超高層建筑施工中的綠色節(jié)能技術(shù)

中建五局第三建設(shè)有限公司 長沙 410004

1 項目背景

湖南地區(qū)近年開始出現(xiàn)較多200 m以上的超高層建筑，由中國建筑五局第三建設(shè)有限公司總承包施工的長沙保利國際廣場B3棟超高層工程是一座典型的超高層結(jié)構(gòu)形式：混合框架-鋼筋混凝土核心筒-伸臂桁架結(jié)構(gòu)。該項目地理位置顯要，在大力推行綠色施工理念和技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展大背景下，從湖南地區(qū)的地質(zhì)和現(xiàn)場環(huán)境的地域特點出發(fā)，在超高層建筑綠色節(jié)能施工技術(shù)和措施方面開展研究和應(yīng)用，有著積極的示范意義。

2 應(yīng)用工程概況

長沙保利國際廣場B3棟是一座5A級寫字樓和5星級酒店商務(wù)樓，位于長沙市天心區(qū)湘江路與南湖路交匯處，工程占地面積約28 150 m2，建筑面積約16萬 m2，地下3 層，地上50 層，建筑高度235 m，結(jié)構(gòu)形式為混合框架-鋼筋混凝土核心筒-伸臂桁架結(jié)構(gòu)，外墻裝飾為玻璃幕墻。

核心筒施工采用全液壓自爬模技術(shù)，其鋼管柱采用高拋自密實混凝土，框架水平結(jié)構(gòu)樓板采用樓承板。主要的大型機械設(shè)備為2 臺TCR6055內(nèi)爬式動臂塔吊，以及作為垂直運輸設(shè)備的變頻中速人貨電梯[1-3]。

3 施工中的四節(jié)一環(huán)保主要技術(shù)措施

3.1 節(jié)材措施

1）因地制宜，就地取材，充分利用屬地化材料資源達(dá)到85%以上，如鋼筋、預(yù)拌混凝土、砂石、水泥等全部為本地采購使用，降低了材料運輸費用。

2）采取全液壓自爬模施工技術(shù)，應(yīng)用于核心筒豎向結(jié)構(gòu)施工，同時采用大鋼模板，使材料本身的周轉(zhuǎn)實現(xiàn)了一套到頂，節(jié)約了大量木模板和鋼管扣件。

3）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、建筑門窗均采用工廠化加工，半成品運輸至現(xiàn)場進(jìn)行裝配式施工。環(huán)梁鋼筋在當(dāng)?shù)劁摬氖袌龅能嚧簿ぴO(shè)備上一次加工成型，大大降低了廢品率和返工率。

4）現(xiàn)場臨時建筑房屋采用周轉(zhuǎn)型彩鋼防火板，采用移動節(jié)能廁所。

5）內(nèi)爬塔吊底部采用隨塔吊爬升的封閉平臺，降低了鋼管扣件搭設(shè)全封閉平臺的材料使用量。

3.2 節(jié)水措施

1）在基坑施工階段即設(shè)置雨水回收利用系統(tǒng)，充分收集自然降水用于大門土方外運的車輛沖洗，以及作為生活區(qū)廁所的沖廁用水。

2）建筑結(jié)構(gòu)施工階段利用地下室建立了雨水回收利用系統(tǒng)，豎向作為超高層消防用水，水平作為清掃路面、抑制揚塵的清潔用水和綠化灌溉用水，并形成循環(huán)使用系統(tǒng)。

3）施工現(xiàn)場用水和職工生活區(qū)的生活辦公用水采取有效的節(jié)水措施，安裝了節(jié)水器具，控制施工用水和生活用水流量，指定生產(chǎn)經(jīng)理和行政主管分別為施工現(xiàn)場和生活區(qū)節(jié)水責(zé)任人，納入績效考核。

4）用水分級管理。杜絕回收系統(tǒng)的自然降水作為生活用水，避免水源對人體健康、工程質(zhì)量以及周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響?，F(xiàn)場混凝土的養(yǎng)護(hù)用水為符合要求的自來水獨立系統(tǒng)，與生活區(qū)的生活用水系統(tǒng)并聯(lián)。

5）施工現(xiàn)場排污、生活區(qū)排污系統(tǒng)經(jīng)過沉淀處理后進(jìn)入市政管網(wǎng)排污系統(tǒng)，避免了污水對施工環(huán)境及人的二次污染。

3.3 節(jié)能措施

1）優(yōu)先使用國家、行業(yè)推薦的節(jié)能、高效、環(huán)保的施工設(shè)備和機具，如選用中速變頻人貨電梯、消防變頻水泵等。

2）施工現(xiàn)場分別設(shè)定生產(chǎn)、生活、辦公和施工設(shè)備的用電控制指標(biāo)，生活區(qū)職工宿舍全部采用低壓36 V電壓，發(fā)放低壓充電器，有效控制了高功率電器使用。

3）在超高層建筑施工的大型機械設(shè)備等主要資源組織和現(xiàn)場平面布置時，采用爬模系統(tǒng)降低垂直運輸對內(nèi)爬塔吊的依賴使用，提高了內(nèi)爬塔吊的使用效率，并充分考慮到超高層施工逐步降效的不利影響，分階段采用5 臺中速變頻人貨電梯，作為超高層垂直運輸中的人和貨的運輸解決方案。

4）施工現(xiàn)場臨時設(shè)施采用節(jié)能、防火材料，墻體、屋面使用隔熱性能好的材料，2 層彩鋼房安裝吊頂，減少夏天空調(diào)、冬天取暖設(shè)備的使用時間及耗能量。

5）室外照明采用高強度氣體放電燈，辦公室等場所采用細(xì)管熒光燈，生活區(qū)采用緊湊型熒光燈。在滿足照度的前提下，辦公室節(jié)能型照明器具功率密度值≤11 W/m2，宿舍≤8 W/m2，倉庫照明≤6 W/m2，并全部采用節(jié)能燈具，可以節(jié)約用電。

3.4 節(jié)地措施

1）項目部根據(jù)工程施工各階段特點，編制了各階段平面布置圖，對加工場地、成品或半成品堆場、原材料堆場、施工道路、辦公生活設(shè)施等占地指標(biāo)進(jìn)行了合理安排。在現(xiàn)場狹窄的場地條件下，鋼結(jié)構(gòu)另行安排了場外二次堆場。并對場地平面布置實行動態(tài)管理，動態(tài)更新，盡可能減少廢棄地和死角，對于塔吊無法覆蓋的盲區(qū)則作為機動材料堆場，以提高場地的有效使用率。

2）對深基坑和筏板基礎(chǔ)施工方案進(jìn)行優(yōu)化及專家論證，減少了土方開挖和回填量，減少臨時道路的占地，并優(yōu)先將永久道路先行施工。

3）臨時設(shè)施設(shè)計時，辦公用房和住宿用房應(yīng)采用可周轉(zhuǎn)的活動板房，施工人員較多時采用2 層布置，并分階段、分時搭設(shè)，盡可能減少對平面占地的占用。

3.5 環(huán)境保護(hù)

1）基坑施工時，基坑周圍設(shè)置高1.5 m的安全欄桿，外掛綠色密目網(wǎng)。地上結(jié)構(gòu)施工時，4層以下采用懸挑腳手架，外掛綠色密目網(wǎng)；4層以上采用全液壓爬模技術(shù)的一體化施工技術(shù)平臺，全封閉或附加封閉系統(tǒng)。

2）施工現(xiàn)場道路做硬化處理，特別是在樁基施工階段，現(xiàn)場平面全部做硬化處理，人工挖孔樁施工時同步設(shè)置碎石夯實地坪，土方集中堆放。裸露的場地和集中堆放的土方則采用彩條布覆蓋、固化或綠化等措施。所有進(jìn)出場的現(xiàn)場施工道路均做到及時清掃、灑水壓塵。

3）施工現(xiàn)場的建筑垃圾按指定場所進(jìn)行中轉(zhuǎn)堆碼，然后按照主管部門要求進(jìn)行外運處理。生活、辦公區(qū)設(shè)置足夠多的大直徑垃圾桶，與市政清潔單位簽約清潔工每天清理、外運本項目的辦公和生活垃圾。

4）施工噪聲控制，運輸材料的車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場，嚴(yán)禁鳴笛；裝卸材料做到輕拿輕放；使用低噪聲、低振動的機具；施工場地的強噪聲設(shè)備安裝降噪棚子（圖1），降低噪聲分貝。

圖1 輸送泵降噪棚子

5）做好夜間施工安排，降低夜間施工噪聲，通過連續(xù)測試機械設(shè)備夜間施工的分貝值調(diào)整大型機械設(shè)備使用時段，避免對周邊居民的不利影響。

6）施工區(qū)混凝土輸送泵沖洗水經(jīng)二次沉淀后，或循環(huán)使用或排入市政污水管網(wǎng)；現(xiàn)場廁所污水經(jīng)化糞池系統(tǒng)處理，可以排入市政污水管網(wǎng)；爬模頂層平臺上設(shè)移動節(jié)能廁所，每天派專人清理，處理至地面廁所；生活區(qū)和辦公區(qū)污水、油污等液態(tài)廢污通過沉淀處理后再集中排入市政管網(wǎng)。

4 超高層建筑綠色施工技術(shù)探索

4.1 基于爬模及內(nèi)爬塔吊的一體化施工平臺技術(shù)研究應(yīng)用

液壓自爬升架體是從德國引進(jìn)的先進(jìn)提升體系。作為豎向提升模板體系，可整體提升，也可單體提升，爬升穩(wěn)定性好，操作方便，安全性高，且可節(jié)約大量的工時和材料；而且爬升過程中完全拋開了需要塔吊配備的理念，從而大大降低塔吊的負(fù)擔(dān)。

根據(jù)超高層建筑特點，本爬模體系集成了布料機、人貨電梯、內(nèi)爬塔吊、安全防護(hù)體系等關(guān)鍵技術(shù)于一體，形成了超高層核心筒結(jié)構(gòu)的一體化施工平臺技術(shù)，實現(xiàn)了超高層綠色節(jié)能施工的關(guān)鍵技術(shù)突破：

1）超高層施工進(jìn)度的突破。應(yīng)用一體化施工平臺，可實現(xiàn)4 d乃至3 d施工1 層豎向結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，減少固定成本支出，節(jié)約了大型機械設(shè)備等重要資源的投入費用。該項技術(shù)的采用較普通支模系統(tǒng)可節(jié)約成本300 萬，縮短工期約60 d。

2）實現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計及安全施工。一體化施工平臺隨核心筒進(jìn)度提升，外圍采用密目鋼板網(wǎng)，底部封閉采用厚2 mm鋼板作為活動翻板，不僅安全且便于操作，同時也節(jié)約了大量安全防護(hù)材料費用。

3）內(nèi)爬塔吊底部封閉平臺的研究和應(yīng)用，確保了內(nèi)爬塔吊底部的立體防護(hù)安全，可節(jié)約以往需要層層搭設(shè)水平防護(hù)的材料費用約35 萬元。

4.2 超高層建筑固體垃圾下樓的通道技術(shù)

超高層建筑在結(jié)構(gòu)施工及裝飾裝修階段，在各個樓層將產(chǎn)生大量的建筑垃圾，如何順利地將該部分固體垃圾在下樓過程中不拋擲、不散落、不擴(kuò)大污染，是超高層綠色施工的一個重難點。為了將固體垃圾順利下樓的同時，減少對垂直運輸設(shè)備的使用，我們設(shè)計了一種附著于電梯井的垃圾下樓通道，在通道內(nèi)設(shè)置了彎道緩沖。該技術(shù)的采用大大降低了塔吊或人貨電梯的使用，提高大型機械設(shè)備使用工效。同時有利于集中、快速將建筑垃圾下樓和外運，有利于下樓后的固體垃圾固化、減量化處理。

4.3 利用雨水收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)為變頻高壓消防用水技術(shù)

根據(jù)實際需要，在首層（或地下室）、中間避難層25層、屋頂分別設(shè)置一個消防水池，首層水箱與雨水收集系統(tǒng)相連，采集自然降雨水量，再通過安裝變頻高壓水泵，將水循環(huán)輸送至系統(tǒng)內(nèi)的各個水箱以備用。

4.4 超高層樓層施工中的移動廁所節(jié)能技術(shù)

本工程移動節(jié)能廁所在爬模系統(tǒng)上設(shè)置2 個裝配式可拆除的移動節(jié)能廁所。再每隔3 個樓層設(shè)置2 個節(jié)能廁所。高度超過300 m的超高層建筑，應(yīng)考慮提前將廁所排污管道隨結(jié)構(gòu)層施工進(jìn)行提前插入安裝，采用沖水式廁所，地面設(shè)置容器式化糞池，集中外運。

4.5 5A寫字樓內(nèi)隔墻采用輕質(zhì)隔墻新型墻體材料

原設(shè)計該商務(wù)樓的寫字樓部分和酒店部分的內(nèi)隔墻采用同等墻體材料，經(jīng)與設(shè)計、業(yè)主進(jìn)行有效溝通，將寫字樓部分的內(nèi)隔墻改為輕質(zhì)隔墻，不僅減輕了結(jié)構(gòu)自重，減少現(xiàn)場砂漿攪拌使用量，也為辦公室二次裝修提供了更多的空間。

4.6 大力發(fā)展高拋自密實混凝土施工技術(shù)及檢測技術(shù)

B3棟核心筒結(jié)構(gòu)外圍有24 根大截面鋼管混凝土柱，針對該結(jié)構(gòu)形式及鋼管柱內(nèi)隔板極為密集，最小間距只有20 cm，須采用高拋自密實混凝土施工。如何保證密隔板位置混凝土的密實和檢測是最大的難題。為此，我們開展了自密實混凝土的材性和配比研究，應(yīng)用效果非常理想。由于不需要振搗，混凝土澆筑所需要的時間大大縮短，工人勞動強度大幅度降低；由于沒有振搗噪聲，改善了工作環(huán)境和安全性，最為無縫地契合了綠色施工理念。

與此同時，我們與國內(nèi)著名高等院校湖南大學(xué)合作，采用該大學(xué)的一項發(fā)明專利對鋼管柱自密實混凝土施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，從而彌補了超聲波傳統(tǒng)檢測技術(shù)的缺陷和空白，開啟了湖南省內(nèi)超高層建筑鋼管混凝土檢測技術(shù)的先河。

5 結(jié)語

目前湖南省已有數(shù)個超高層建筑正在施工，未來也將有更多的綠色摩天大樓高高聳立在湖湘大地。長沙保利國際廣場B3棟項目已獲得“長沙市綠色工地”稱號，并已獲批省級綠色建筑示范項目，但在進(jìn)一步推動超高層綠色建筑施工產(chǎn)學(xué)研結(jié)合上還需加大創(chuàng)新，我們將嚴(yán)格按照《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》和《綠色建筑推廣行動方案》，更加積極有效地推進(jìn)綠色施工的實施，廣泛采用建筑業(yè)10 項新技術(shù)，在“四節(jié)一環(huán)?！薄ⅰ耙匀藶楸尽钡摹熬G色建筑”理念引導(dǎo)下，摸索出適合超高層綠色建筑施工的成套集成技術(shù)，為超高層建筑綠色施工提供更多經(jīng)驗[4-7]。