液壓自動爬升模板防墜系統的設計與運用

嚴登山 尹含歸

隨著國家人口規模的增長，城市空間資源的充分利用以及各種高、精、尖技術的應用成為了現代工程構建中的重點課題。由于工程建設通常具有模板使用量龐大、精度和密度水準高、結構相對復雜、建設難度大的特點，因此防墜系統的有效性和安全性是保障工程構建品質的重點內容。本文主要結合單位的項目就液壓自動爬升模板防墜系統的設計、運用等方面的順利施工提供指導。

一、工程概述

池州長江公路大橋作為安徽省高速公路設計規劃“縱三”中的重要組成部分，位于長江銅陵～池州河段，橋梁總長5825m，長江主通航孔橋設計里程為K20+693～K22+141，全長1448m。橋跨布置為（3×48+96+828+280+100）m，采用不對稱混合梁斜拉橋，主梁采用雙向2%的橫坡。

二、液壓自動爬升模板防墜系統的設計

液壓自動爬升模板防墜系統是一個極為復雜的運行體系，在實際應用中集自控、液壓、機械等先進技術于一體，因此，需要對各個構成進行嚴格、精密化設計，確保操作效果，筆者根據《液壓滑動模板施工安全技術規程》和《液壓系統通用技術條件》（GB/T3766-2001）

等相關文件，對液壓自動爬升模板防墜系統的設計與運用進行了探究。

1．系統構思設計

ACS100液壓自動爬升模板防墜主要由液壓千斤頂構成，出于安全因素考量，每組機位在設計時均配有一套完整的防墜系統，主要由防墜器構成，防墜器包括A-木梁膠合板模板體系、B-自動爬升機構、C-上桁架、D-后移裝置、E-承重三腳架、F-埋件系統、G-吊平臺、H-平臺橫梁等要素構成。系統主要通過多個液壓油缸的相互連接實現提升作業，液壓頂升動力源于中央液壓動力柜。為了確保超高層建筑作業安全，防墜系統必須具備較高的荷載能力，因此其多采用鋼鑄件進行外殼構建。除此之外，防墜器內含有卡快一個，操作人員可根據作業需求調控其自由翻轉，范圍90°，防墜系統在運行時，其上下銷軸通常保持在正交狀態，促使液壓千斤頂與防墜器之間形成高位鉸接，令千斤頂受力方向呈軸向狀態，從而保證作業安全。

2．系統運行原理

防墜系統在運行中，主要通過液壓千斤頂進行頂升力傳力，使承重系統荷載頂升力，而上下防墜器又能夠實現導軌相互交替作用，實現模板的平穩爬升。與此同時，上下防墜卡爪在系統運行中可發揮良好的安全保險作用，以防單個卡爪脫離導軌卡槽導致意外事件發生，具有先進的雙向制動能力，并以此實現模板的安全、自動爬升效果，其構成主要包括A-附墻掛座、B-安全插銷、C-承重插銷、D-埋件系統、E-橫梁鉤頭、F-上換向盒、G-油缸、H-下換向盒、I-導軌和J-附墻撐。

3．系統構成及運用解析

（1）模版系統，模板運行的主要構成要素包括移動裝置和模板兩方面內容，在超高層建筑和大型建筑施工建設過程中，多采用鋼模板開展日常作業，這是因為其具備良好的回收價值和耐用性。由于在施工過程中通常需要實施模板運輸作業，這就要求鋪設運行靈活的移動裝置，而混凝土作業平臺多在下方安設移動軌道，使模板經滑輪鏈接懸于軌道上，在進行模板裝、卸作業時通過機械操作軌道促使模板移動到指定作業區域，具有結構簡單、實踐空間需求小的明顯優點。

（2）爬升機械系統，該系統主要包括承重部分、爬升結構和附墻體系構成。其中，附墻結構具備傳遞爬模荷載的重要作用，其能夠確保爬模與系統運行結構緊密連接，確保施工安全，包括附墻靴、支座、預埋件、承力螺栓等構成要素。而爬升結構包括步進裝置和軌道兩方面內容，步進裝置在應用過程中需要借助液壓系統和上、下提升結構實現爬升目的，其中液壓主要負責維持動力，而提升結構則負責帶動導軌上升運行。承重架則主要肩負承力作用，其上部多為模板支撐作業平臺，下方為作業懸掛平臺。

（3）操作平臺系統，為了進一歩提高建設效率，操作平臺多采用四平臺結構模式，分割模版工程施工作業平臺和鋼筋工程作業平臺，以便模板爬升和拆除工作順利完成，確保這二者在作業時相互獨立，減少相互之間的干擾。

（4）液壓動力系統，在實際的應用中該系統通過進行電能、液壓能、機械能之間的相互轉換，驅動爬模運行上升，其包括液壓千斤頂、液控單向閥、電動泵站、磁控閥、油管等多項配件設施構成，在運行的過程中。其中一個模塊負責維持液壓動力，另一個模塊負責提供爬模動力，兩個液壓缸相互并聯，然后利用自控系統達成協同運行效果。

（5）自動控制系統，該系統統在工程建設中發揮著各爬升模板防墜構件協同作業的重要作用，具有下述功能，其一，操控千斤頂完成同步爬升工作；其二，確保爬升基準點高度偏差≤預設值；其三，實現操作者對爬升運行工作的實時監控，具體包括圖形和信號顯示等作業相關內容；其四，根據作業需求合理調控操控參數。與此同時，利用自動控制系統能夠實現單周爬升、連續爬升、定距爬升等不同爬升運行需求，使工程建設通過人機交互作用，為人員施工提供可靠的安全保障，確保作業效率。

三、液壓自動爬升模板防墜系統的實例運用

本項設計經過機械和工程試驗，先后在上海、廣州等地的高層建筑構建過程中投入使用，效果良好，實例如下所示。

1．上海外灘中信城。該項工程的核心筒主樓在構建過程中，通過運用液壓雙作作用模式，搭呈高層爬模體系開展日常建設工作。中信城層高4．20m，面積281．52m2(20．40m×13．80m)，外墻構建的爬模系統共包括八項不同的單元組成，每單元又由包括兩組液壓升頂動力系統，而在主樓內部的核心筒區域共設有四組液壓爬模配套體系，建筑構建速率為每層3～4天，極大地提高了工程建設效率。

2．上海國際金融中心。該項工程整體建筑結構為57層的中心塔樓，地面以上的結構體系高度為259．90m，主要工程體系同前者相似，采用鋼筋混凝土澆筑而成的剪力墻搭建核心筒作業區，內含十二組兩機位爬升模板體系，動力模式采用液壓自動式系統，工程建設速率為每層3天。

3．沈陽茂業中心。該工程主體結構高度共72層，高為288m，在構建過程中核心筒呈矩形平面，桁架層(4角處)均包含外延桁架，外墻處設置爬模裝置，總共十六個頂升機位，均采用液壓模式，施工安全性良好。

4．廣州珠江新城煙草大廈。該項建筑地面以上結構共71層，高度309．60m，核心筒體系為鋼框架結構，共包含十五組爬升模板體系、八組爬升系統(四機位)，均采用液壓自動模式，合計六十二個機位，工程建設速度為每層3d。

由上述分析可知，核心筒體系構建是超高層建筑建設過程中的核心內容，因此在進行爬模體系搭建時，必須充分考慮內部井筒的橫截面尺寸，確保其符合各個架體和搭建模板能夠在建設過程中的空間需要，常見的模板材料包括鋁合金、鋼材、木材等。而多數液壓式自動爬模體系在頂升平臺處通常留有預設洞口，以便機械、材料順利在樓層中穿行、運轉，節省建筑在物料運輸、人工傾倒方面的施工花費，同時提高建設人員作業安全性，減少高空作業頻次。同時與其他爬升模板技術相比較具有施工操作簡單、安全性高、自動化和體系標準化程度高、結構質量優質的優良特點，具有較高水平的通用性和經濟性。

四、總結

綜上所述，本文主要對液壓自動爬升模板防墜系統的設計與運用進行了分析和研究，并從液壓爬模的結構設置、運行原理、作業狀況和超高層建筑建設施工實際應用等方面，對防墜系統進行了深入解析，發現其具備較高水平的經濟性和通用性，且在大規模工程建設中具有較高的技術先進性特點，具有廣闊的應用與發展前景。