（修改版）中建一局超高层建筑扭曲钢筋混凝土结构施工

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业修改稿姓名卢云天性别男职务技术员工作单位中建一局（集团）有限公司邮编通信地址辽宁省沈阳市同泽北街银都大厦21层QQ研究方向超高层施工职称初级办公电话手机E传真超高层建筑扭转钢筋混凝土结构施工技术韩冬 卢云天中国建筑一局(集团)有限公司摘要：以超高层建筑的建设步骤为主线，结合了沈阳夏宫城市广场1#综合楼的工程实例，阐述了在超高层施工中的具体施工工作及技术应用，并针对沈阳夏宫城市广场1#综合楼的扭转结构特点及施工难点，总结出施工过程中的困难及其相应的解决办法，其中突出介绍了

2、：斜柱子的控制、超高层钢筋混凝土的施工、临边维护的实施等，并就上述问题提出了改进，以供同行参考。关键词：超高层建筑；超高层测量；模板支设；混凝土浇筑；超高层安全防护0.引言现阶段，随着社会经济的带动、人口数量的增长及房屋用地的限制等原因，越来越多的超高层建筑拔地而起，且数量急速增加，使日渐匮乏的土地得到了更加有效的利用。但是数量的增加也伴随着各种新造型的超高层建筑的诞生，面对各种有异与普通塔楼式造型的建筑，新技术、新工艺的施工工艺也被广大施工人员付诸实际，致使我们的居住环境安全、舒适、美观，为我们的城市增添一座又一座辉煌的地标！1.工程概况沈阳夏宫城市广场工程位于沈阳市主城区南部沈河区，属于沈

3、阳市“金廊”南端的五里河商贸区与高尚住宅区，紧邻浑河北岸，远眺浑南新区，是沈阳南郊的CBD中心区。新址工程建成后将成为沈阳的标志性建筑。主楼由两栋塔楼和裙房组成，形似双塔，其中1#综合楼为43层，高约210m，2#酒店式公寓为43层，高约180m，3#商场裙房为5层，高约26m，地上总建筑面积约15万平方米，3#商场裙房为框架剪力墙结构形式，1#综合楼与2#公寓式酒店的16层以下柱子结构形式为钢筋混凝土结构，16层以上为钢筋混凝土结构形式， 1#楼、2#楼总体为框架核心筒结构形式。其中标志性的1#综合楼因柱子斜度的变化而形成一拥有扭曲结构独特造型，柱子大部分向核心筒中心点位置进行不同斜度的倾斜

4、，倾斜最大约为87.269，最小的约为89.924，致使整个1#综合楼呈扭曲形式。2.工程难点2.1 超高层建筑施工测量难度大首先，因为其建筑高度过高，平面控制网及高程垂直传递距离长；测站的转换多；测量的累积误差也会增加。其次因本工程结构成扭曲形式，在施工过程中要全程控制所有斜柱的倾斜率，其过程中的部分斜率过小也不好把握，小小的零点几度偏差也会影响到整体楼柱的倾斜率。最后也受到高空作业及各种环境因素所限，致使整体的建筑施工测量难度大大的增加。在斜柱子的模板支设工程中，因为斜度控制要求，也对主体结构的施工及后续交叉工作顺利进行造成可很大的困难。2.2混凝土施工难度大高强混凝土的应用及泵送高度的限

5、制等因素都影响到整个建筑施工的顺利进行。高强混凝土存在水泥用量多，混凝土粘度大，泵送阻力大的问题，而且结构中钢结构与钢筋混用，其中钢筋直径大、用量多，剪力墙位置暗柱节点区钢筋密集，这些因素都对混凝土浇筑工程造成了相当大的困难。2.3高层施工及平时临边维护工作安全责任重在保证正常施工的基础上，保证其整个施工过程中的安全运作才是工程施工的原则。因楼层高及1#楼靠近商业网点及住宅区，杜绝高空坠物就成了整个工程施工过程中的工作要点，且保护好施工人员的人身安全更是要时刻把握的。所以高层建筑施工中的临边维护工作也是需要克服的困难之一。3.超高层建筑测量技术3.1 作用与任务3.1.1 作用施工测量是联系设

6、计与施工的前提, 是设计图转化为现实的必经环节。 只有测量定位的准确, 才能控制超高层的空间及平面位置的相对正确，它是衔接各分部分项工程之间平面及空间关系的重要手段。3.1.2 任务在本工程施工中, 施工测量面临的任务繁重,主要有:（1）建立整体施工的测量平面和高程控制网, 为施工放样提供可靠依据; （2）伴随1#综合楼施工高度增加, 逐步将施工测量的平面控制网和高程控制网引测至相应的作业面; （3）根据工程施工测量控制网, 进行1#综合楼主要轴线定位, 并且按几何关系测设超高层建筑的次要轴线和各细部位置;（4）将平面控制网正确地向上传递至相应的作业面, 以确保超高层建筑的垂直度及柱子定位和斜

7、度, 完成测量控制网的垂直传递和垂直度控制任务；（5）全面开展竣工测量, 为超高层建筑工程竣工验收和维修扩建提供资料; （6）变形及斜度观测, 在1#综合楼施工期间, 定期进行变形观测和斜度测量, 以了解其变形规律, 确保工程施工和运营安全。3.2超高层建筑施工测量1#楼超高层建筑施工测量本着 从整体到局部、先高级后低级、先控制后验收 的测量原则, 首先要建立施工测量控制网。超高层建筑施工测量实行分级布网, 逐级控制。而超高层建筑控制测量又分平面控制测量与高程控制测量。3.2.1平面控制测量整体的平面控制一般布设三级控制网, 由高到低逐级控制。平级网之间相互贯通, 以方便联测校正, 确保其统一

8、性。首级平面控制网首级平面控制网是其它各级控制网建立和复核的依据, 并可作为钢结构吊装等高空测量定位的空中导线网。首级平面控制网一般以建设单位提供的平面控制点为基础建立, 布设在视野开阔、远离施工现场稳定可靠处。二级平面控制网二级平面控制网是场地平面控制网, 发挥承上启下的作用, 即依据首级平面控制网测设, 并作为三级平面控制网建立和校核的基准, 同时也可为重要部位的施工放样提供基准。三级平面控制网三级平面控制网是建筑物平面控制网, 为超高层建筑细部放样而布设的平面控制网,布置在1#综合楼基础底板上。当结构施工至地面以上时, 应及时将三级平面控制网转换到0.000 结构层, 以便与二级平面控制

9、网联测校核, 进行施工测量控制。3.2.2高程控制测量高程控制测量相对简单。高程控制网可分二级布置, 由高到低逐级控制。首级高程控制网以建设单位提供的高程控制点为基础建立,布设在视野开阔、远离施工现场的北侧儿童活动中心附近。考虑季节变化、环境影响以及其他不可知因素, 定期对高程控制点进行复测。二级高程控制网布设在1#综合楼内部,以首级高程控制网为依据创建。随着时间的推移与建筑物本身的不断升高, 自重荷载会不断增加, 建筑物会产生沉降。因此,要定期检测高程点的高程修正值, 及时进行修正。高程控制网要结合平面控制网进行布设, 控制点尽做到共享, 以减少维护工作量。3.2.3竖向测量竖向测量是超高层

10、建筑施工测量最重要的任务, 更是超高层建筑施工测量技术研究的主要内容。目前, 本工程竖向测量方法主要采用外控法和内控法相结合的方式进行测量。 外控法外控法是在建筑物外部, 利用经纬仪, 根据建筑物轴线控制桩来进行轴线的竖向投测, 亦称作“经纬仪引桩投测法”,如图 1 所示。外控法操作简单, 测量仪器要求低, 普通经纬仪即可满足要求,早期的1#综合楼竖向测量多采用该方法。但是该方法场地要求高, 建筑周边必须开阔, 通视条件好。随着超高层建筑高度和城市建筑密度不断增加, 外控法作业条件越来越差, 因此该方法应用范围逐步缩小, 仅用于1#综合楼地下结构和3#商场结构施工测量使用。图 1外控法竖向测量

11、示意图内控法内控法是在1#综合楼基础底板上布设平面控制网, 并在其上楼层相应位置上预留 200 mm200 mm的传递孔, 利用垂准线原理进行平面控制网的竖向投测, 将平面控制网垂直投测到任一楼层, 以满足施工放样需要, 即在建筑物内部进行竖向测量, 如图 2 所示。图 2 内控法竖向测量示意图本工程采用垂准仪法进行内控高程竖向测量控制。利用垂准仪将控制点向天顶方向进行竖向投测,也称仰视法。常用的天顶准直法测量仪器有: 配有 90弯管目镜的经纬仪、激光经纬仪、激光铅直仪、自动天顶准直仪和自动天顶 - 天底准直仪。3.3斜柱模板支设为了使斜柱子施工更加便于操作、更加简单，也为了便于后续的斜率的测

12、量操作，我司技术人员结合现场实际制造了一种简易的定型模具，广泛用于施工实践中，并收了意想不到的成效。3.3.1定型模具模型如图所示，整个定型模具主材为10#槽钢，配以,48钢管。支撑槽钢与基座形成三角形以使基座稳固，在整个定型模具前端的槽钢留有2个锚栓孔用于锚栓固定，在模具前方一米范围处另设2处地锚，利用钢丝绳及地锚固定整个柱模板上半部分，避免浇筑混凝土是模具回正发生。模具整体与模板接触位置利用次龙骨固定及螺丝固定。图3 定型模具模型4.1.2定型模具的安装操作经过测量确定柱边线位置，根据已放埋件位置固定定型模具基座，固定完成之后用橡胶锤或者小锤轻敲基座，整个模具安装完成之后再进行正常的模板拼

13、接、龙骨固定等工作。在进行7层施工时因为初次尝试遇到了个别回正及模具损坏的麻烦，但经过改善加固最后达到了施工要求。施工过程中确保专人进行看护及测量，其定型模具在整个施工过程中未发生过大偏移，施工前后的实际误差被严格的控制在5mm以内，符合设计、规范要求。接下来的施工中广泛应用定型模具技术，节省工期18个工作日。事实证明定型模具的应用可以有效的节省人工，达到了高效节约的喜人效果。4、混凝土施工4.1高标号混凝土应用本工程混凝土选用参照下表1序号单体部位墙柱梁、板11#综合楼（塔楼）L1-L11C60L1-L11C60C30L12-L29C50L12-L29C50C30L30-屋面C40L30-屋

14、面C40C30 表1 混凝土标号选用一览其混凝土根据设计图纸的混凝土强度等级，由商品砼公司试验室提供混凝土配合比供我司选择。配合比设计的原则是既满足强度、耐久性要求，又要经济合理、具有良好的可泵性，因此除通常须考虑的因素外必须处理好如下几个方面。水泥用量 适用于超高层泵送混凝土，其水泥用量必须同时考虑强度与可泵性，水泥用量少强度达不到要求，过大则混凝土的粘性大、泵送阻力增大则增加泵送难度，而且降低吸入效率。粗骨料 在泵送中，粗骨料粒径越大，越容易堵管，常规的泵送作业要求最大骨料粒径与管径之比不大于13，在超高层泵送中，因管道内压力大，易出现离析，大骨料粒径与管径之比宜小于15，而且其中的尖锐扁

15、平的石子要少，以免增加水泥用量。坍落度 普通的泵送作业中混凝土的坍落度在160mm左右最利于泵送，坍落度偏高易离析、低则流动性差。在超高层泵送中为减小泵送阻力，坍落度宜控制在180220mm。粉煤灰及外加剂 粉煤灰和外加剂复合使用可显著减少用水量，改善混凝土拌和物的和易性。但由于外加剂品种较多，对粉煤灰的适应性也各不相同，其最佳用量应从活性、颗粒组成、减水效果、水化热、泵送性能等多方面加以平衡选择。表2 参考配合比：混凝土强度水泥PO52.5砂子石子高效减水剂粉煤灰超细矿渣粉水C60452630107519.7258701654.2超高层泵送技术对于高度约为210m的1#楼的超高层泵送，因泵送

16、压力过高，所以砼强度高、粘度大，泵送难度尤其困难，给泵送施工带来了一系列难题。1#楼每层砼用量约为900m，分两次施工，采用两台三一重工的HBT90CH-2128D超高压输送泵，同时布置了两套同样管道，两台泵可同时泵送。表3 超高压输送泵参数型号混凝土理论输送压力（MPa）混凝土理论最大输送量（m3/h）柴油机额定功率kW备注HBT90CH2128D19/2895/70186*2三一4.2.1泵送混凝土至200m高度时的所需要的压力计算混凝土泵送所需压力P包含三部分：混凝土在管道内流动的沿程压力损失P1、混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失P2以及混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力P3。公式（

17、1）式中：单位长度的沿程压力损失。 管道总长度，垂直高度210m，加上水平管道部分，总长约280m。 粘着系数，取=（3.00-0.10S）102 (Pa),S为塌落度，本工程S要求为22cm-24cm，在最不利情况下取值S=20cm。=（3.00-0.10S）102 (Pa)=100Pa混凝土输送管直径为125mm速度系数,取=（4.00-0.10S）102 (Pa/m/s)。=（4.00-0.10S）102 =200Pa混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝时间之比，其值约0.2-0.3混凝土在管道内的流速，当排量达63m3 /h时，流速约1.426m/s。径向压力与轴向压力之比，其值约0.

18、95。公式（2）P2=100.1+0.2=1.2Mpa。弯管：90，R=1000，8个；90，R=500，1个；30，R=1000，1个；45，R=1000，1个；锥管1个。每个弯管、锥管压力损失0.1 Mpa，分配阀压力损失0.2 Mpa。P3=gH=5.2 Mpa。式中：混凝土密度，取2600kg/m3g重力加速度H泵送高度，按210m计算计算结果：泵送210米高总压力损失：P=P1+P2+P3=4.37+1.3+5.46=11.13 MPa 15.2MPa，故除上述80泵外均满足泵送要求3.3.2、技术特点1）双动力结构为确保施工过程的可靠性，整机动力采用两台柴油机分别驱动两套泵组。应用

19、双动力功率合流技术，平时两套泵组合同时工作，当一组出故障时可切断该组，另一组仍维持50%的排量继续工作，避免施工过程中断造成损失。2）全自动高低压切换液压系统高低压泵送模式切换过程全部由计算机控制，只需一按钮就瞬间进行切换，不需停机，没有污染。3）高压砼活塞由于泵送最大高度达210m，管道内的砼对砼活塞反压极大，针对这一关键工况特点，采用增强聚氨酯材料开发了适应超高层泵送结构的高压砼活塞。4）眼镜板、切割环砼的反压会产生使切割环脱离眼镜板的反推力，导致密封失效，而这一对耦合件间的密封性是保证超高层泵送的关键。HBT90CH砼泵通过优化S管的流线减小反推力，同时采用高预紧力技术使切割环与眼镜板紧

20、密贴合，保证可靠密封。4.2.3混凝土泵管排布及固定现场混凝土泵管的布设:因为现场混凝土泵送高度最高约为210m，经过与专业地泵租赁商沟通及通过考察类似工地的施工经验，可以不设置水平转换层。所以现场采用一泵到顶的技术，不设置水平转换层。超高压输送管采用壁厚为8mm的特制超高压输送管（钢管采用输送用无缝钢管GB/T8163标准），保障管道的抗爆能力。管道间的连接用螺杆强度级别保证，纵向拉力由螺杆承受，使接头处得到可靠保障。管道初段，特高压管约150m（120m以下）。即压力最大前段，采用超高压卡扣连接，O型圈密封，壁厚为8mm的特高压输送管。管道末段，120m高度以上垂直管道和水平楼面管道采用普

21、通125A高压输送管。超高压管道布管时，应适当使用弯管的数量，在底部应设有垂直高度1/4左右的水平管道。水平管长度应为竖向管道的长度1/3-1/4，即51m-68m。弯头的数量应尽可能的少，但是由于施工现场的场地限制，水平管道长度无法满足时，可以适当增加弯头数量。输送管的固定对超高层泵送的效果起到重要作用，要求输送管道全程固定。本工程输送管沿楼地面、墙面、穿楼板铺设。可在混凝土地面或墙面上预埋200*200*10mm钢板（插焊直径6根16mm以上钢筋），输送管支座配焊固定。或采用4个M20膨胀螺栓固定。支座及固定方式见下图：图4 支座及固定方式4.2.4混凝土泵管直接水洗技术水洗技术本身是一种

22、施工方法，关键是需要具备下述保障条件，即混凝土泵具有足够的压力、输送管道不漏水，眼睛板、切割环密封良好。传统的水洗方法是在混凝土管道内放置一海绵球，用清水作介质进行泵送，通过海绵球将管道内的混凝土顶出。由于海绵球不能阻止水的渗透，水压越高，渗透量就越大。大量的水透过海绵球后进入混凝土中，会将混凝土中的砂浆冲走，剩下的粗骨料失去流动性引起堵管，使水洗失败。所以传统的水洗方法水洗高度一般较低。经过对超高层建筑的考察，我们总结出了一套针对200m以上垂直高度管道的超高压水洗方法：管道中不加海绵球，而是加入12 m3的砂浆进行泵送，然后再加入水进行泵送。由于在混凝土与水之间有一较长段的砂浆过渡段，不会

23、出现混凝土中砂浆与粗骨料分离的状况，保证了水洗的顺利进行。而且水洗可将残留在输送管内的混凝土全部输送至浇筑点，几乎没有混凝土浪费。混凝土泵在泵完料后，泵送清水洗泵，当浇筑层的管头出现过渡层混凝土时（与正常混凝土不一样），用预先吊至作业层的料斗承接过渡层的混凝土，直到出水。然后停止泵送，打开泵车清洗阀，利用水的压力，清洗泵管，管内存水排入专用水槽内，经过过滤、沉淀后通过水泵排入市政污水井内。5.临边维护混凝土的施工有着喜人的结果，在上述施工技术的帮助下，施工人员操作起来更加的便易、高效。但是仅仅关注其施工技术是远远不够的，重中之重为施工安全的注意，就此类问题我们竭尽所能的去完成，保证了整个工程中

24、零事故、零伤亡。就其1#楼结构特点采用多种方式来进行临边维护：施工作业面的防护主要依靠其外挑架与下层兜网相结合来实现。在已施工完楼层中，利用边柱中的对拉螺栓孔在柱子之间拉两道钢丝绳，钢丝绳之间满挂双层安全密目网，并放设挡脚板。对于高空坠物的防护不仅仅利用兜网来进行，在此基础上于1#楼31层加设硬防护，安全保障双保险。5.1钢丝绳辅助维护在1#楼已完成楼层中，临边维护方面是安全防护的主要体现，我司根据其1#楼外柱分布特点，配合现场实际情况及材料储备，利用现存的12.5mm钢丝绳及上一阶段工程中所使用的安全密目网来进行钢丝绳辅助维护，既做到了保证安全，也做到了材料的回收利用，还可以作为幕墙施工单位施工时的安全绳。上下两道钢丝绳穿过边柱的对拉螺栓孔，以此作为钢丝绳固定，钢丝绳间距1.5m，因时间过长或损坏会造成钢丝绳塌腰拖地，其在钢丝绳中间位置捆绑一1.5m长的废旧钢筋作为支撑作用，保证在维修前继续具有维护作用。钢丝绳之间满挂双层密目网，并在维护网底部用钢丝固定通长挡脚板（高200mm），挡脚板的选用也就地取材，利用废旧的模板。5.2塔楼硬防护为进一步保证施工安全，并考虑到1#楼31层以下幕墙工程顺利安全进行，特在31层