施工速度快

液压滑升模板施工中，模板组装一次成型，模板装拆工作量小，施工作业连续性强，竖向结构施工速度快。高层建筑结构施工可以做到3天一层，筒壁式结构施工速度可以达到6 m／d。

（4）施工投入少

液压滑升模板系统在地面组装完成后，施工过程中一般不作大的调整，一套模板即可施工，组装成型后可一滑到顶，不但可以节约大量模板，也能够大大降低模板装拆的劳动力投入。

但是液压滑升模板工程技术也存在明显缺陷：

（1）施工组织要求高

由于液压滑升模板必须连续作业，否则会造成滑升困难、成本增加，因此对施工组织要求比较高，材料和劳动力计划安排必须周密。正是由于液压滑升模板施工适应突发事件的能力弱，而建筑施工恰恰是风险大、变数多的一项工作，不可预计的因素很多，所以难以完全满足滑模施工的要求，这是制约液压滑升模板施工工艺进一步推广应用的最大障碍。

（2）结构体形适应性差

采用液压滑升模板工艺施工，模板装置一次性投资较多，对结构物立面造型有一定限制，结构收分将大大降低液压滑升模板系统的效率。而为降低造价，超高层建筑设计时又多采用收分技术，造成剪力墙断面尺寸变化多、变幅大，因此限制了液压滑升模板工艺的应用。

（3）混凝土结构表面质量控制难度大

为了降低滑升阻力，滑模作业往往在混凝土结构强度比较低的情况下即需开始，这样势必拉裂混凝土表面，影响结构质量和观感。而且这种损伤不易被及时发现，发现后也难以修复，因此往往成为质量隐患。

（4）垂直度控制比较困难

为了降低成本，液压滑升模板系统的支承杆断面都比较小，液压滑升模板系统的整体刚度不强，在滑升过程中容易发生偏位。而且由于模板、脚手架连为一体，一旦出现垂直偏差，纠正将十分困难，因此结构的垂直度较难保证。

3）系统组成

液压滑升模板系统主要由模板系统、提升承重系统、操作平台系统和液压动力系统等组成，如图11.10所示。

图11.10　液压滑升模板系统组成

1—支承杆；2—提升架；3—液压千斤顶；4—围圈；5—围圈支托；6—模板；7—操作平台；8—承重桁架；9—防护栏杆；10—外挑三角架；11—外吊脚手架；12—内吊脚手架；13—混凝土剪力墙

（1）模板系统(www.xing528.com)

模板系统由模板和围圈组成：

①模板。模板的主要作用是承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力，并使混凝土按设计要求的截面形状成型。根据工程的需要，模板可分为内模板、外模板、圆柱模板和插板。其中内模高度多为900 mm，外模高度多为1 200 mm。为方便施工，保证施工安全，外墙外模板的上端比内模板高出150～200 mm。模板按其材料不同有钢模板、木模板、钢木组合模板等，一般以钢模板为主。钢模板可采用2～2.5 mm厚的钢板冷压成型，或用2～2.5 mm厚的钢板与角钢肋条制成。为了减少滑升时模板与混凝土之间的摩阻力以便于脱模，模板在安装时应形成上口小、下口大的倾斜度，一般单面倾斜度为0.2%～0.5%。模板二分之一高度处的净间距为结构截面的厚度。

②围圈。围圈又称围檩，其主要作用是使模板保持组装的平面形状，并将模板与提升架连为一体。围圈沿水平方向布置在模板背面，一般上、下各一道，形成闭合框，用于固定模板并带动模板滑升。围圈主要承受模板传来的侧压力、冲击力、摩阻力及模板与围圈自重。操作平台支承在围圈上时，还承受平台自重及其上的施工荷载。为保证模板的几何形状不变，围圈要有一定的强度和刚度，其截面应根据荷载大小经计算确定。

（2）提升承重系统

提升承重系统包括提升架和支承杆两个部分。提升架又称千斤顶架、提升框架，它是安装千斤顶并与围圈、模板连接成整体的主要构件，用于控制模板、围圈由于混凝土的侧压力和冲击力而产生的向外变形，同时承受作用于整个模板上的竖向荷载，并将荷载传递给千斤顶和支承杆。当液压动力系统工作时，通过提升架带动围圈、模板及操作平台等一起向上滑升。支承杆又称爬杆，它既是液压千斤顶爬升的轨道，又是液压滑升模板系统的承重支柱，承受施工过程中的全部荷载。支承杆的直径要与所选的千斤顶相匹配。

（3）操作平台系统

操作平台系统由操作平台及吊挂脚手架组成，如图11.11所示。

图11.11　操作平台系统组成

1—辅助平台；2—主操作平台；3—吊脚手架；4—三角挑架；5—承重桁架；6—防护栏杆

①操作平台。操作平台既是施工人员绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板的操作场所，又是材料、工具和液压控制设备等的堆放场所，有时还依托它安装垂直运输设备。因此，操作平台应有足够的强度和刚度，以便能控制平台水平上升。操作平台分为内操作平台和外操作平台。内操作平台一般由承重钢桁架（或梁）、楞木和铺板组成。承重钢桁架支承在提升架的立柱上，也可通过托架支承在桁架式围圈上。外操作平台一般由外挑三角架、楞木和铺板组成。三角挑架固定在提升架的立柱上或固定在围圈上。

②吊挂脚手架。吊脚手架主要用于滑升过程中进行混凝土质量的检查、混凝土构件表面的修整和养护、模板的调整和拆卸等。吊脚手架的主要组成部分有吊杆、横梁、脚手板、防护栏杆等。吊挂脚手架的吊杆可用圆钢制成，也可采用柔性链条，其铺板宽度一般为500～800 mm，每层高度2 m左右。吊脚手架外侧必须设置防护栏杆，并张挂安全网到底部。内吊脚手架挂在提升架立柱和操作平台的钢桁架上，外吊脚手架挂在提升架立柱和外挑三角架上。

③液压动力系统。液压动力系统的作用是为液压滑升模板系统滑升提供动力，主要由三大部分组成：液压泵站、液压千斤顶、油路及控制装置（换向阀、截止阀、溢流阀、分油器等）。为了保证各千斤顶供油均匀，控制千斤顶的升差，油路布置一般采取并联方式，液压动力油通过分油器平均分配到各个千斤顶（图11.12）。

液压滑升模板系统采用的千斤顶为穿心式液压千斤顶，支承杆从其中心穿过。按千斤顶卡具形式的不同，千斤顶可分为滚珠卡具式和楔块卡具式。液压动力系统设计时，应严格控制千斤顶的负荷，设计荷载一般不应超过其额定起重量的二分之一。

图11.12　液压动力系统原理图

1—滤油器；2—电动机；3—油泵；4—压力表；5—换向阀；6—分油器；7—截止阀；8—溢流阀；9—油箱；10—千斤顶

4）工程应用

（1）武汉国际贸易中心

武汉国际贸易中心主楼地下2层，地上55层，高205 m，总建筑面积为12.5万m2。主楼结构平面呈纺锤形，长64.6 m，中部宽38.6 m，两端宽为32.4 m，标准层建筑面积为2 300 m2。主楼采用钢筋混凝土框-筒结构体系，水平结构为无黏结预应力密肋梁楼板。核心筒剪力墙厚从650 mm分4次收分至300 mm，框架梁柱宽从1 350 mm分4次收分至550 mm（图11.13）。

武汉国际贸易中心工程规模大，工期紧，合同工期仅26个月。作为超高层建筑，武汉国际贸易中心主体结构工作量大，占用施工周期长，是整个工程施工的关键环节，其施工进度的快慢直接关系到整个工程能否按期竣工。因此，为加快主体结构施工速度，根据工程标准层多、结构平面变化少的特点，采用液压滑升模板施工主楼竖向结构，在有效的工作日里创造了（水平加竖向）4天一层楼的滑模速度，使结构施工质量达到优良，主楼最大垂直度偏差控制在万分之五以内（25 mm）。与一般支模现浇混凝土施工方法相比，采用液压滑升模板施工缩短了主体结构施工周期，提高了工效，节约了人工材料费。

图11.13　武汉国际贸易中心

（2）中央广播电视塔

中央广播电视塔总高度为386.5 m，加避雷针总高为405 m，自下而上分为塔基、塔座、塔身、塔楼、桅杆五个部分，其中塔身和部分桅杆采用预应力钢筋混凝土结构，混凝土强度为C40。塔身横剖面分为内筒、中筒和外塔身三部分（图11.14）。

图11.14　中央广播电视塔

液压滑升模板工程技术非常适合以竖向结构为主、且结构平面随高度变化不大的塔形高耸构筑物工程。但是与其他高耸构筑物不同，中央广播电视塔对外塔身的施工质量要求非常高，必须达到清水混凝土标准，这样传统的液压滑升模板施工工艺存在的结构表面质量难以保证的缺陷就非常突出。同时，中央广播电视塔外筒混凝土量大，钢筋绑扎工作量大，预应力管布设时间长，液压滑升模板系统实现连续作业困难很大。因此，传统的液压滑升模板施工工艺难以适应中央广播电视塔结构施工需要。为此，工程技术人员采用液压滑框倒模工艺施工塔身（内筒、中筒和外筒）以及钢筋混凝土塔桅，取得了良好效果，塔身施工速度达到0.9 m／d，在约14个月的时间内完成了总高200 m的钢筋混凝土塔身施工。由于钢筋混凝土桅杆规模比较小，因此施工速度更快，在正常施工条件下，液压滑框倒模施工速度可以达到1.35 m／d。