余子倫　儲(chǔ)智強(qiáng)　劉恒志

摘 要：隨著城市化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，超高層建筑的建設(shè)也越來越普遍，超高層建筑的施工對于施工技術(shù)和施工管理提出了更高要求。為了探究超高層建筑模式下的新型施工工法，基于“鋁模＋爬架”施工技術(shù)，依托武漢國博新城項(xiàng)目工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了高層建筑中爬架和鋁模板施工工藝，介紹了超高層建筑中“鋁模＋爬架”配合施工的應(yīng)用優(yōu)勢。通過在超高層建筑“鋁模+爬架”組合體系施工中應(yīng)用TRIZ理論，解決了施工生產(chǎn)中的實(shí)際問題，為創(chuàng)新方法在其他工程施工中的應(yīng)用提供了示范，也為超高層建筑施工關(guān)鍵技術(shù)積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；鋁模；爬架；TRIZ；創(chuàng)新方法

中圖分類號(hào)：TU974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A Doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202306087

Research on the Application of Innovative Methods in the Combination System of “Aluminum Mold + Climbing Frame” for Super High-rise Buildings

Yu Zilun，Chu Zhiqiang，Liu Hengzhi

（The 7th Engineering Co.， Ltd， China Railway Major Bridge Engineering Group， Wuhan 430056， China）

Abstract：With urbanization and economic development， the construction of super high-rise buildings is becoming more and more common， and the construction of super high-rise buildings has put forward higher requirements for construction technology and construction management. In order to explore the new construction method under the mode of super high-rise building， based on the construction technology of “aluminum mold + climbing frame”， we elaborate the construction process of climbing frame and aluminum formwork in high-rise building based on the project example of Wuhan Guobo New City， and introduce the advantages of “aluminum mold + climbing frame” in super high-rise building. The application advantages of “aluminum formwork + climbing frame” in super high-rise building are introduced. Through the application of TRIZ theory in the construction of “aluminum mold + climbing frame” combined system of super high-rise building， the practical problems in construction production were solved， which provided a demonstration for the application of innovative methods in other engineering construction and accumulated valuable practical experience for the key technology of super high-rise building construction.

Key Words：Super High-rise Building; Aluminum Mold; Climbing Frame; TRIZ; Innovation Method

0 引言

在我國建筑領(lǐng)域，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，越來越多的建設(shè)項(xiàng)目采用附著式升降腳手架和鋁合金模板等先進(jìn)施工技術(shù)。鋁合金模板本身具有重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、易于操作和不易變形等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以通過不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，成為建筑行業(yè)技術(shù)人員青睞的選擇之一。附著式升降腳手架安裝在建筑結(jié)構(gòu)上，通過升降裝置逐層升降。相較于傳統(tǒng)的懸挑鋼管腳手架，附著式升降腳手架更加安全可靠，外觀更簡潔整齊。

TRIZ理論是前蘇聯(lián)海軍專利調(diào)查員根里奇·阿奇舒勒及其同事于1946年提出的經(jīng)典技術(shù)創(chuàng)新理論。在其領(lǐng)導(dǎo)下的研究機(jī)構(gòu)對篩選出的數(shù)十萬份專利進(jìn)行分析，從各個(gè)發(fā)明問題的最有效解決方案中抽象出了TRIZ解決發(fā)明問題的基本方法，其中常用的有矛盾矩陣和40項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明原理[1]。盡管TRIZ理論在解決創(chuàng)新性問題方面表現(xiàn)出色，并且被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，但在我國建筑行業(yè)中的應(yīng)用仍相對較少。應(yīng)用TRIZ理論來提高建筑行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新水平，潛力巨大。

1 工程概況

武漢國博新城項(xiàng)目位于武漢漢陽區(qū)新五里地區(qū)，工程總建筑面積12萬m2；5#樓（-1/45）建筑高度138m、6#樓（-1/55）建筑高度168m、7#樓（-1/32）建筑高度98m，標(biāo)準(zhǔn)層高度3m，為保證工程施工質(zhì)量、工期、經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目采用“鋁模+爬架”新工藝施工。

通過運(yùn)用TRIZ理論的分割原理，將原有模板進(jìn)行分割，使得新型鋁模容易安拆；通過運(yùn)用TRIZ理論的動(dòng)態(tài)特性原理，對爬架進(jìn)行改進(jìn)，使得爬架可進(jìn)行升降；通過運(yùn)用TRIZ理論的組合原理，將兩項(xiàng)工藝組合，形成“鋁模+爬架”新工藝。

2 鋁模爬架組合體系施工工藝

2.1 鋁模安裝

模板安裝時(shí)需要嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，第一步需要安裝的是墻柱模板，只有墻柱模板安裝完畢，整體足夠穩(wěn)定后方可進(jìn)行梁板以及頂板模板的安裝，待頂板安裝完畢后及時(shí)進(jìn)行周圍模板的加固操作[2]。通過運(yùn)用TRIZ理論的預(yù)先作用原理，鋁模安裝前由施工員及棟號(hào)長實(shí)施定位放線，放出墻柱邊線及300mm控制線，鋁模班組拼裝前要進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)墻柱邊線焊接定位鋼筋，模板安裝前，通過運(yùn)用TRIZ理論的預(yù)先防范原理，清理模板表面水泥漿并均勻涂刷水性或乳液型脫模劑，嚴(yán)禁采用油性脫模劑。先進(jìn)行墻柱模板的安裝作業(yè)，從端部開始依次安裝。封閉模板之前，通過運(yùn)用TRIZ理論的預(yù)先作用原理，在墻模連接件上預(yù)先套PVC錐形套管。背楞陰角處嚴(yán)禁斷開，陽角處采用45°對拉螺桿，平面連接處采用槽鋼連接成整體。斜撐桿端與地面采用膨脹螺絲或預(yù)埋鋼筋固定。頂板模板和梁板模板安裝時(shí)先安裝底模，然后再安裝側(cè)模，最后安裝陰角模板，鋁模的支撐立桿必須垂直。根據(jù)樓面配模圖依次安裝早拆龍骨、支撐、樓面模板，安裝完成后涂刷脫模劑。安裝K板，通過運(yùn)用TRIZ理論的未達(dá)到或過度的作用原理，外墻外側(cè)模板應(yīng)高出結(jié)構(gòu)標(biāo)高50mm，并準(zhǔn)確安裝K板螺栓。

2.2 鋁模拆除

澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求后，需完成向監(jiān)理報(bào)備手續(xù)后，才能開始拆除模板。拆除墻柱模板應(yīng)按斜支撐、螺桿背楞、墻模板先后次序拆除，采用Y型扳手，嚴(yán)禁暴力拆除；梁模拆除先拆底模再拆側(cè)模，立桿保留；樓面模板拆除應(yīng)按早拆頭、龍骨、樓模板、陰角模先后次序拆除；通過運(yùn)用TRIZ理論的有效作用的連續(xù)性原理，K板在上一層混凝土澆筑后才可拆除。

2.3 爬架安裝

安裝爬架前，準(zhǔn)備好報(bào)裝資料。檢查底部基礎(chǔ)架體情況，驗(yàn)收通過后才能開始組裝爬架。鋪設(shè)龍骨板→安裝豎龍骨、輔助豎龍骨→加輔助支撐桿及斜拉桿→水平鋼性拉結(jié)→安裝第二、三道走道板→安裝安全防護(hù)鋼網(wǎng)片→安裝導(dǎo)軌，第一道附墻支座件并卸荷→安裝中節(jié)龍骨→連續(xù)組拼架體直到安裝完架體為止→安裝供電線路。

2.4 爬架提升

架體組裝完成后，需要由專業(yè)分包組織總包單位、監(jiān)理單位及相關(guān)人員進(jìn)行正式驗(yàn)收。只有驗(yàn)收合格，并獲得相關(guān)部門的批準(zhǔn)后，才可以進(jìn)入正常使用階段。在準(zhǔn)備工作完成確認(rèn)后，可以開始爬架提升，通過運(yùn)用TRIZ理論的分割原理，提升時(shí)需要分組分片進(jìn)行，部分提升后需要進(jìn)行位置調(diào)整并安裝相關(guān)的支撐斜撐桿。在提升時(shí)需要注意，當(dāng)?shù)竭_(dá)底部時(shí)停止提升，并將該附墻支座支座卸下移往頂部安裝好，然后才能繼續(xù)提升[3]。在爬架提升的過程中，通過運(yùn)用TRIZ理論的預(yù)先作用原理，需要將所有斜撐桿的定位和防墜措施全部松掉，直到提升到位后再次安裝好定位和承重斜撐桿。在部分斜撐桿位置過高時(shí)，需要先將斜撐桿固定好，然后再進(jìn)行卸荷工作。進(jìn)行倒鏈時(shí)，電動(dòng)葫蘆電機(jī)需要反轉(zhuǎn)，通過運(yùn)用TRIZ理論的反饋原理，自動(dòng)倒鏈系統(tǒng)將把傳力倒鏈環(huán)鏈恢復(fù)到提升前的狀態(tài)?？傊?，在架體提升的整個(gè)過程中，需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，安全穩(wěn)定地完成每個(gè)步驟，保證架體安全可靠地進(jìn)行提升和施工。

3 鋁模爬架組合體系應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 安全方面

爬架相對于傳統(tǒng)的懸挑式鋼管外防護(hù)腳手架，極大提高了主體結(jié)構(gòu)防護(hù)的安全性。傳統(tǒng)的腳手架通常使用懸挑式扣件鋼管腳手架，外加密目安全網(wǎng)和竹跳板。爬架的搭設(shè)方式則完全不同于傳統(tǒng)的懸挑腳手架，通過運(yùn)用TRIZ理論的組合原理，爬架主要以定型鋼支架為骨架結(jié)構(gòu)，采用螺栓連接鋼網(wǎng)片和定型鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺(tái)，以達(dá)到封閉式防護(hù)的目的，主體結(jié)構(gòu)與架體間的間隙采用翻板封閉，有效保證了施工人員的作業(yè)安全。通過運(yùn)用TRIZ理論的預(yù)先作用原理，鋁模施工過程中通過預(yù)留的傳料口進(jìn)行材料傳遞，減少了材料設(shè)備的吊裝，提高了施工作業(yè)的安全性。

3.2 質(zhì)量方面

木模的加工制作及安裝均需要人工完成，存在一定誤差。采用傳統(tǒng)的木模時(shí)，模板、方木浸水易變形翹曲，成型的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)觀感差，尺寸誤差較大的部位需要后期修補(bǔ)打磨處理后方可進(jìn)行裝飾裝修及門窗安裝作業(yè)[4]。

通過運(yùn)用TRIZ理論的復(fù)合材料原理，鋁合金模板系統(tǒng)的組成部分包括鋁合金板、鋼背楞、支撐立桿及其他附件，這些部件組裝完成后可以形成一個(gè)整體框架。由于這個(gè)框架采用了鋁合金板、鋼背楞等材料，具有輕量化、高強(qiáng)度等特點(diǎn)，并且每個(gè)部件結(jié)構(gòu)合理，安裝牢固，整體框架穩(wěn)定可靠，不會(huì)出現(xiàn)脹模。鋁合金模板的組件光滑清潔，按要求涂刷脫模劑，規(guī)范進(jìn)行安拆，墻體平整度和垂直度就能達(dá)到施工要求。

3.3 進(jìn)度方面

鋁合金模板組裝簡單，安裝不需要任何機(jī)械設(shè)備的協(xié)助，可完全由人工進(jìn)行拼裝，操作熟練的安裝工人每天可安裝20～30m2。鋁合金模板系統(tǒng)是一種建造周期短、拆卸快速的模板系統(tǒng)，一般可以在3～4天內(nèi)完成一層結(jié)構(gòu)的正常施工。這種模板系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于拆卸方便、施工效率高，能夠極大地改善施工進(jìn)度，同時(shí)也方便于交叉施工。作業(yè)速度相較傳統(tǒng)木模有較大提升。傳統(tǒng)的作業(yè)方式在鋼筋混凝土施工過程中，嚴(yán)重依賴技術(shù)過硬且有豐富經(jīng)驗(yàn)的施工人員。一般來說，完成一層鋼筋混凝土的流水作業(yè)至少需要5天時(shí)間，施工周期長，效率低下。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益方面

一套鋁合金模板配有3套支撐結(jié)構(gòu)，使用鋁合金模板快拆支撐體系，就可以快速周轉(zhuǎn)，提高施工效率。相較于傳統(tǒng)采用木模板的施工方式，工期至少縮短20%，同時(shí)可以大大節(jié)省傳統(tǒng)模式耗材費(fèi)用及機(jī)械設(shè)備租賃費(fèi)用[5]。合理運(yùn)用鋁模爬架一體化技術(shù)，在施工現(xiàn)場產(chǎn)生的建筑垃圾量顯著減少。同時(shí)，鋁合金模板和傳統(tǒng)木模板滿堂支撐腳手架相比，需要的支撐撐架體周轉(zhuǎn)料明顯減少，材料損耗也更少。

4 創(chuàng)新方法應(yīng)用

鋁模安拆過程中，銷釘銷片并不是同時(shí)被卸下，因此掉落位置會(huì)相對不集中，散落各處，如果僅僅依靠人工去一個(gè)一個(gè)撿拾，不僅工作效率低下，而且還無法做到收集齊全，容易導(dǎo)致不必要的損耗。針對銷釘銷片收集的問題，運(yùn)用TRIZ理論的多用性原理，將磁鐵和彈簧加以組合發(fā)明了一種鋁模銷釘銷片收集裝置如圖1所示，結(jié)構(gòu)輕巧，方便攜帶，操作簡單，可以使人在站立的狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，節(jié)約人工成本，從而提高鋁模銷釘銷片收集的效率。

在爬架提升過程中，爬架的鋼絲繩在錯(cuò)層位置很容易和主體結(jié)構(gòu)發(fā)生摩擦，為解決鋼絲繩摩擦問題，運(yùn)用TRIZ理論的曲面化原理，將原來直線移動(dòng)的鋼絲繩通過定滑輪導(dǎo)向，將裝置安裝在錯(cuò)層結(jié)構(gòu)上為鋼絲繩導(dǎo)向如圖2所示。因此，在提升全鋼爬架時(shí)可以避免鋼絲繩直接與錯(cuò)層凸出層結(jié)構(gòu)摩擦，通過滑輪結(jié)構(gòu)為鋼絲繩導(dǎo)向，減少鋼絲繩的摩擦損傷，可以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

鋁合金模板和附著式升降腳手架組合體系在施工過程中充分發(fā)揮了鋁模和爬架的優(yōu)勢，不僅在安全質(zhì)量、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，同時(shí)也符合國家建筑工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢。隨著施工方法的不斷升級(jí)，這種組合體系將逐漸得到更廣泛應(yīng)用，可提高施工效率和施工質(zhì)量，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

本文對“鋁模＋爬架”施工工藝、應(yīng)用優(yōu)勢等進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并把TRIZ理論在項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析，為更多的項(xiàng)目采用本施工技術(shù)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。但對TRIZ理論在其他建筑施工技術(shù)上的應(yīng)用分析還有待開展。在后續(xù)研究中，可通過系統(tǒng)分析各類專利成果，深入研究TRIZ理論，進(jìn)而有效把握建筑行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，并推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新在行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

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［5］劉首安，楊學(xué)康，王佳楠.鋁模與爬架體系在高層住宅工程中的施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2022，49（13）：63-65．

（責(zé)任編輯：張雙鈺）

基金項(xiàng)目：湖北省創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用基地服務(wù)能力建設(shè)項(xiàng)目（2020IM020800）

作者簡介：儲(chǔ)智強(qiáng)（1997-），男，中鐵大橋局第七工程有限公司助理工程師，研究方向：建筑建造技術(shù)。