幾乎是目前最新最全的超高層施工技術(shù)總結(jié)，看完就能做主管

易者書屋 2017-03-15

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隨著社會的進步，建筑被賦予了越來越多的文化內(nèi)涵，超高層建筑無疑是其中最典型的代表。

對于特殊的工程，設(shè)計思路與施工技術(shù)是密不可分的，設(shè)計需要了解成熟的施工工藝，而施工需要了解準(zhǔn)確的設(shè)計思路，兩者完美的結(jié)合才能共同締造出一座又一座的建筑精品。

超高層建筑設(shè)計特點

一、目前最常用的超高層結(jié)構(gòu)體系

框筒結(jié)構(gòu)

帶加強層的鋼框架筒體結(jié)構(gòu)

鋼框架結(jié)構(gòu)

二、主要構(gòu)造

厚大筏板、大直徑工程樁、超長樁、地下室框架、轉(zhuǎn)換層、超大截面墻柱、勁性結(jié)構(gòu)、拉結(jié)桁架、鋼管混凝土墻柱、組合樓蓋 ……

三、相對一般高層主要區(qū)別

向下較深:

深基坑（支護、開挖）不可遇見因素較多；

核心城區(qū)環(huán)境條件限制因素多；大底板、長墻對混凝土材料要求高；

向上超高：

構(gòu)件大、強度高、節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜；豎向工作面多、超高降效嚴(yán)重、人、材、及運輸困難、施工機械與結(jié)構(gòu)施工限制關(guān)系大

超高層施工技術(shù)總結(jié)

以帶加強層的鋼框架筒體結(jié)構(gòu)為例，對超高層結(jié)構(gòu)的施工進行簡單的梳理。

一、典型施工工況

二、深基坑工程施工

在土方工程施工階段，由于設(shè)計基坑深度越來越大，相應(yīng)的開挖深度內(nèi)陸質(zhì)條件越來越復(fù)雜，常規(guī)放坡開挖工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求,該方面主要技術(shù)有:

樁墻—內(nèi)支撐支護技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨桿支護技術(shù)

重力式水泥土擋墻和加筋水泥土擋墻

土釘墻支護技術(shù)

基坑止水、降水施工技術(shù)

基坑工程信息化施工技術(shù)

1、樁墻—內(nèi)支撐支護技術(shù)

基坑四周設(shè)置人工挖孔樁排或旋噴樁抵抗四周土體的側(cè)向力,根據(jù)土質(zhì)情況,增加內(nèi)支撐或預(yù)應(yīng)力錨索約束。

支護樁+內(nèi)支撐

2、預(yù)應(yīng)力錨桿支護技術(shù)

它一端與支護樁、格構(gòu)梁等構(gòu)筑物連接，另一端深入地層中，對錨桿施加預(yù)應(yīng)力；采用水泥漿體將預(yù)應(yīng)力筋與土層粘結(jié)的區(qū)域，將邊緣土體的側(cè)壓力傳至土體深處。

預(yù)應(yīng)力錨桿支護技術(shù)目前應(yīng)用比較廣泛，尤其在隧道、煤巷等領(lǐng)域，西塔基坑支護也輔助采用了此項技術(shù)。

3、重力式擋墻或加筋混凝土擋墻

深層攪拌樁組成的重力式水泥土擋墻，可為實體式或格柵式，該擋墻具有擋土和止水雙重功能，一般用于開挖深度不大于6m的軟土地區(qū)基坑支護。

當(dāng)基坑深度超過6m時，可在水泥土中插入加筋桿件，形成加筋水泥土擋墻。

廣州合景工程支護-6.9米以上采用單排水泥攪拌樁（φ550@400，深約10米），樁中加φ140@1200超前支護鋼管樁進行加強。分層設(shè)4至5道錨桿，直壁掛網(wǎng)噴射混凝土護壁。

上述為加筋混凝土擋墻與土釘墻支護相結(jié)合的復(fù)合支護技術(shù)。

4、土釘墻支護技術(shù)

利用土釘、鋼絲網(wǎng)和噴射混凝土面板，加固坑邊土體，使加固范圍內(nèi)土體自身穩(wěn)定性加強，形成類似擋土墻性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，達(dá)到支護基坑的目的。

5、基坑止水降水施工技術(shù)

基坑止水是指基坑四周利用止水帷幕墻，底部深入巖層，阻止外部地下水進入基坑。

止水帷幕主要包括連續(xù)咬合支護樁、地下連續(xù)墻、預(yù)制鋼板樁等。

基坑降水主要包括深井降水和輕型井點降水。

上海環(huán)球、廣州合景項目，受場地和工期限制，主塔樓范圍以外，土方除采用了樁墻支護技術(shù)外，地下室采用了逆做法施工工藝，既地下室結(jié)構(gòu)自上而下施工，土方工程穿插進行。

由于基坑設(shè)計在施工前，是全隱蔽工況，無法非常準(zhǔn)確直觀的掌握地下所有相關(guān)的信息，包括各個部位準(zhǔn)確的土層分布、軟弱夾層情況、地下已有設(shè)施情況，周邊地下建筑物情況、基坑周邊環(huán)境等等。

另外，目前國內(nèi)比較普遍的工藝存在以下限制：入巖難、人工成孔控制使用、遇到地下障礙物處理困難等問題，設(shè)計時需考慮比較充分，并有相對應(yīng)的應(yīng)急措施。

三、基礎(chǔ)施工

1、超長樁

軟弱地質(zhì)下的超長樁，（軟弱土層流失的危害）

2、厚大筏板+錨桿

厚——控制熱量

大——控制收縮（混凝土配比，抗拉鋼筋）錨桿長度控制

四、高性能混凝土

強度

施工工作性能：流動性（過鋼筋）、保塑性、初終凝時間、壓力泌水、初始溫度

設(shè)計其他性能：收縮指標(biāo)（早期、中期、長期）、耐久性、抗劈列

施工用的配比需兼顧上述所有特性需求。強度、黏度、溫度、收縮、脆性達(dá)到一個矛盾的統(tǒng)一。

尤其對于C70及以上超高性能混凝土，上述矛盾更加突出：（各地地材千差萬別，配比經(jīng)驗難以規(guī)范；攪拌站整體技術(shù)實力不夠；設(shè)計未考慮混凝土強度發(fā)展不同階段的內(nèi)力變化）

西塔C100混凝土411米超高泵送：

組織、試配、模擬試驗、批量驗證、形成標(biāo)準(zhǔn)。

東塔C80鋼板墻混凝土400米超高泵送：

西塔工作的基礎(chǔ)上增加收縮指標(biāo)驗證

此項技術(shù)里面需要我們?nèi)ゾ唧w研究的項目就主要包括以下幾個方面:

1、了解周邊市場各種混凝土原材的各項性能指標(biāo)，并根據(jù)配比指標(biāo)要求，嚴(yán)格控制材料的含水率、級配、及溫度。

2、試配滿足強度要求的混凝土，而后調(diào)整配比，使其在保證強度不變的前提下，實現(xiàn)可泵性指標(biāo)，最后對上述混凝土的耐久性、自收縮等性能進行試驗、微調(diào)。以下為西塔工程C100及C100自密實混凝土的研發(fā)過程。

另外在混凝土施工方面還有一些項目是我們今后需要特別注意的，比如：

鋼管混凝土施工（高拋、頂升與常規(guī)澆注方式的選擇與靈活運用，西塔施工中存在巨型傾斜鋼管混凝土澆注，我們選擇的是“準(zhǔn)高拋+人工振搗”的方式）；

大體積混凝土施工（澆注順序、分層方式、保溫措施與溫度監(jiān)控等）；

五、模架

混凝土核心筒豎向結(jié)構(gòu)先行的部署分析：

翻模+爬架的勞動強度和風(fēng)險

工效（減少了材料若干層的轉(zhuǎn)運）

鋼框架結(jié)構(gòu)安裝整層校正的前提條件

從上世紀(jì)70年代，在中國高層建筑開始興起的時候，新型模板和腳手架技術(shù)就在不斷的摸索，不斷的改進，發(fā)展到今天，自爬升的模架系統(tǒng)已經(jīng)成為超高層建筑施工中一種不可替代的技術(shù)。

目前，世界上自爬升模架系統(tǒng)主要有滑模、爬模、提模和頂模形式。

1、滑模工藝

根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀，利用定型骨圈將模板約束定位成結(jié)構(gòu)形狀，操作架隨模板設(shè)置，模板在新澆混凝土終凝前不脫模滑升。

該工藝適用與結(jié)構(gòu)形狀比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，比如煙囪、筒倉等，由于不脫模滑升，混凝土的表面質(zhì)量難以控制，同時連續(xù)不間斷作業(yè)，現(xiàn)場勞動強度太大，此工藝目前已較少采用。

2、爬模工藝

爬模工藝由最早的模板與模板互爬、模板與架體互爬，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在的模架、導(dǎo)軌整體互爬的新型爬模體系，是目前市場上最成熟的工藝。

其工作原理為利用設(shè)置在新澆混凝土墻面的爬錐和爬靴，實現(xiàn)模架整體與導(dǎo)軌交替爬升。

由于利用新澆混凝土墻面設(shè)置支撐與爬升機構(gòu)，單點承載能力低，需設(shè)置很多數(shù)量的支撐點，爬升過程中容易產(chǎn)生偏扭，且無法應(yīng)對結(jié)構(gòu)比較大的變化，可應(yīng)用于豎向結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，變化不大的結(jié)構(gòu)。

爬模施工由于具有比較成熟的市場保證,是目前超高層結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用最廣泛的工藝之一

3、提模工藝

提模工藝對爬模工藝進行了一定的改良，增加了大鋼平臺，采用絲桿提升機代替爬模小油缸作為提升動力，這樣可以根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀選擇支撐點位置，避免了爬模支撐點位選擇的限制，和新澆混凝土墻面荷載的限制；

模扳、操作架掛設(shè)在鋼平臺下，增強了結(jié)構(gòu)變化的適應(yīng)性。該工藝在澳門電視塔和上海環(huán)球項目已經(jīng)成功應(yīng)用。

廣州新電視塔與上海環(huán)球項目核心筒一樣采用了同種同模系統(tǒng)施工。

4、頂模工藝

頂模工藝是我們在施工西塔項目時，自主研發(fā)設(shè)計的新型模架自爬升體系，針對西塔特點，上述三種體系均不能滿足施工要求，因此我們利用爬模和提模的工作原理，針對西塔的特殊要求研制了頂模系統(tǒng)。

引進大噸位、長行程雙作用油缸，代替提升機，減少了支撐點數(shù)量，大大加強了對結(jié)構(gòu)變化的適應(yīng)；

設(shè)置平面剛度較大的桁架式大鋼平臺，使得模板可隨架體整體頂升；操作架設(shè)計成可滑、可轉(zhuǎn)、可翻轉(zhuǎn)、可伸縮，實現(xiàn)高空操作架任意形狀的調(diào)整。

爬模工藝因已經(jīng)具備了比較成熟的市場，具有比較經(jīng)濟的特點，在超高層結(jié)構(gòu)變化不大的情況下可作為首選；

頂模工藝因具有更強的適應(yīng)性和操作方便快捷性，而具備了更高的推廣價值。

另外在新型模板技術(shù)中，還有一些新型產(chǎn)品和技術(shù)也隨著市場的需要逐漸成熟起來，比如：

在新型腳手架方面,也隨著施工的需要出現(xiàn)很多新的產(chǎn)品和工藝。

在外防護架方面,主要有落地式腳手架、分層懸挑腳手架、爬架、和工具式支模架等。

另外，在西塔組合樓蓋模板體系中，為滿足小板厚條件下雙層雙向配筋,我們選擇了鋼筋桁架肋鋼模板體系。

六、鋼筋

鋼筋工程工藝本身比較成熟，但在超高層結(jié)構(gòu)施工中容易有以下問題：

1、鋼管內(nèi)鋼筋（作業(yè)環(huán)境問題）

2、暗柱鋼筋（鋼筋凈距問題）

3、水平樓板鋼筋（與豎向構(gòu)件鋼筋連接問題）粗直徑兩端對接難、小直徑鋼筋量大

高效鋼筋主要是指Ⅲ級鋼、冷扎帶肋鋼筋、工廠預(yù)制焊接鋼筋網(wǎng)等可以提高鋼筋工作性能、加強鋼筋混凝土協(xié)同受力的性能、減少配筋量，提高現(xiàn)場工效的鋼筋工程施工技術(shù)。

此項技術(shù)在應(yīng)用過程中需密切聯(lián)合設(shè)計和專業(yè)廠家，以“保證設(shè)計要求、降低材料消耗，減少現(xiàn)場工耗、降低項目成本”為指導(dǎo)原則。

西塔項目中直徑10mm以上的鋼筋全部為Ⅲ級冷扎帶肋鋼筋。

套筒擠壓,為在套筒側(cè)壁加壓,使套筒產(chǎn)生塑性變形,進而與帶肋鋼筋緊密咬合的鋼筋連接技術(shù),受制于設(shè)備現(xiàn)場轉(zhuǎn)運不方便，施工速度慢。

錐螺紋則因現(xiàn)場操作扭緊力矩人為隨意性較大，且截面削弱部位強度有所降低。

直螺紋基本解決了以上各點的缺陷，目前應(yīng)用比較廣泛,直螺紋一般采用滾壓套絲和敦粗套絲來實現(xiàn)加強接頭鋼材強度,解決套絲截面縮小引起的強度降低。

現(xiàn)場實際實施時，需結(jié)合工程特點、場地周遍資源情況，綜合考慮成本與工期因素，選擇合適的接頭形式，并針對不同形式的特點確定不同的控制措施。

西塔項目直徑16mm以上的鋼筋全部采用滾壓直螺紋連接的形式，目前市場上已經(jīng)有了成熟的10~14mm鋼筋的直螺紋加工，但考慮到成本因素，應(yīng)用不多，可在特殊要求情況下采用。

另外,西塔項目14mm以上的水平鋼筋全部采取預(yù)埋直螺紋鋼筋頭的形式,14mm以下直徑的鋼筋則通過多組鋼筋一次反彎實驗和設(shè)計論證采用了超規(guī)范的”胡子筋”的預(yù)埋方式。

目前市場上已經(jīng)有了成熟的10~14mm小直徑鋼筋的直螺紋加工，但考慮到成本因素，應(yīng)用不多，可在特殊要求情況下采用。

七、鋼管混凝土

成熟的澆筑工藝：常規(guī)、頂升、高拋

工藝選擇與結(jié)構(gòu)形式和混凝土的配比性能有非常大的關(guān)系

主要問題：

澆筑完成后不可見；

鋼管混凝土大體積溫度控制

鋼管內(nèi)混凝土裂縫等缺陷對結(jié)構(gòu)的影響

鋼管混凝土檢測

八、鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝

鋼結(jié)構(gòu)是目前國家在重點推廣應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系形式，它受力性能良好、可以比容易的實現(xiàn)各種造型設(shè)計，構(gòu)件工廠化加工大大的降低了現(xiàn)場的勞動強度、廢棄結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生太多的建筑垃圾，是今后結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個方向。

目前比較常見的鋼結(jié)構(gòu)主要包括高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)和鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)。

西塔、廣州電視塔、環(huán)球均為高層鋼結(jié)構(gòu)外框加混凝土內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)形式，中央電視臺新臺址工程則為全鋼結(jié)構(gòu)形式。

制作：

分節(jié)（考慮運輸限制與現(xiàn)場吊重限制）、

單元分解（考慮單元構(gòu)件下料加工，包括焊腳設(shè)計、臨時措施件設(shè)計等）、

組裝順序與方法（焊接順序、消殘）、預(yù)拼裝

安裝：

機械選型、吊裝順序、測量校正、高空焊接

在鋼結(jié)構(gòu)施工方面則主要有以下幾個方面：

鋼結(jié)構(gòu)三唯虛擬電腦放樣技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)

殘余應(yīng)力消減技術(shù)

鋼構(gòu)件實體預(yù)拼裝與電腦模擬預(yù)拼裝技術(shù)

異形構(gòu)件現(xiàn)場驗收技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)空間測量與校正技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接與焊接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)防火、防銹技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)高空安全防護技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)施工過程安全驗算技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)卸載過程控制與應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)

西塔項目鋼結(jié)構(gòu)最大難點為巨型空間“X”節(jié)點，其因超大、超寬、超重、超厚、焊逢密集、定位復(fù)雜等特點，給構(gòu)件的深化、下料、加工、運輸、拼裝、驗收、吊裝、校正和焊接均帶來非常大的難度，需利用上述一整套技術(shù)進行精確控制。

大型施工設(shè)備尤其是塔吊的選擇、布置、加固驗算、安裝、爬升與拆除整套技術(shù)，特別是在超高層建筑施工過程中：

由于大型塔吊的自重大、體積大、吊運能力高，支撐其安全的反力要求非常大；

受結(jié)構(gòu)自身承載性能和施工工況變化制約；

在廣東地區(qū)還要考慮抵抗臺風(fēng)的能力；

所有工作均在高空操作完成，難度和風(fēng)險均非常大。

西塔項目選用了三臺澳大利亞進口的M900D塔吊，其最大起吊能力為64t，在西塔項目上除安裝、爬升與拆除外，還進行了一次三臺塔吊高空移位，70層上下更是根據(jù)結(jié)構(gòu)變化情況設(shè)計為兩種支撐體系，移位時還存在兩種支撐體系的轉(zhuǎn)換，整個過程需要進行詳細(xì)、準(zhǔn)確的分析、驗算與反復(fù)論證，確?，F(xiàn)場實施萬無一失。

上海環(huán)球項目選用了一臺M440D塔吊和一臺M900D塔吊，在施工至89層高度時也存在一次高空移位。

大型構(gòu)件整體安裝技術(shù)。

該項技術(shù)主要是將構(gòu)件在地面或胎架上拼裝成型，而后利用塔吊或者集群穿心千斤頂整體提升就位，該技術(shù)的核心是保證拼裝構(gòu)件拼裝完后整體性夠強，驗算吊裝過程中與卸載后各構(gòu)件應(yīng)力變化，以此指導(dǎo)吊點布置和臨時支撐設(shè)置，實施時采用同步控制系統(tǒng)保證各點同步提升。

一些電廠煙囪鋼內(nèi)筒提升倒裝法、某些場管鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體安裝卸載、廣州新電視塔頂部桅桿天線提升安裝法均利用此項技術(shù)實施。

桅桿天線的安裝：格構(gòu)是單元吊裝、實腹部分采用頂升或提升的方式由上至下逐段安裝。

屋面塔吊拆除：小拆大

九、組合樓蓋

水平鋼筋處理；

角部鋼筋處理；

與幕墻埋件的配合；

受力功能設(shè)計探討。

十、鋼結(jié)構(gòu)防火

厚型放火涂料；

薄型防火涂料；

成品防火材料（防火板、防火毯等）