超高层建筑工程施工重点难点总结

浅谈超高层建筑施工的重点和难点摘要：作为城市名片的超高层建筑如雨后春笋般冒出，不断刷新着城市高度。本文主要通过在施的哈尔滨新兴产业技术创新服务平台项目，浅谈超高层建筑施工的重点、难点以及新工艺、新技术的应用。关键词：施工组织，大体积砼，爬模，保护屏，塔吊附着从古至今，人们都在追逐“高楼达百尺，手可摘星辰”的乐趣。而随着城市化进程的加快与建筑科技的进步，人们的梦想终于得以实现，全国各大城市的摩天大楼如雨后春笋般冒出，这也意味着我国超高层建筑时代已经来临。现结合在施的哈尔滨新兴产业技术创新服务平台项目，浅谈超高层建筑施工的一些重点、难点以及新工艺、新技术的应用。一、工程概况XXXX技术创新服务平台工程，座落于黑龙江省哈尔滨市XX区，总建筑面积104091m2，是集办公、科技研发及公共服务为一体的超高层甲级写字楼。工程地下2层，地上40层，建筑高度243m，结构高度为192.4m，为框架-核心筒结构。其中1F-3F层高为6m，4F-40F层高为4.35m。作为哈尔滨市最高和首屈一指的标志性建筑物，该工程将以其新颖的结构体系，优美的建筑外观，成为松花江畔上的一道亮丽风景。二、立体交叉式施工工艺的施工组织工程地处东北寒冷地区，年有效施工时间短，在当今劳动力紧缺的大环境下，如何确保工期，同时又能实现劳动力的均衡配置，合理的施工组织尤为重要。本工程采用立体交叉式施工工艺，即先进行核心筒的施工，待核心筒完成4层后，再进行框架顶板施工作业，并始终与核心筒保持4～5层的施工间距。整个施工过程中，核心筒与框架顶板结构施工作业在空间上分离，在时间上重叠，形成了主体结构施工平面分区、立体分层的施工态势。此工艺充分利用超高层建筑竖向空间上的优势，进行空间分区流水作业，有效地拓展了施工作业面，显著提高了施工工效。整个施工过程中，核心筒结构与框架顶板结构始终是穿插进行，所有施工工序在空间上分离，在时间上重叠，这样避免了因为工序的相互制约而产生的间歇时间的浪费，有效的提高了劳动效率，加快了施工进度。主塔楼标准层施工的工序安排核心筒施工工框架顶板施工日历工种上午下午上午下午第一天钢筋工外墙钢筋绑扎柱筋绑扎木工退螺杆，拆模搭满堂红脚手架，支支梁底模板第二天钢筋工内筒钢筋绑扎梁筋绑扎木工门洞模板安装外墙爬模爬升支柱模、梁模第三天钢筋工梁筋绑扎顶板钢筋绑扎木工内筒爬模爬升散拼散支墙模支梁模、顶板模支顶板模、加固砼工夜间浇筑框架顶板板混凝土第四天钢筋工电梯前室顶板钢筋筋绑扎柱筋绑扎木工电梯前室顶板模、散散拼散支墙模模拆除下几层具备拆拆模条件顶板板模砼工夜间浇筑核心筒混混凝土主楼立体交叉施工作业面四天完成一层核心筒、一层框架顶板的施工，各工种在时间与空间上均衡流水，处于满负荷状态。竖向结构与水平结构立面交叉施工，工序繁多，如爬模爬升、爬锥预埋、刚架索梁预应力施工、保护屏及卸料平台的顶升、塔吊的顶升、临时附着与正式附着的交替安装、核心筒墙体预留预埋钢筋的绑扎、固定及剔凿等等，各工序的衔接显得尤为重要。每道工序、每个分项的施工拖延，都将导致其他工种的窝工和关键线路的延误。因此，周密的计划部署和不折不扣的执行是保证整体进度的关键。主楼立体交叉施工作业面三、大体积混凝土施工主塔楼筏板基础厚度为2.8m，混凝土标号为C60,总浇筑方量为5400m3，为大体积混凝土施工。1、筏板钢筋支架钢筋支架（马凳）普遍应用于超高层建筑筏板基础的上下层钢筋之间。本工程钢筋支架构造如下图所示，主要采用[6.3槽钢作为主要承重构件，以其焊制的支架来支承上层钢筋的重量，控制钢筋的标高和上部操作平台的全部施工荷载，保证钢筋位置正确和浇筑过程的施工人员的安全以及浇筑工作的顺利进行。型钢支架焊接体量较大，构造形式复杂，同时受电焊机数量限制，整个筏板钢筋支架的施工持续了10余天时间，施工难度超出预计。支架中上部构造支架下部构造关于筏板钢筋支架施工的思考：（1）筏板钢筋支架的构造应简化，可能理论计算中刚度、稳定性不一定满足要求，但可通过堆载试验来验证其可行性；（2）在支架材料选择上，可考虑用钢管搭设支架，操作简便，可缩短工期，需核算成本是否经济可行。2、大体积混凝土的裂缝控制大体积混凝土筏板基础易受温差影响产生裂缝，故大体积混凝土测温、控制混凝土温差、混凝土的养护措施是大体积混凝土施工的重点。抗裂措施如下：（1）对筏板基础混凝土作温度监测在大体积混凝土中埋设电阻温度计等测温设备，随时掌握大体积混凝土各部位在硬化过程中温度变化情况，防止混凝土在浇筑、养护过程中因内外温差过大而产生裂缝，以便于采取有效技术措施（如调整保温层厚度等），确保大体积砼满足如下指标：混凝土的内外温差控制在25℃以内，混凝土表面与环境温差均不超过20℃及降温速率小于2.0℃/d。（2）采用塑料薄膜与岩棉被相间覆盖的方法进行养护混凝土表面收光后，及时覆盖塑料薄膜为密封层，在塑料布上面覆盖岩棉被。这样可在冷空气与混凝土表面之间形成一个温差过渡区，在起到保温保湿作用的同时，达到降低混凝土内外温差、混凝土表面与环境温差的目的。特别注意插筋位置一定要覆盖严密，防止因内外温差过大而产生温度裂缝。筏板基础保温养护在大体积混凝土的施工中，项目还采取了优化混凝土配合比、全面分层浇注法等措施降低水化热，防止其产生温度裂缝。从大体积混凝土施工的结果看，整个筏板基础未出现可见裂缝，实现了预定的质量目标。四、液压爬升模板施工技术的应用1、液压爬升模板的介绍液压爬升模板是一种能自动爬升的模板体系。它的动力来源是自带的液压顶升系统，液压顶升系统包括液压油缸和上下换向盒，换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使液压自爬模稳步向上爬升。液压爬模体系液压爬模体系2、选用液压爬升模板施工的原因超高层建筑施工中，垂直运输是制约施工进度的关键环节，但高层塔吊的设置数量还需考虑高额的成本因素。为确保工期，减轻塔吊垂直运输压力，让塔吊的效益最大化，同时又便于超高层施工，本工程核心筒内外剪力墙和电梯井筒处施工采用液压爬升模板施工技术。该液压爬升模板在施工过程中无需其它起重设备，操作方便，爬升速度快，安全系数高。3、液压爬升模板施工技术主要有以下优点：（1）节约周转材料爬模配置的木胶合板模板采用芬兰进口的WISA板，板材密度大，木质坚硬，防水防潮，正常可周转使用40次。目前主塔楼核心筒已施工至30层，爬模面板经多次周转使用，混凝土墙面外观质量依然不错。（2）节约塔吊吊次整个平台和模板通过液压顶升系统完全自爬升，减少了施工过程中对塔吊的依赖，减少了对其他工种的影响。主塔楼布置一台LT295/12-7030塔吊，四天一层的施工速度，垂直运输十分紧张。液压爬升模板施工技术，大大减轻了塔吊垂直运输的压力。（3）提供全方位的操作平台爬模系统竖向设置了7个操作平台，自上而下依次是：3个墙体钢筋绑扎平台，2个模板施工平台，1个液压顶升操作平台，1个爬模挂座拆卸平台。结构施工时爬模逐层爬升，可满足扎筋、立模、浇注等操作防护需要，减少高空作业的危险，同时不需为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力。4、爬模技术尚需改进在爬模的应用中发现，核心筒外剪力墙爬模系统比较成熟，操作方便；而内筒爬模系统则需通过现场一些改造才能满足正常使用。改造措施主要有以下几点：（1）将原设计中木质调节缝板更换为钢板，以解决调节缝板退模入模困难、木质调节缝板易损坏的问题；（2）重新加工滚吊装置及增设纵向平台钢梁，解决滚吊装置偏心、内筒模板无法退模的问题；（3）在内筒爬模架体上设置剪刀撑并增加平台钢梁，以加强内筒爬模架体的稳定性；（4）调节内筒操作平台的高度，以便于混凝土浇筑的操作。在超高层建筑施工中，液压爬模技术的运用对提高核心筒施工速度、减轻塔吊垂直运输压力、减少高空作业的危险等方面起到至关重要的作用。五、建筑保护屏技术的应用高空作业安全防护是超高层建筑施工管理的重中之重。为保证外围框架结构施工安全，本工程采用PS50型建筑保护屏系统作为结构施工的操作架和安全防护。液压自爬卸料平台PS50液压自爬卸料平台PS50保护屏PS50保护屏系统为附楼板自爬升架体，它具有结构简单、操作方便、安全程度高、施工速度快等特点。它的动力来源是本身自带的液压顶升系统，通过液压系统可自动提升导轨架体，实现爬架的爬升功能，在爬升施工过程中无需使用塔吊。保护屏系统包括标准单元和卸料单元，不仅满足外围框架安全防护需要，还提供自动爬升的卸料平台，满足周转材料的倒运。1、建筑保护屏的特点如下：（1）操作简单、可靠，安全程度高，施工速度快。（2）系统标准化程度高，可重复使用，降低成本。（3）通过液压系统可实现自爬升，避免了反复吊装的麻烦，减轻垂直运输的压力，使保护屏随楼层升高这一过程简单快捷。2、保护屏系统设计缺陷通过在框架梁上预埋爬锥的方式，实现保护屏与主体结构的连接。保护屏系统使用要求规定，爬锥位置的砼强度大于10MPa才允许保护屏爬升。为确保工期，根据工序安排，框架顶板浇筑完后只要具备上人条件，上层框架柱筋绑扎即需插入施工，而此时框架梁砼强度未达到要求，保护屏无法爬升，不能为主筋绑扎提供可靠防护。结果只能搭设临时防护，同保护屏连成一体，作为柱筋绑扎操作架。待柱筋绑扎完成后，需拆除临时防护架，以保证保护屏系统正常爬升。在以后的应用中，需将外保护屏单元面板加长，增设框柱钢筋绑扎平台，满足上层柱筋绑扎施工的防护要求，确保上层框柱提前插入施工。六、塔吊附着本工程采用LT295/12-7030塔吊，臂长70m，吊重为3T—12T，提升速度132m/min，最终安装高度为240m，为黑龙江省有史以来最大的平臂塔吊。根据本工程立体交叉式施工工艺的要求，主楼核心筒施工早于外围框架梁板4～5层，因此塔吊附着需采用临时附着与正式附着依次交替安拆的施工方法，其中临时附着位于核心筒墙体上，正式附着位于外围框架柱上。由于本工程主楼核心筒采用爬模施工工艺，其外架体总高度接近16m，主楼层高为4.35m,同时考虑到核心筒浇筑时布料机的吊装空间（布料机的吊装需高于爬模架体的顶端），再加上ST70/30塔吊附着点以上自由端高度不大于36m的限制，因此主楼每施工三层，塔吊必须安装一次附着。塔吊与主楼的位置关系主楼南立面塔吊与主楼的位置关系主楼南立面附着安拆顺序如下：安6F临时附着→安9F临时附着→安5F固定附着→拆6F临时附着→安12F临时附着→拆9F临时附着→安9F正式附着→安15F临时附着→拆12F临时附着→安12F正式附着→。。。塔吊附着安装主要存在以下难点：1、如何降低附着安装对结构施工的影响本工程工期紧，体量大，四天一层的施工速度，垂直运输十分紧张。而主楼塔吊每隔3层需要顶升及安装附着一次，每次需顶升5个标准节，塔吊的顶升和附着的安装期间，塔吊无法吊运钢筋、架料、模板等各种材料，这样无疑对结构施工造成较大影响。为了将附着安装对结构施工的影响降到最低，一方面，尽量缩短塔吊附着安装及标准节顶升的时间。提前确定附着安装时间，通知安装队伍及时到场，准备好附着材料。另一方面，选择在混凝土浇筑的期间完成塔吊的顶升和附着的安装，尽量避免对结构施工的影响。同时，将附着安装工作分解，利用施工吊料的间歇时间，提前插入安装塔吊的附着框。遇材料吊运紧张时，则分两次顶升标准节。2、临时附着杆长度的确定塔吊临时附着杆一端与预埋在核心筒墙体上的附着支座相连，另一端与安装在塔身标准节中部的附着框连接。本工程的塔吊临时附着有以下特点：（1）塔身与核心筒的临时附着长度达15m，属于超长附着；而附着杆的调节丝扛可调节长度有限（两端仅有300mm的调节余量）。（2）每个标准节高度为3m，主楼层高为4.35m，附着框只能安装在塔身标准节中部有水平腹杆处，结果每次临时附着安装时，附着框相对于层高的位置都在发生变化。（3）附着杆与核心筒、塔身锚固点位置需综合考虑爬模导轨位置、爬模下挂平台高度、框架部分框架梁、柱等空间位置。锚固点位置稍有偏差，将导致附着杆安装与爬模或者上层框架梁柱施工发生冲突。综上所述，为避免附着杆的空间位置干扰上层施工，预先通过CAD软件进行三维放样，计算附着杆的理论长度与附着角度，同时结合现场每次附着的实际情况对附着杆长度进行实测，以确定临时附着杆准确的加工下料长度。通过精心组织和充分的技术准备，施工工艺较为特殊的塔吊附着安装作业得以顺利实施，为工程整体进度提供了重要保障。塔吊临时附着塔吊临时附着位置图塔吊临时附着塔吊临时附着位置图六、结语超高层建筑的施工管理中，如何合理应用新技术、新工艺，使其与建筑结构特点