【摘要】针对全欧标体系下的阿尔及利亚大清真寺项目中的宣礼塔，介绍采用Doka公司SKE100爬升模板进行超高层水平与竖向同时浇筑混凝土的L型施工方法。同时就欧洲超高层液压爬模技术的原理、优点等进行了阐述，并就有关经济技术指标进行了对比。
【关键词】欧洲标准；宣礼塔；核心筒；液压爬模体系
【中图分类号】TLT69 【文献标志码】B 【文章编号】1007-9467（2017）02-0027-OS
1 工程概况
高度为264.3m的宣礼塔作为阿尔及利亚大清真寺项目的地标建筑，位于阿尔及利亚首都阿尔及尔。工程由地下2层，地上1栋43层的塔楼及3层裙房组成，总建筑面积约3.3万㎡，内设有展示阿尔及利亚历史的博物馆以及一个历史、科学研究中心。建成后将成为非洲第一高楼、全世界最高的清真寺宣礼塔。
2 工程结构施工整体分析
非洲地区因经济发展的原因，还未形成成熟的超高层施工技术体系。该项目虽地处北非阿尔及利亚，但执行的是欧洲标准体系，因此模板体系从选型到实施，全部执行欧洲标准体系。
塔楼主体结构为“巨型钢结构一混凝土外框筒”结构体系，4个核心筒位居在塔楼4个角部，核心筒之间通过“X型”的巨型钢斜撑连接，楼板和梁则与4个核心筒紧密连接后居于中央，共同组成抗侧力体系。结构典型平面图如图1所示。
△图1 宣礼塔标准层平面图
本工程核心筒共4个，属超高层群筒结构，核心筒墙体厚度随高度上升而变化，同时考虑到若水平楼板与竖向结构分开施工，根据欧洲标准《Eurocode2: Design of Concrete Structure}（EN1992-1-1:2004）的要求，需对所有墙与梁、板交接位置的钢筋进行加固处理，加固处理的措施如下:
1）与梁之间:连接方式全部改为套筒连接；
2）墙与板之间:钢筋考虑20%的损耗系数，即需采用对此处板筋加强的钢筋连续带，如图2所示。
△图2 钢筋连续带样品及应用
经测算，以上2项加固处理若用在宣礼塔中，则产生约30万欧元的费用。为此，通过方案对比，本工程核心筒与水平结构采用同步施工的方案。
在本工程模板体系选型过程中，实地考察了欧洲模板供应商的生产厂和应用工地，并结合宣礼塔的爬模体系深化设计，对欧标体系下欧洲超高层的爬模施工技术进行了分析与成功应用。
3 模架方案选型与设计
液压自动爬模是现代液压工程技术、自动控制技术与爬升模板相结合的产物。液压自动爬模是利用构件的相对运动（导轨与架体），即通过构件交替爬升来实现系统整体爬升的。
3.1模板体系选型
欧洲超高层爬模体系上一般采用木模板，厚度18-21mm。经过选择，宣礼塔采用的模板单块尺寸3000mm x 1500mm x 21mm，光滑、平整、坚硬，采用芬兰桦木压制而成，双面覆膜，单面周转使用次数为60次，约为国内常规胶合板的10倍以上。
本工程采用的是奥地利Doka公司提供的SKE100系列爬模体系，爬升速度为1/5m/min，可在-15°~+15°范围内任意爬升，该爬模体系的典型3D图如图3所示。该爬模系统主要由以下5部分组成:模板系统、操作平台系统、爬升机械系统、液压动力系统和自动控制系统。
△图3 SKE100液压爬模体系
3.2液压爬模布置
3.2.1液压爬模架机位布置
根据宣礼塔结构特点，核心筒外共布置16个机位，8组爬模架体；核心筒内共布置20个机位，8组爬模架体。共计36个机位，如图4、图5所示。
△图4 爬模机位布置图
△图5 架体分块平面布置图
3.2.2各部位架体形式（外墙、电梯井等）
以D号筒体为例，内外筒体爬模的典型剖面如图6所示。
△图6 宣礼塔爬模体系典型剖面
1）外墙液压爬模
外墙液压爬模布置于核心筒外墙。该形式爬模架体可带墙体一侧模板一起爬升，平台宽度1.68m（工人可活动区域1.47m），覆盖4个层高，架体共有6层操作平台，从上至下分别为:第1层为钢筋绑扎平台，可利用层平台进行钢筋绑扎；第2层为混凝土浇筑作业层，进徐昆凝土浇筑和混凝土振捣等工序；中间2层为支模操作平台，可在此平台上完成合模、加固、拆模、模板清理等工作；第5层为液压操作平台，负责进行爬升；最下面第6层为拆卸清理围护平台，可进行爬锥回收、混凝土面清理等工作。
2）核心筒筒体内液压爬模
该形式爬模架体为井筒内模板提供支模平台，并可带井筒内部模板一起爬升。其覆盖3个层高，架体共有5个操作平台，从上至下依次为:第1层为钢筋绑扎和混凝土浇筑平台，可借助此平台绑扎钢筋和浇筑前一层的混凝土；中间2层为支模操作平台，可在此平台上完成合模、加固、拆模、模板清理等工作；下层为爬升操作平台；最底层为拆卸清理维护平台，核心筒筒体内液压爬模架体立面如图7所示。
△图7 核心筒筒体内液压爬模架体立面
3）靠楼板一侧内墙悬挂吊模
靠楼板一侧的内墙为了实现与楼板同时浇筑，采用将核心筒内液压爬模外伸横梁的方法，将该面模板及操作平台悬挂在钢梁上，仅覆盖一个层高。
需浇筑的墙体及其楼板形成一个'L型”，从而实现竖向结构和水平结构一起浇筑。设计节点如图8所示。
△图8 内墙靠楼板侧悬挂模板剖面节点
4 液压爬模操作工艺分析
4.1工艺流程
液压爬模操作工艺流程如下:
1）混凝土浇捣、养护；
2）绑扎下一层墙体钢筋，混凝土养护强度达到爬模架体爬升要求后（20N/mm2），模板后退70~80cm，安装附墙和导向装置；爬升导轨，固定安全装置；
3）爬模架体爬升；
4）固定模板，浇捣混凝土，进入下一个循环。
4.2爬升施工
4.2.1爬模程序
液压柜启动后，机载微机处理器可以自行完成爬升前的所有液压准备工作，工人只要交替按遥控器上升或者下降键，即可开始爬升。爬模开始程序启动需要满足以下几个条件:
1）爬模现场工程师检查埋件系统无异常，红头螺栓已到位，确认嵌人式挂靴完全嵌入；
2）混凝土同条件养护试块抗压强度超过25MPa，风速小于6级；
3）爬模架上无关材料已清空，无关人员已撤离，爬架上方无阻碍爬升的障碍物；
4）翻板全部打开，爬模工人全部准备到位，试运行液压系统，无异常。
4.2.2导轨爬升
当已浇筑墙体强度达到爬模爬升设计要求（>20N/mm2），上一层墙体钢筋绑扎完毕后，在本层的预埋爬锥部分安装附墙装置和导轨导向装置，操作液压升降装置，将导轨爬升到上一楼层位置，并分两步对导轨和液压装置采用安全装置进行固定。
4.2.3架体爬升
当导轨爬升到位且固定后，再操作液压升降装置将架体沿导轨爬升到上一楼层位置并固定。
4.2.4模板固定
架体固定完毕后，按设计图纸对外模板和内模板进行摆放拼装，通过专用的对拉螺杆固定，完毕验收无误后，浇筑墙体混凝土。
4.2.5爬架附墙固定
液压爬模架体通过B7cm锥形螺栓与附墙预埋件连接起来实现附墙固定。该螺栓为直径30mm的高强合金钢螺栓，单根螺栓允许抗剪力为200kN本工程施加最大剪力为65kN。液压爬模架附墙埋件为锥形螺母及制动螺丝，如图9所示。
△图9 附墙固定件大样
4.3退模
模板悬挂在横梁下，带有滚轮装置，便于模板与墙面脱离。
5 欧洲液压爬模体系特点
欧洲液压爬模体系具有安全、施工快速和性价比高的优点。
5.1安全
欧洲液压爬模体系的安全性主要表现在:
1）爬升架体在施工的全过程中，一直通过锚固混凝土结构上；
2）所有的操作平台都是全封闭防护；
3）爬升操作通过无线电进行精密控制；
4）各平台之间通过工具化的楼梯系统连接，提供了一个安全的操作平台；
5）爬模体系可承受15级以内的强风；
6）爬模体系所有组成材料安全系数高、并严格通过欧洲标准安全认证；
7）在若干年的不断发展中，爬模体系经历了多个世界级超高层的检验，如本工程中使用的Doka公司SKE100体系，曾圆满完成当今世界最高建筑阿联酋哈利法塔（原名迪拜塔）中601m混凝土核心筒的爬升任务，是至今爬升时间最长，爬升最高的爬模系统。其他的工程如帆船酒店、欧洲央行总部、三峡工程等，都说明了欧洲液压自动爬模体系的安全性和对超高层结构的适用性。
5.2施工快速
欧洲液压爬模体系能够快速施工的主要原因如下:
1）嵌固在爬架体系上的模板体系专业化较高，可以组拼成大模板而不影响刚度，本项目的模板高度达6m，国内常规木模是无法做到的；
2）即使在多风的条件下（本项目距离地中海直线距离约400m），也可顺利爬升工作，本工程爬模体系能在70km/h（19.4m/s，相当于9级大风）的风速下顺利爬升，爬模体系非工作状态最大可承受140km/h（39m/s，相当于13级以上飓风）的风速；
3）爬模架体上限定的堆载在爬升过程中不需移除。
5.3性价比高
欧洲液压爬模体系的高性价比主要体现在:
1）爬模系统对不同结构的适应性较强；
2）欧洲液压模板系统可浇筑出高质量的混凝土表面；
3）爬模体系采用整体爬升，速度快、角度广、操作面宽、工人劳动强度低；
4）爬模体系重复利用率非常高，可以有效降低工程成本；
5）在欧洲考察时发现，欧洲的模板供应商如Doka、PERI等已独立于建筑承包商，形成了极高的专业化公司，拥有全球化的品牌形象。设计方案均为专业人士设计，从方案设计、材料供应、售后服务、安装指导等方面具有较高保障，提供的方案能够最大限度满足客户要求。
6 特殊部位处理
6.1变墙厚处理
宣礼塔4个核心筒的墙体厚度从首层的1m会逐步递减至450mm，每次变化100~150mm，共变化7次。本工程液压爬模体系能够利用导轨的导向功能进行解决，即在变墙厚的层，反复调整导轨安装倾角，通过2个施工段的爬升，实现系统整体由外向内移位。
6.2爬锥定位产生偏差的处理措施
6.2.1爬锥定位偏差处理措施
爬模体系爬锥竖向允许偏差±1cm，水平向允许偏差±1.5cm。如果水平偏差超出了允许范围，则爬升导轨提升后无法伸人上层的挂靴内，爬升导轨无法固定，爬模无法爬升。
宣礼塔在施工至92.25m高度时，91.86m高度有4个爬锥水平偏差5cm。由于出现偏差的爬锥在内墙上，并无钢结构。处理方案为在正确的爬锥位置利用水钻在墙上钻直径8cm的穿墙圆孔，放人直径42mm的钢管，钢管周围用高强度灌浆料灌注密实。用1m长8.8级M30高强螺栓代替红头螺栓和爬锥，将悬挂梁固定在剪力墙上，作为爬架系统的悬挂点。
6.2.2爬锥冒出混凝土面的处理措施
爬锥受力形式为锥体抗剪力，如果爬锥冒出混凝土表面，贝I}剪椎体将减小。且由于悬挂梁无法靠紧墙面，在悬挂梁受力后，悬挂梁易向下扭曲，造成红头螺栓受弯断裂，导致爬架坠落的风险。
在宣礼塔主体结构施工至109m高度时，有4个爬锥凸出剪力墙面6mm。
经过爬模供应商技术人员力学分析，凸出6mm在可接受的范围内。唯一需要采取的措施为防止红头螺栓受弯。故需将悬挂梁与墙面之间加垫6mm钢板，确保悬挂梁与墙之间无缝隙，使得悬挂梁在受力后，不向下扭曲，红头螺栓不承受弯矩。
6.3筒体内模板操作空间狭小的处理措施
核心筒内空间狭窄，部分模板距离墙面的距离仅10cm。如果先爬升模板，再施工剪力墙钢筋，则工人无法进入模板内绑扎钢筋。此问题一直没有较好的解决方案。故确定先施工+1层的剪力墙钢筋，后爬升模板。但是在第一次安装悬挂模板单元的+1层工作平台时，发现+1层平台扭曲进人剪力墙内，如图10所示。若此时先绑扎+1层的剪力墙钢筋，再爬升爬架，剪力墙的水平钢筋阻挡+1层平台，爬架无法爬升。故爬架需要在钢筋绑扎前爬升，需解决模板内部钢筋绑扎空间的问题。通过对SKE100系统的分析，在0层平台和-1层平台退模距离不足的模板单元下部开洞，利用手动导链将模板单元吊至0层平台以下，为剪力墙钢筋绑扎提供了操作空间。
△图10 +1层、0层、-1层位置示意图
6.4剪力墙变薄后爬锥无法安装的处理措施
宣礼塔23层以上外墙厚度变至600mm，29层以上外墙厚度变至450mm。由于外墙内有劲性钢结构柱。钢结构柱夕时昆凝土的厚度仅165mm，部分楼层厚度135mm。而通过爬锥在使用最短的11.5cm止动埋件时，最小长度为170mm。还需考虑到钢结构安装允许偏差，钢结构柱外混凝土厚度不够，无法安装最短170mm长的悬挂点。原设计为在钢结构柱上爬锥的位置开洞，使用32cm或44cm长的止动埋件穿过钢结构进行锚固。但是此方案对于钢结构和爬锥定位点预埋的精度要求太高，允许偏差仅5mm。现场施工无法满足该精度要求，故钢结构上开孔的方案无法实施。为了能够安装170mm长的悬挂点（通用爬锥+11.5cm长的止动埋件），在爬锥周围400mm范围内，将剪力墙局部加厚21mm。
由于剪力墙局部加厚的厚度仅21mm（模板厚度），在钢结构外部混凝土厚度仅135mm的墙上，仅加厚混凝土墙仍然无法安装170mm长的悬挂点。采用在钢结构上焊接悬挂点的方式代替“爬锥+止动埋件”的悬挂点。
7 实施效果
该液压爬模系统实施效果良好，标准层施工速度8d/层，混凝土成型面质量较优，安全文明施工获得各方好评，体现了中国企业在海外的优秀形象。
8 结语
作为中建股份在非洲施工的最高工程，通过符合欧标液压爬模的使用，取得了良好的经济效益和社会效益。随着国内超高层工程建设脚步的加快，欧洲成熟的液压爬模技术将会得到更多地推广和应用。
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