超高层核心筒墙体顶模系统施工工法

顶模系统施工工法 编制单位：中国建筑 xx 有限公司 xxxxxx 集团有限公司 1 前言 近年来， 随着国民经济及建筑业的发展， 国内外数百米的超高层建筑数量越来越多， 与传统普通建筑相比较， 超高层建筑一般设计为外筒钢结构与内筒钢筋混凝土结构相结 合的形式，普遍具有建筑面积大，建筑高度高，施工难度大，施工周期较长等特点。 针对超高层核心筒结构的特点，在满足质量、安全的同时，为缩短施工工期，一般 的施工顺序流程是，先施工核心筒墙体竖向结构，后施工核心筒水平结构及外框钢柱、 外框梁板结构。适合用于超高层核心筒墙体结构施工的工艺有：爬模工艺、提模工艺、 滑模工艺、顶模工艺等几种。 其中， “顶模系统”施工工艺与爬模工艺、提模工艺、滑模工艺的不同之处在于， 顶模工艺为大吨位（单个液压油缸额定顶升荷载单个液压油缸额定顶升荷载 300300 吨吨）长行程（顶升有效行程顶升有效行程 5m5m） 液压油缸整体系统顶升， 低位支撑 （支撑箱梁及伸缩牛腿设置在核心筒施工楼层下 2～3 层） ，电控液压自顶升，其整体性、安全性、施工工期方面均具有较大的优势，更适用 于超高层混凝土核心筒竖向结构施工。 2 工法特点 顶模系统是由模板系统、钢平台系统、挂架系统、支撑系统、液压系统、电控系统 等六大系统组成的低支撑点整体提升式模架系统，其特点是，设置一个桁架式钢平台， 把模板、挂架、钢平台自身重量及上部材料设备等的荷载通过钢平台传到支撑钢柱，再 由钢柱传递到支撑箱梁，通过支撑箱梁伸缩牛腿把荷载最终传递到核心筒墙体结构上。 顶升原理是通过其伸缩牛腿的伸缩和油缸的顶升提起实现上下支撑箱梁交替支撑在结 构墙体预留洞上，进而实现整个系统的顶升。施工过程为：作业人员在顶模挂架上绑扎 竖向墙体钢筋完成后，顶模系统顶升，将钢模板顶升至钢筋绑扎完成的施工段，作业人 员合模，进行墙体混凝土浇筑。混凝土终凝后进行上层墙体钢筋绑扎及钢模板拆除，重 1 复顶模顶升工作。通过这样不断向上循环作业，最终将竖向墙体施工完成。 顶模系统为系统整体顶升，使用大型液压油缸作为动力系统，支撑钢柱数量少（一 般 3～4 个） ，较易控制系统顶升时各支撑钢柱之间的同步，顶升速度快，顶升完毕的同 时，模板也提升到位，模板支设、钢筋绑扎、混凝土浇捣施工均较为方便，施工时间短， 施工质量、安全均易于控制，具有其他工艺无法比拟的优点，非常适合于超高层混凝土 核心筒的施工。 3 适用范围 本工法适用于超高层建筑钢结构框架-混凝土核心筒结构中的混凝土墙体的施工。 4 工艺原理 4.0.1 顶模系统由模板系统、钢平台系统、挂架系统、支撑系统、液压系统、电控 系统等六大系统组成。如下图所示： （以京基项目 4 根支撑钢柱的顶模系统为例） 图图 4.0.1-14.0.1-1 顶模系统的组成示意图顶模系统的组成示意图 2 图图 4.0.1-24.0.1-2 顶模系统的桁架平面图顶模系统的桁架平面图 图图 4.0.1-34.0.1-3 顶模系统的顶模系统的 1-11-1 剖面图剖面图 3 图图 4.0.1-44.0.1-4 顶模系统的顶模系统的 2-22-2 剖面图剖面图 1 模板系统：由定型钢模板组成，模板系统为定型大钢模板，标准尺寸为 2400× 4700，辅助非标准模板、阴阳角模和补偿模板组成，模板下口与下层混凝土浇筑面搭接 150mm（标准 4200 mm 楼层） 。模板配制时应充分考虑到结构墙体的各次变化，制定模 板的配制方案，思路是每次变截面时，只需要取掉部分模板，不需要在现场做大的拼装 或焊接；另外，如结构上有伸出墙体的钢牛腿等，配模时应提前在该部位设置小模板， 顶升过程经过钢牛腿时，将其移出避开钢牛腿实现顺利顶升。 2 钢平台系统：以四个支撑钢柱为支撑点，根据核心筒结构形状，形成一个矩形的 主平台骨架，平台骨架为桁架式结构，通常由一、二、三级桁架组成，钢平台下弦杆设 置吊架梁，通过吊架梁吊挂挂架和墙体模板，使钢平台、模板、挂架形成一个整体。平 台上设置液压泵站、控制室和混凝土布料机，同时作为钢筋、周转材料、一些辅助设施 堆放场地及施工人员中转平台。 4 临时过道 布料机位置 移 动 厕 所 焊机房(2×1m) 重量1.5t 二氧化碳堆放 (2.5×2m) 重量1.0t 液压泵站 11m212m2 焊机房(2×1m) 重量1.5t 氧气瓶堆放(2.5×2m) 重量1.0t 9m2 焊机房(2×1m) 重量1.5t 乙炔瓶堆放 (2.5×2m) 重量1.0t 11m2 二氧化碳堆放 (2.5×2m) 重量1.0t 吊装孔 布料机位置 吊装孔 图图 4.0.1-54.0.1-5 顶模钢平台平面图顶模钢平台平面图 3 挂架系统：是整个系统施工时的工作平台和安全防护设施，挂架系统分两种情况 设置，内外挂架设置均为6 步，只在挂架底部有支撑箱梁的部位设置5 步。挂架立杆顶 部设置滑轮吊挂在吊架梁上，挂架可以沿吊架梁纵向水平滑动。挂架采用钢制横、竖方 通及钢板网组成。 图图 4.0.1-64.0.1-6 顶模挂架平面图顶模挂架平面图 4 支撑系统：主要由设置在核心筒区域内的支撑箱梁（包括四道下支撑梁，四道上 5 支撑梁） 、四根支撑钢柱组成，支撑箱梁每端设置有伸缩牛腿，由伸缩油缸控制其伸缩， 上支撑箱梁与支撑钢柱和钢平台连接成整体，下支撑箱梁与油缸缸体连接成整体，通过 其伸缩牛腿的伸缩和油缸的顶升提起实现上下支撑箱梁交替支撑在结构墙体预留洞上， 进而实现整个系统的顶升。 5 液压系统：液压系统由 3～4 个大吨位（300 吨）长行程（顶升有效行程 5m）双 作用油缸组成，小牛腿的伸缩是由伸缩油缸进行控制，每个支撑钢柱对应1 个大吨位双 作用油缸和 8 个伸缩油缸。 6 电控系统：由液压系统各设备和阀件进行控制的电路组成，可实现系统顶升过程 中对各油缸的伸缩控制，系统具有模拟顶升实时显示仪表，可以实现油缸的联动顶升、 也可以手动单独顶升调平，具备故障及误操作自动锁定等功能，保证系统的安全。 4.0.2 顶模顶升流程工序： 1 1 顶模系统组成示意图顶模系统组成示意图 图图 5.0.15.0.1 顶模系统的组成示意图顶模系统的组成示意图 2 2 顶模顶升标准流程顶模顶升标准流程 6