這12項超高層關鍵施工技術，我國走在世界前列

我國的超高層建筑若干施工技術已處于國際先進水平，超高層建筑領域設備已實現(xiàn)國產化：我國塔吊生產技術發(fā)展迅速，已能生產各種可適應超高層建筑施工需要的自升式塔吊；在混凝土超高設備泵送領域，我國已達到世界領先水平；國產大空間、大噸位、高速施工電梯也已已經實現(xiàn)了500米級超高層建筑的成功應用。

 

隨著超高層建筑向高度更高、結構形式更復雜、施工進度要求更快的方向發(fā)展，超高層建筑施工技術逐步發(fā)展為以超高層鋼結構制作安裝、高強混凝土超高泵送、模架施工技術為主的現(xiàn)代施工技術。

 

 

 

超高層建筑地下室一般采用順做法、半逆作法、全逆作法三種施工方法，其中半逆作法最為常見。

 

順做法施工：

 

順做法是遵循先深后淺的原則，地下室全部采用從下至上的施工步驟，地下室結構完成后再開始上部結構施工。

 

順做法優(yōu)點是施工工藝成熟簡單，缺點是施工周期長。

 

半逆作法施工：

 

半逆作法是主體塔樓區(qū)域采用順做法，周邊裙房采用逆作法，先期完成塔樓區(qū)域地下室施工，在主體塔樓施工時再采用逆作法施工周邊地下室。

 

半逆作法優(yōu)點是建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業(yè)可有效縮短工期，缺點是需采用雙層圍護結構，施工成本高。

 

全逆作法施工：

 

全逆作法是主體塔樓區(qū)域及裙房區(qū)域全部采用逆做法，基坑支護及樁基完成后首先開始首層施工，首層施工完成后同時向上施工主樓，向下施工地下結構。

 

半逆作法優(yōu)點是施工周期大大縮短，缺點是前期建筑物荷載需通過鋼結構立柱傳力，且地下室梁柱等節(jié)點混凝土澆筑困難。

 

超高層基坑深度超深且多處于繁華地帶，基坑支護一般采用地下連續(xù)墻+支撐（內支撐或環(huán)形支撐）；地下連續(xù)墻+拉錨；排樁+支撐；排樁+錨索等支護形式。

 

部分處于大型整體地下室中的超高層基坑采用坑中坑設計，即大基坑采用一種支護形式，坑中坑采用一種支護形式。如十字門大基坑采用樁錨支護形式，坑中坑采用樁撐支護形式。

 

 

隨著建筑物高度的不斷攀升，樁基承載力要求越來越高，樁長也越來越長，施工難度也越來越大（如十字門塔樓樁基直徑達2.4米，持力層達到微風化花崗巖，單樁承載力設計值達65900KN）。部分超高層工程樁基直徑可達4米。

 

大直徑嵌巖樁一般可采用旋挖成孔、沖孔成孔、潛孔錘成孔技術。

 

沖孔成孔適應性強，可以適應多種復雜地質情況，但遇孤石或嵌巖較深時，施工速度慢�？刹捎盟�下（地下）爆破技術對孤石及巖層進行爆破后再沖孔施工，可以大大提高工作效率。

 

嵌巖旋挖需采用特種大功率設備，潛孔錘需采用多孔組合施工，施工難度大，且施工成本高。

 

大直徑灌注樁鋼筋籠鋼筋規(guī)格及數(shù)量遠遠超過普通灌注樁，且樁長長，采用孔口鋼筋籠對接，需采用特殊措施及鋼筋連接工藝進行施工。

 

 

超高層建筑高度高，基礎厚度厚，一次性澆筑混凝土方量大（如上海環(huán)球金融中心基礎一次性連續(xù)澆筑28900m3，如上海中心6米厚基礎一次性連續(xù)澆筑60000m3）。大體積高強度混凝土水化熱大、混凝土收縮大、裂縫控制難度大。

 

十字門塔樓基礎厚度4.0m~12.2m，采用分層澆筑，單次最大澆筑厚度5.6m，澆筑方量約6000 m3。

 

超高層超大體積混凝土一般采用優(yōu)化配合比設計；優(yōu)選原材料；選用中低熱水泥；大摻量粉煤灰和礦物摻合料；采用聚羧酸系高性能減水劑；采用蓄熱保溫保濕養(yǎng)護方法；采用實時溫度檢測等綜合控制方法。

 

 

超高層建筑的混凝土強度高、粘度大，隨著泵送高度的增加，泵送施工越來越困難。隨著材料性能及設備性能的不斷提升，我國在超高層泵送領域已創(chuàng)造多項世界紀錄（如深圳京基大廈創(chuàng)下C120超高強混凝土一次性泵送417米高度的紀錄）。

 

混凝土澆筑機械選擇：超高層每層混凝土澆搗方量較大，混凝土澆筑一般采用 2 泵2管一泵到頂?shù)氖┕ぜ夹g。

 

應用雙泵技術在 1 組出現(xiàn)故障時，另 1 組仍可繼續(xù)進行工作，避免輸送中斷造成質量事故。

 

高度較高的巨高層建筑一般會增加備用泵及管路系統(tǒng)。

 

超高層高壓泵帶有專項管道水洗技術，利用該專項技術的砼活塞、自動補償磨損間隙的眼鏡板、切割環(huán)及管路的良好密封性。采用水洗技術，直接用混凝土泵泵送水洗，使其能夠做到泵送多高，水洗多高。水洗輸送管可以最大限度利用管道中的混凝土，減少混凝土浪費和對施工環(huán)境的污染。

 

 

在超高層建筑領域，大型塔吊、鋼結構安裝技術日益成熟，混凝土核心筒結構施工是影響整體施工的關鍵環(huán)節(jié)，模架體系的先進性、科學性成了制約整個混凝土結構施工的關鍵因素。模架體系一般可采用滑模體系、液壓單片爬升體系、液壓整體爬升體系、液壓整體提升體系、智能化整體頂升體系等多種形式，經過多年的發(fā)展，現(xiàn)常用液壓整體爬升體系及智能化整體頂升體系兩種模式。

 

液壓爬升模板及平臺是通過附著于已澆筑混凝土上的軌道作為受力構件，進行逐層爬升。

 

全自動液壓爬升系統(tǒng)提高了模板系統(tǒng)的自動化程度，減輕了操作人員的工作強度。其封閉的爬架系統(tǒng)可以用于放置鋼筋、電箱、電焊機、工具箱、常用材料等，并且底部設置懸掛安全平臺以防止高空墜物，提供了適宜的操作環(huán)境及安全保障。

 

自動液壓爬模腳手模板體系由內外構架支撐系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、鋼平臺系統(tǒng)、腳手架系統(tǒng)和模板系統(tǒng)組成。其中鋼平臺系統(tǒng)處于整個體系的頂部，是施工人員的操作平臺和液壓布料機的放置場地；腳手系統(tǒng)作為施工人員的上下通道和鋼筋綁扎、模板安裝的操作空間；懸掛腳手架采用滑移式設計方法，滿足核心筒墻體收分施工需要；模板系統(tǒng)采用定型輕型大模板，施工時跟隨構架平臺體系一起進行爬升；支撐系統(tǒng)擱置在墻體上，承受構架平臺施工時的荷載；整個體系利用油缸的頂升和回提跟隨核心筒墻體的施工完成每一層的爬升。

 

液壓頂升模板及平臺是通過低于已澆筑混凝土上的鋼梁作為受力構件，進行逐層頂升。

 

頂模是通過長行程、大噸位液壓雙作用油缸頂升體系，一個行程即可頂升一個結構層，在很短時間內即可完成全部頂升工序，加快施工速度。

 

液壓提模板及平臺臺技術

 

整體提升模板及平臺系統(tǒng)是通過高于已澆筑混凝土內的格構柱作為受力構件，進行逐層提升。

 

整體提升操作平臺系統(tǒng)由結構平臺、支承格構立柱、和提升動力系統(tǒng)三大部分組成。

 

 

超高層鋼結構具有安裝高度高、構件重量大、操作面狹小、傾斜及懸臂構件多、安裝順序復雜等諸多難度。超高層鋼結構均采用塔吊吊裝方式，塔吊的布置及選型完全取決于鋼結構安裝方案。超高層鋼結構安裝技術、空間結構施工技術、大懸臂安裝技術、多角度全位置異性鋼結構焊接技術是其關鍵技術。

 

因超高層混凝土核心筒與外框鋼結構采用錯層施工，且混凝土與鋼結構的收縮量并不相同，因此在每個施工階段以及施工結束后，結構外框巨型柱與核心筒之間存在豎向差值，且該差值會導致的水平構件（內外筒剛性連接梁與樓板、伸臂桁架等）產生的附加應力，需根據(jù)仿真計算結果進行修正并采取相應施工措施予以解決。

 

 

鋼—混凝土組合結構充分利用了鋼與混凝土的各自優(yōu)勢，是常用的超高層結構形式，主要有鋼管混凝土及型鋼混凝土兩種形式。大直徑多隔板鋼管混凝土施工密實性是鋼管混凝土的最主要難點，密集鋼筋與鋼骨柱的連接及狹小空間混凝土澆筑是型鋼混凝土的最主要難點。

 

 

超高層結構幕墻單元面積大、安裝高度高、與結構錯層施工，幕墻安裝需充分利用塔吊、施工電梯、懸臂吊及卸料平臺等設備，施工組織難度大。

 

 

超高層結構設備安裝高度高，設備重量重，需采用塔吊安裝，塔吊選型及施工電梯選型需考慮設備重量及外形尺寸，設備安裝需在結構施工階段完成。

 

 

超高層施工主要施工設備主要包含大噸位自升式塔吊、大尺寸高速施工電梯、液壓模架系統(tǒng)、超高泵送設備系統(tǒng)，設備的布置與選型的科學性是超高層建筑施工的關鍵。

 

 

超高層建筑多為混凝土核心筒與鋼框架的組合結構，施工過程中內外筒豎向壓縮變形不同，隨著建筑物高度增高，測量受環(huán)境溫度變化及日照影響大。

 

 

超高層建筑施工專業(yè)多，需多專業(yè)交叉階梯施工，各專業(yè)需共用塔吊及施工電梯等垂直運輸設備，各專業(yè)間的施工布置及協(xié)調難度大。