1 工程概况
附着升降脚手架因其搭拆方便、使用安全可靠、可节约大量的材料和人工，而广泛应用于高耸建筑物的结构施工，但在烟囱施工中使用附着升降脚手架在国内目前还属于首创。广东靖海电厂位于广东省惠来县靖海镇，电厂一期扩建工程建造的烟囱外圈为现浇混
凝土筒体结构，筒体高232m，每一模浇注高度2m，筒体结构由三部分组成( 见图1)。
1) 混凝土筒体底部～ 50m 为圆台形结构，底部直径为25. 6m，高度50m 处直径为21m，该段混凝土筒壁的锥度i = 0. 046 ( 即混凝土筒壁每提高2m，筒体外直径缩小184mm，外圆周长减少578mm)。
2)50 ～ 110m 仍为圆台形结构，高度50m 处直径为21m，高度110m 处直径为18. 6m，该段混凝土筒壁的锥度i = 0. 02( 即混凝土筒壁每提高2m，筒体外直径缩小80mm，外圆周长减少251mm)。
3)110 ～ 232m( 顶层) 为圆柱形结构，混凝土筒体直径均为18. 6m，该段混凝土筒壁的锥度i = 0。从混凝土筒体底部至高度110m 的两次圆台体部分，筒体直径共缩小7m，外圆周长共减少约22m。另外，在烟囱筒体的东西两面高度为12. 75 ～ 30. 01m，有两处烟道口，烟道口的空间尺寸达到7m × 18m，升降脚手架架体必须提升通过烟道口。
2 附着升降脚手架的优点与目前常用的烟囱施工方法相比较，采用附着升降脚手架作为烟囱施工平台和防护，可解决以下几个主要问题。
1) 提高烟囱施工的整体安全性目前烟囱施工中，多采用在现场制作的钢圈辐射梁式整体钢结构施工平台，施工人员上下及混凝土材料的垂直运输采用自制的井字架吊笼，吊笼安装在钢结构施工平台的中
央，结构庞大，制作成本和安装拆卸费用高，而且钢结构施工平台不能重复使用，烟囱施工的效率及安全性均较低。靖海电厂烟囱施工中由于采用了附着升降脚手架，内、外圈架体呈全封闭圆环形双排防护，人员施工及上下均安全可靠;圆环形架体有利于施工升降机靠近筒壁附着和安装，且将升降机吊笼门改制成可伸缩的翻板门，也解决了施工升降机与附着升降脚手架顶部平台之间的通行问题，使施工人员和材料方便地进出到架体上( 见图2 )。安装施工升降机后，缩短了每次人员及材料上下的时间，提高了劳动效率，特别是采用了具有国家标准的定型产品。附着升降脚手架和施工升降机配合施工，使烟囱施工的整体安全性有了可靠保障。
2) 架体在烟囱顶部安全拆除烟囱筒体结构施工平台都是在烟囱顶部拆除，高空作业风险性大。目前常用的辐射梁式整体钢结构施工平台提升施工到烟囱顶部后，几十吨钢材的平台只能采取分段切割的拆除方法，材料浪费大，拆除困难，安全性较差。在附着升降脚手架架体设计时考虑到高空拆除的危险性，将架体水平梁架和竖向主框架采用体积较小的散件拼装成整体桁架，在高空拆除时可方便地解体成散件拆除，大大降低了在顶部拆除架体的难度。本次使用的升降脚手架架体为五步高，拆除时提升一步拆除一步，可连续提升三步，只剩下两步架体后需要分解拆除。而且整个架体的顶部呈圆环形布置，并与烟囱筒顶部形成宽2m 多的平台，拆除时从施工升降机对面的机位开始解体，分别向施工升降机方向退后拆除( 见图2 )。在整个拆除过程中，施工人员行走和材料运输都有一个完整的施工平台，拆除过程的安全性有了很大提高。
3) 提高施工效率烟囱施工目前常用液压提升方法，有液压滑模或液压爬模( 也称为滑框倒模)。受到爬杆稳定性的限制，一般每一模模板的浇注高度在0. 8 ～ 1. 2m，最高不超过1. 5m。使用附着升降脚手架后，架体提升的附着点吊拉在筒壁上，每一模模板高度不受提升工况影响。这次靖海电厂烟囱施工的模板高度采用2m，每一模浇注高度增加了0. 5 ～ 0. 8m，相对提高了施工效率。
3 附着升降脚手架施工的关键问题及解决措施
1) 保证脚手架架体收缩
根据本次烟囱结构的特点，确保附着升降脚手架架体在提升过程中能顺利收缩是本工程的关键。从前面的概述可知，在地面搭设的附着升降脚手架内、外圈架体提升到110m 高度的过程中，整个架体的长度要逐模收缩约22m。根据混凝土筒体外圆周长的变化以及施工要求，对多种机位布置方案进行比对后，确定从烟囱底部开始，在混凝土筒壁的内、外圈共设置18 组(36个) 提升机位。架体提升过程中，36 个提升机位沿着混凝土筒壁，既做垂直提升运动，同时分别沿圆形筒体的辐射线向圆心方向移动，每两个机位之间的距离在架体提升过程中不断缩小( 见图2)。每个机位的两边各为一跨固定的水平桁架，内、外圈架体水平桁架外大内小，呈扇形布置，扇形的圆弧弧度取筒体0 ～ 110m 高度的中间值。每两个机位固定水平桁架之间留有“活动接口”，外圈架体每个“活动接口”留有1. 56m 的水平收缩量，内圈架体每个“活动接口”留有1. 35m 的水平收缩量。根据计算机绘图对结构分析，当架体提升至110m 高度时，外圈架体每个“活动接口”处水平方向收缩了约1. 1m，还有约450mm 的活动余量;内圈架体每个“活动接口”处水平方向缩短了约1. 0m，还有约350mm 的活动余量。这样的设计方案，可确保所有机位在整个提升过程中顺利地向筒体圆心收拢( 并保持
有充足的活动余量) ，且使架体始终保持形成一个与筒壁相近似的圆形筒体。各“活动接口”间采用搭接钢管脚手架。根据本次附着升降脚手架的设计要求，外圈架体的机位间距约为4. 79m，外圈架体机位间距与架体总高的乘积为54. 127m2 ;内圈架体的机位间距约为3. 82m，内圈架体机位间距与架体总高的乘积为43. 166m2 ，所有机位间距均未超过5. 0m，机位间距与架体总高的乘积均小于60m2 ，符合现行附着升降脚手架规范的规定，而且安全裕度较大。附着升降脚手架在烟囱工程中的应用
根据烟囱下半部分结构有锥度，脚手架在垂直提升过程中同时还要向圆心方向作水平移动的特点，将脚手架上、下两道防倾覆装置的导轨与架体呈倾斜安装。内圈的防倾覆导轨与架体立杆间距上小下大，外圈的防倾覆导轨与架体立杆间距上大下小，其斜度与混凝土筒壁的锥度相同( 见图3)。这样在架体提升过程中，不但可保持脚手架的提升稳定性，同时也迫使架体向圆心方向运动，以便使架体随筒体外圆直径的变化逐渐收缩( 反之也可以使架体在运动过程中逐渐扩大)。当混凝土筒体锥度发生变化时( 即50m 和110m的拐点处) ，通过调整防倾覆装置导轨的安装斜度，可使架体很顺利地通过拐点，而且架体始终保持处于垂直运行状态。
2) 加强架体的整体性
在每个水平桁架的“活动接口”处，设置双向对拉钢丝绳，如图3 所示。钢丝绳上端固定在机位的竖向主框架上，下端连接在接口另一边的水平桁架上，钢丝绳中部有花篮螺栓，可通过调整花篮螺栓收紧钢丝绳。架体提升过程中，随着架体逐渐收拢，各接口的间距也在不断减小，此时可同步不断收紧对拉钢丝绳，以加强架体接口处的整体性。另外，各接口处的大横杆以及栏杆均采用导向套连接( 见图4 ) ，这种导向套安装简单，使用效果较好，既可以加强接口处的整体连接强度，又能使接口部位的连接钢管有规律地收缩到架体内部，起到导向、连接的双重作用。
3) 架体立面设计
由于110m 以下的混凝土筒体呈有锥度的圆台形，而脚手架架体是垂直搭设，因此外圈架体的里口与混凝土外筒壁呈上大下小;内圈架体的外口与混凝土内
筒壁呈上小下大，当筒壁锥度较大时，这种差距更加明显。在架体立面设计时，充分考虑施工要求及烟囱筒壁的结构特点，在满足施工要求的前提下，尽量降低架体的总高度，以尽量减小外圈架体上口以及内圈架体下口至筒壁的距离，便于安全施工。根据现场使用2套2m 的模板布置及混凝土筒体的施工要求，从底层起沿混凝土筒体内、外墙连续搭设5 步升降脚手架加一步护栏，步高1. 9m，步宽0. 9m，架顶护栏高1. 8m，架体总高11. 3m，架体在施工过程中对顶部施工面有1. 6m 以上的围护高度，可保障施工安全。内圈架体的顶部向内侧悬挑0. 8m，形成宽度1. 7m 的平台( 见图
3) ，便于浇注混凝土筒体的施工。
4) 通过烟道口的技术措施
根据设计图纸，当架体提升至12. 75 ～ 30. 01m 高度时，有4 组(8 个机位) 处于烟道口位置。为确保架体安全、顺利通过烟道，在烟道口设置了4 道钢横梁，钢横梁一端与烟道口墙体的预埋件焊接，另一端加焊钢立柱，在机位处钢横梁的上部分别焊接预埋管，以便安装拉杆、提升钢梁及防倾覆装置( 见图5 )。这样可确保4 组机位附着点有牢靠的位置安装，使架体顺利地提升通过烟道口。
4 技术经济性分析
随着经济建设的不断发展，高耸的圆台形建筑结构大量涌现，如电力系统工程中的烟囱以及化工行业中的冷却塔等。在这一类工程中都需要为结构施工提供安全可靠、使用方便的施工平台。通过本次靖海电厂烟囱的施工，将附着升降脚手架技术应用到圆台形混凝土筒体结构的施工中，不但技术比较成熟、可靠，而且具有一定的经济效益，更有益于该项工程的安全施工。现针对本次烟囱工程施工中使用的两种施工平台方案进行对比。
1) 降低了材料的损耗和浪费靖海电厂烟囱施工中，原设计的钢圈辐射梁式整体钢结构施工平台及自制井字架，大约需要80t 左右的型钢材料，并要在现场制作拼焊。施工到顶后，钢结构施工平台只能在顶部切割解体拆除，型钢材料拆除后的再次利用率很低。现采用的附着升降脚手架是定型产品，拼装、拆除方便，设备和结构件拆除后，经过维修保养即可投入使用，且搭设脚手架架体的钢管、扣件仍可以重复使用。
2) 节约了爬杆材料烟囱施工目前常用的方法是利用液压装置提升整个体积庞大的施工平台。靖海电厂烟囱如采用整体施工平台，平台重量可达90t 以上，至少需要80 组液压提升装置，每一组提升装置都需要将长度232m 的爬杆(48 × 3. 5 脚手架钢管) 埋设在混凝土内取不出来。使用附着升降脚手架施工混凝土筒体结构，只需要在架体18 组机位附着点处的筒壁上埋设若干个PVC 管，采用一套穿墙螺栓安装提升装置就能解决整个架体的提升问题，而且穿墙螺栓可重复使用。仅此一项，就可节约近80t 的爬杆用钢管材料。
5 关键工序控制
附着升降脚手架经过这次在烟囱工程中的使用，认识到要用好这项技术，必须严格把握好以下几个关键工序。
1) 施工方案设计圆台形结构的建筑物其结构形式各不相同，现场的施工条件不一样，特别是各种附着升降脚手架的结构形式大相庭。必须根据上述条件和提升设备的各项技术性能，设计一套科学、安全、完善的施工方案，且经多方面的论证，为安全、顺利地施工创造基本条件。
2) 架体搭设圆台形结构施工的最大特点就是架体在提升过程中要逐模收缩，架体搭设能否达到设计要求，是保证安全、顺利施工到顶的关键工序。在整个架体搭设过程中，安排了专业的设计人员，对每根杆件、每个机位的搭设安装进行全程跟踪监督、检查，必须符合设计要求后才能进行后续工作。
3) 施工过程控制整个架体要提升100 多次才能到顶，在此过程中要经历架体收拢、变截面、过烟道口等复杂的工艺流程，而且在筒体结构提升施工过程中，施工人员的观察视线较差，必须严格做好每一步工艺流程的监督和检查，确保每一次提升过程都安全顺利地完成。
4) 施工人员熟练操作本次附着升降脚手架在烟囱工程中使用属于首次，脚手架施工操作人员也是首次接触。针对这种情况，采取了各种措施，对脚手架施工人员进行详细的技术交底，使所有的脚手架操作人员都能理解设计方案的用意，熟练地按照方案执行操作。同时，现场的专业技术人员在施工过程中，根据具体发生的情况，及时对方案进行调整和完善。为确保本次附着升降脚手架工程安全顺利完成，在脚手架搭设完毕、首次提升前，按照设计承载能力及相关规范，对架体进行了整体加载试验，完成了满载、超载以及动载试验，由业主、监理、总包施工单位共同对架体进行全面验收合格后才开始提升施工。还制定了严格的安全技术措施，认真做好从架体搭设到提升安装注意事项、架体的安全使用、进入烟道口、通过50m 拐点工艺、通过110m 拐点工艺、进入圆柱形筒体状态、台风来临前的加固措施，以及到顶后架体拆除等各道关键工序的安全技术交底，强调关键部位的技术要求和安全措施，努力做到管理人员和施工人员心中有数。并在实施过程中安排专人严格把好各道关口，严格按照施工方案执行。
6 结语
本次附着升降脚手架经广东靖海电厂烟囱施工使用，从2009 年2 月底开始安装，4 月初首次提升，8 月30 日提升到顶并拆除。施工中较好地解决了附着升降脚手架提升过程中架体不断收缩、安全通过烟道口、顺利提升通过混凝土筒壁锥度变化的拐点以及在232m 筒体顶部拆除等技术难点，克服了14 级超强台风的袭击和24h 不间断施工的困难，历时半年时间，架体共提升114 次，将升降脚手架安全顺利地提升到顶，并在顶部安全拆除，确保了烟囱工程按期竣工。该脚手架工程顺利结束，为这项技术在新施工领域的应用总结了经验，并为推广应用该项新技术打下了良好的基础。
