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项目动态

 超高层建筑施工技术及质量控制要点

    中开建设有限公司承担施工的贵阳市麒龙贵州塔(原用名为西能浙商大厦)项目,包括1#北楼、1#南楼、2#楼。其中1#北楼为地上38层地下5层,建筑檐口标高149.3m,建筑总高度168.2m,属超高层建筑。现就超高层建筑施工技术及质量控制要点作一探讨。
     1、超高层建筑的定义
    不同国家、不同时期,对于高层建筑的定义也不同,但原则上是以层数和建筑高度来标定的。1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上,专门讨论并提出高层建筑的分类和定义。第一类高层建筑:9-16层(高度到50米);第二类高层建筑:17-25层(高度到75米);第三类高层建筑:26-40层(最高到100米);超高层建筑:40层以上(高度100米以上)。
    在我国,民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定:住宅建筑按层数分类,一层至三层为低层住宅,四层至六层为多层住宅,七层至九层为中高层住宅,十层及十层以上为高层住宅;除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑,大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑);建筑高度大于等于100m的民用建筑为超高层建筑。
    2、超高层建筑的施工特点
    2.1、工序多,施工组织复杂 
    超高层建筑多工序交叉作业,各工序工程量大,施工组织配合复杂。
    2.2、前期施工准备工作量大
    超高层建筑一般位于市区中心,施工场地狭小,施工现场组织困难。同时需用大量的各种材料、机具设备,品种繁多,采购量和运输量庞大。施工时需投入大量的人力物力,以及施工技术准备工作。
    2.3、建设工期长而紧 
    超高层建筑单栋工期一般要经历2~4年,工期长而紧,且需进行冬、雨期施工,需要合理安排工序,才能缩短工期,减少费用,同时,应有特殊的施工技术措施保证工程质量,还需制定一系列安全防范措施和预案以保证安全生产。
    2.4、深基坑施工风险大 
    超高层建筑基础一般较深,多层地下室,土方开挖、基坑支护、地基处理以及深层降水,安全和技术上都很困难复杂,安全风险大,直接影响着工期和造价,采用新技术较多。 
    2.5、垂直运输量大 
    超高层建筑高处作业多,垂直运输量大,施工中需要合理地选用各种垂直运输机械,解决好各种材料、机具的垂直运输,和工人的上下班及运输问题,用水、用电、通讯问题,甚至垃圾的处理等问题,以提高效率。 
    2.6、高度大,安全防护要求高
    超高层建筑层数多,高度大,一般施工场地较窄,常采取立体交叉作业、高处作业多,需要做好各种高空安全防护措施,保护施工操作和地面行人安全,相应也要求增加安全措施费用。
    2.7、技术复杂 
    为保证结构的耐久性,美化城市环境,对超高层建筑主体结构和建筑物立面装饰标准要求高;基础和地下室墙面、厨房、卫生间的管道和防水都要求不出现任何渗漏水,对土建、水、电、暖通、燃气、消防的材质和施工质量要求都相应提高,施工必须采用有效的技术措施来保证,特别是常采用大量的新技术、新工艺、新材料和新机具设备和各种工艺体系,施工精度要求高,施工技术十分复杂。
    2.8、平行流水立体交叉作业,机械化作业程度高 
    超高层建筑标准层多,一般均采用多专业工种,多工序平行流水立体交叉作业;为提高工效,大多采用机械化施工,比一般建筑施工配合复杂,需要解决好多工种、多工序的立体交叉配合及纵横向各方面关系问题,以保证施工按计划合理进行。 
    2.9、文明施工要求高
    由于超高层建筑施工人员集中,生活区、生产区布置井然并保持日常检查做到有效控制。须在楼层内设置简易厕所。
    2.10、总承包管理协调难度大
    超高层建筑施工专业多,需多专业交叉阶梯施工,各专业需共用塔吊及施工电梯等垂直运输设备,各专业间的施工布置及协调难度大。
    3、超高层建筑主要关键施工技术
    3.1、超深基坑及地下室施工技术 
    超高层建筑地下室一般采用顺做法、半逆作法、全逆作法三种施工方法,其中半逆作法最为常见。超高层基坑深度超深且多处于繁华地带,基坑支护一般采用地下连续墙、排桩、水泥土桩墙、逆作拱墙等支护形式。 部分处于大型整体地下室中的超高层基坑采用坑中坑设计,即大基坑采用一种支护形式,坑中坑采用一种支护形式。
    3.2、高承载力大直径桩基施工技术
    随着建筑物高度的不断攀升,桩基承载力要求越来越高,桩长也越来越长,施工难度也越来越大。大直径嵌岩桩一般可采用旋挖成孔、冲孔成孔、潜孔锤成孔技术。 
    3.3、大体积混凝土施工技术
    超高层建筑多采用大型筏板基础浇筑地下室底板,超长大体积混凝土施工工艺是大型筏板基础施工的关键。大体积高强度混凝土水化热大、混凝土收缩大、裂缝控制难度大。超高层超大体积混凝土一般采用优化配合比设计;优选原材料;选用中低热水泥;大掺量粉煤灰和矿物掺合料;采用聚羧酸系高性能减水剂;采用蓄热保温保湿养护方法;采用实时温度检测等综合控制方法。
    3.4、高强混凝土超高泵送施工技术
    超高层建筑的混凝土强度高、粘度大,随着泵送高度的增加,泵送施工越来越困难。随着材料性能及设备性能的不断提升,我国在超高层泵送领域已创造多项世界纪录。超高层每层混凝土浇捣方量较大,混凝土浇筑一般采用 2 泵2管一泵到顶的施工技术。 
    3.5、超高层测量技术
    超高层建筑多为混凝土核心筒与钢框架的组合结构,施工过程中内外筒竖向压缩变形不同,随着建筑物高度增高,测量受环境温度变化及日照影响大。
    3.6、模架施工技术
    在超高层建筑领域,大型塔吊、钢结构安装技术日益成熟,混凝土核心筒结构施工是影响整体施工的关键环节,模架体系的先进性、科学性成了制约整个混凝土结构施工的关键因素。模架体系一般可采用滑模体系、液压单片爬升体系、液压整体爬升体系、液压整体提升体系、智能化整体顶升体系等多种形式,经过多年的发展,现常用液压整体爬升体系及智能化整体顶升体系两种模式。
    3.7、超高层钢结构施工技术
    超高层钢结构具有安装高度高、构件重量大、操作面狭小、倾斜及悬臂构件多、安装顺序复杂等诸多难度。超高层钢结构均采用塔吊吊装方式,塔吊的布置及选型完全取决于钢结构安装方案。超高层钢结构安装技术、空间结构施工技术、大悬臂安装技术、多角度全位置异性钢结构焊接技术是其关键技术。
    3.8、钢—混凝土组合施工技术
    钢—混凝土组合结构充分利用了钢与混凝土的各自优势,是常用的超高层结构形式,主要有钢管混凝土及型钢混凝土两种形式。大直径多隔板钢管混凝土施工密实性是钢管混凝土的最主要难点,密集钢筋与钢骨柱的连接及狭小空间混凝土浇筑是型钢混凝土的最主要难点。
    3.9、超高层幕墙施工技术 
    超高层结构幕墙单元面积大、安装高度高、与结构错层施工,幕墙安装需充分利用塔吊、施工电梯、悬臂吊及卸料平台等设备,施工组织难度大。
    3.10、超高层设备安装施工技术
    超高层施工主要施工设备主要包含大吨位自升式塔吊、大尺寸高速施工电梯、液压模架系统、超高泵送设备系统,设备的布置与选型的科学性是超高层建筑施工的关键。超高层结构设备安装高度高,设备重量重,需采用塔吊安装,塔吊选型及施工电梯选型需考虑设备重量及外形尺寸,设备安装需在结构施工阶段完成。
    4、超高层建筑施工难点
    4.1、超高层基础采用深基础。由于建筑高,体量大,支撑超高层的地基必须达到足够的强度,所以多采用深基础,持力层嵌入微风化岩层。
    4.2、超高层地下室深度大、层数多、面积大。一是要满足建 筑功能方面的要求,比如人防面积、停车位数量 等;二是要解决在施工过程中的结构抗浮问题。
    4.3、地下室及人防工程埋深大,地下水位往往包围地下室,地下室防水难度大。
    4.4、超高层结构形式多为混合型。如型钢混凝土、钢管混凝土、钢筋混凝土结构或全钢结。它们的共同特点是:施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料,目前已成为超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。
    4.5、超高层装饰工程装饰富于变化,工程量大,技术含量高、要 求高。超高层建筑的装饰工程的安全性功能尤其 重要,抗风压,风、水、气的密闭性要求高。
    4.6、超高层建筑功能复杂,子系统多,安装工程工程量大,要求精度高。
    4.7、新技术、新材料、新工艺、新设备大量采用。
    5、 超高层建筑质量控制要点
    以建筑总高度允许偏差值来说,超高层建筑的质量要求已经与普通建筑有了差别,特别体现在结构的安全性能和建筑功能要求上。超高层建筑承受的风压非常大,对气密性、水密性有很高要求,玻璃或幕墙的三性检验报告不可缺少。外墙的防水工程应从材料的选用、工艺试验、过程质量监督等方面严格把关。
    5.1、优化施工方案,做好方案预控
    施工方案在超高层建筑中的控制尤为重要。超高层建筑往往是深基坑,高大模板工程及支撑体系,建筑幕墙安装工程,超过一定规模的,必须由具备丰富经验和专业知识的专家组对其进行深基坑方案论证,只有通过专家论证的安全专项施工方案才能够进行指导施工。如果施工方案不恰当或者不按方案施工,就会容易发生坍塌等各类安全事故。
    5.2、超高层建筑的强度控制 
    超高层建筑混凝土强度等级一般都比较高,工程开工前,一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土。超高层建筑多采用泵送混凝土,做好混凝土的养护工作,特别是对大体积浇筑的混凝土的养护更要引起重视,应有专人负责养护。
    5.3、超高层建筑“三线”控制
    所谓“三线”控制就是轴线控制、标高控制、垂直度控制。轴线、标高、垂直度类似于建筑物的经络。对超高层建筑来说,由于涉及面广,操作难度大,经常会发生偏位现象。“三线”的控制是超高层建筑的一大难点。
    5.4、建筑裂缝的控制 
    超高层建筑在施工过程中会出现裂缝,必须采取相应的控制措施。裂缝宽度在不同的环境下,不同的混凝土结构其裂缝宽度也有不同的控制标准,允许裂缝最大为0.2~0.4mm。超高层建筑中混凝土量较大、强度要求高,混凝土裂缝需要提前预防,特别是做好砼的早期养护。对于新浇筑的混凝土,需要控制好构件的湿润养护,避免表面水分蒸发过快,产生较大收缩,使内部约束力过大而导致开裂。对于大体积混凝土,则应采取必要的措施(如埋设散热管、通水排热),避免水化热高峰的集中出现,同时在养护过程中应对表面、中间及底部温度进行跟踪监测(尤其是前三四天)。对于混凝土浇筑以后的内外部温度差宜控制在25℃以内,避免因温差过大使混凝土从内部开裂。 
    5.5、地下室防水
    超高层建筑由于深基础的设置或建筑功能的需要,一般均设有数层地下室,其防水功能十分重要。如何控制地下室防水工程质量控制显得尤为重要。须严格控制防水混凝土的质量;要注重防水构造施工的质量控制,如施工缝、变形缝位置的留设;加强特殊施工部位的防水处理,如施工缝处理,穿墙螺栓止水处理,穿墙管道处理,穿墙套管的防水等等。采用性能好质量可靠的新型防水材料 这是提高防水工程质量的保证,设计应选用多层复合防水措施,在做好结构防水的前提下,在外墙做多层柔性防水。
中开建设有限公司承担施工的超高层建筑麒龙贵州塔,目前刚进入主体结构施工,作为我司施工的第一个超高层项目,也是目前公司内各项目中技术含量最高的,公司内部超高层建筑施工经验和技术不是很成熟,需要大家共同努力,依托项目技术管理人员,成立科技攻关小组,进行科技攻关,及时解决施工中的技术难题,提高公司的施工业绩,锻炼施工团队,同时培养一批超高层建筑施工及技术管理人才。
 
(中开建设有限公司  陈炳华)
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