高層建筑中土建施工技術(shù)的應(yīng)用分析

丁志偉

[摘 要]中國的城市建設(shè)的快速發(fā)展使高層建筑施工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其技術(shù)應(yīng)用取得了良好效果。高層建筑具有基礎(chǔ)深、層數(shù)多、施工難度大的特點。一般情況下，高層建筑施工項目建設(shè)比較大，施工過程復(fù)雜，對工程質(zhì)量提出了更高的要求，使土建施工技術(shù)難以控制。因此，建筑施工企業(yè)應(yīng)采取相應(yīng)的措施，提高施工技術(shù)水平為高層建筑施工安全提供保障。

[關(guān)鍵詞]高層建筑；土建；施工技術(shù)

中圖分類號：T546 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0199-02

1 高層建筑土建工程施工概述

現(xiàn)代城市建設(shè)最明顯的特點就是高層建筑的迅速發(fā)展，高層建筑行業(yè)的施工技術(shù)水平不斷提高，促進(jìn)了建筑業(yè)的興起。然而，隨著高層建筑的普及，施工技術(shù)也提出了更高的要求，中國現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了高層建筑施工的相關(guān)要求及一系列的規(guī)則和條例的頒布?，F(xiàn)代高層建筑施工中需要學(xué)習(xí)西方國家的先進(jìn)管理經(jīng)驗，根據(jù)我們目前的能力建設(shè)情況，制定相應(yīng)的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，實施科學(xué)、工程招標(biāo)投標(biāo)制、建設(shè)監(jiān)理制和合同體系建設(shè)、質(zhì)量和施工規(guī)范和嚴(yán)格的安全管理。然而，由于建筑行業(yè)競爭的日趨激烈，一些施工企業(yè)為了追求更多的利潤，無視國家建筑法規(guī)，沒有按照施工的相關(guān)規(guī)定，最終導(dǎo)致出現(xiàn)施工安全事故，阻礙了建筑業(yè)的健康發(fā)展。

高層建筑具有整體結(jié)構(gòu)高、建筑類型復(fù)雜的特點，這就要求建筑技術(shù)水平高，與一般的建筑結(jié)構(gòu)相比，施工難度較大?？梢钥闯?，結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響到高層建筑的施工質(zhì)量，對于高層建筑施工企業(yè)的施工有一定的挑戰(zhàn)。在高層建筑的設(shè)計應(yīng)遵循安全使用原則、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)、高層建筑施工技術(shù)的合理實施，施工技術(shù)的應(yīng)用必須達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)準(zhǔn)要求，使施工的合理銜接。另外，高層建筑的施工涉及的材料較多，且耗時長，由于建筑物整體結(jié)構(gòu)比較大，容易受到自然條件的影響，如季節(jié)性和區(qū)域性氣候。因此，要想解決高層建筑的施工技術(shù)主要任務(wù)是在確保結(jié)構(gòu)實體在安全可靠經(jīng)濟(jì)合理的條件下，能夠提供一個安全的施工環(huán)境及安全的運輸材料過程控制技術(shù)。那么就需要科學(xué)合理的安排及應(yīng)用各項土建施工技術(shù)。高層建筑的發(fā)展需要先進(jìn)的民用建筑技術(shù)來支撐，如果沒有建筑技術(shù)作為高層建筑發(fā)展的后盾，將限制建筑業(yè)的發(fā)展步伐。隨著城市建設(shè)的速度，增加服務(wù)業(yè)的建設(shè)范圍，為了使施工企業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)一定優(yōu)勢，施工企業(yè)必須加強(qiáng)施工技術(shù)的研究和開發(fā)，提高施工技術(shù)水平，促進(jìn)建筑企業(yè)的快速發(fā)展。

2 工程概況

岳陽醫(yī)院建設(shè)項目工程位于虹口區(qū)曲陽路789號岳陽醫(yī)院現(xiàn)址hk65-01地塊內(nèi)。岳陽醫(yī)院總用地面積44791m2，院區(qū)總建筑面積97838.4m2。醫(yī)院南側(cè)緊鄰東體育會路，北側(cè)為中山北一路，東側(cè)為曲陽路，西側(cè)為甘河路?；乜傉嫉孛娣e約為6557m2。

本工程總建筑面積為34682m2，地下建筑面積為4649m2，由一幢15層的主樓、4層裙房、一層地下室和一條連接主樓與西側(cè)院內(nèi)已有病房樓的連廊（半敞開式）組成。醫(yī)技病房綜合樓主樓建筑高度64.950m，裙房高度為22.650m。地下室為冷凍機(jī)房、泵房、后勤控制中心、變電所、地下車庫、保衛(wèi)用房；首層為住院大廳、服務(wù)站，2層為藥房、藥庫與計算機(jī)信息房，3層為血透與超聲檢查，4層為會議用房，5層～15層為病房。地下室局部設(shè)人防（人防建筑面積1997m2）。

3 高層建筑土建施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 高層建筑施工平臺

高層建筑施工平臺指施工現(xiàn)場為工人操作并解決垂直和水平運輸搭設(shè)的外圍防護(hù)設(shè)施。對于確保施工人員的安全施工具有重要的作用。高層建筑的施工平臺其液壓傳動具有功率-質(zhì)量比值高、負(fù)載剛度大、響應(yīng)速度快、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，并且液壓缸具有行程長、負(fù)載能力強(qiáng)等特性，因此液壓頂推技術(shù)在建筑、橋梁、水利水電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于發(fā)展時間較短，目前液壓頂升系統(tǒng)的設(shè)計、制造技術(shù)掌握在部分專業(yè)液壓設(shè)備成套生產(chǎn)商手中，并且由于缺乏針對建筑施工領(lǐng)域的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及充足的應(yīng)用經(jīng)驗，生產(chǎn)商所提供的成套設(shè)備往往缺乏對施工現(xiàn)場需求和作業(yè)環(huán)境的綜合考慮，導(dǎo)致在液壓頂升系統(tǒng)投入運行后的較長一段時間內(nèi)故障頻發(fā)，需投入大量資源和時間進(jìn)行調(diào)整。同時，項目組織的臨時性造成每個項目的技術(shù)、管理人員對液壓頂升系統(tǒng)的適應(yīng)期較長，一個項目的應(yīng)用經(jīng)驗難以被下一個項目有效繼承。施工平臺采用多個支點支承附著于核心筒剪力墻上，每個支點處布置一個長行程重載頂升液壓缸。所有液壓缸行程和總輸出力將施工平臺及其附屬設(shè)備、設(shè)施整體頂升至少1個結(jié)構(gòu)層高度，頂升速度約1mm/s，各液壓缸行程差異宜<5mm。液壓頂升系統(tǒng)組成主要包括： 頂升液壓缸、液壓泵站以及電液控制系統(tǒng)。液壓缸提供施工平臺整體頂升所需的位移和頂推力；液壓泵站是將電能轉(zhuǎn)換為液壓能的換能裝置，為頂升液壓缸提供流量和壓力；電液控制系統(tǒng)將控制指令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電、液元器件的動作，并實時監(jiān)測液壓頂升系統(tǒng)的運行參數(shù)，主要由操作臺、PLC控制器（包含 I/O 模塊）、各類傳感器和繼電器組成。施工平臺頂升時，全部支點上支承架（或上支承箱梁）與剪力墻脫離，各頂升液壓缸活塞桿保持同步勻速向上伸出直至達(dá)到指定高度后回落就位。

3.2 高層外腳手

懸挑式腳手架一般采用鋼管扣件分段搭設(shè)，其主要特點是在高層建筑施工中，只使用5～6層樓所需用的架設(shè)材料，通過分段搭設(shè)，滿足施工需要。型鋼懸挑腳手架在搭設(shè)過程中需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理與技術(shù)控制，將懸挑梁的固定作為整個型鋼懸挑腳手架搭設(shè)中的控制要點，施工企業(yè)需要根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）對其進(jìn)行控制，其中《技術(shù)規(guī)范》中的6.10.1～12條對其進(jìn)行了明確規(guī)定，主要集中在型鋼懸挑腳手架搭設(shè)過程中所使用的型鋼、錨固件、以及構(gòu)造等方面的細(xì)致嚴(yán)格要求，這也為型鋼懸挑腳手架在設(shè)計、搭設(shè)以及使用提供了準(zhǔn)確的管理依據(jù)?！都夹g(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定一次型鋼懸挑腳手架搭設(shè)高度要控制在20m 以下，在搭設(shè)過程中要將雙軸對稱截面的工型鋼作為主要選擇，懸挑鋼梁型號、錨固件必須要按照設(shè)計方案來對其進(jìn)行確定，并且要將鋼梁截面的高度控制在160mm 以上，懸挑梁在安裝過程中需要至少兩處固定在建筑物主體結(jié)構(gòu)上（如圖1所示）。施工企業(yè)在型鋼懸挑腳手架搭設(shè)過程中要將錨固型剛懸挑梁的 U 型鋼筋拉環(huán)控制在16mm 以上，或者是施工企業(yè)所使用的錨固螺栓的直徑也要控制在16mm以上，并且其在搭設(shè)型鋼懸挑腳手架中所使用的 U 型鋼筋必須要采用冷彎成型工藝，并且所使用的 U 型鋼筋拉環(huán)、錨固螺栓等，與型鋼之間的間隙則要制作合理的鋼楔或硬木楔來對其進(jìn)行楔緊處理。

《技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定型鋼懸挑腳手架搭設(shè)過程中的每個型鋼懸挑梁外端，在搭設(shè)過程中都需要設(shè)置鋼絲繩或鋼拉桿與上一層建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行斜拉結(jié)，鋼絲繩與建筑結(jié)構(gòu)拉結(jié)的吊環(huán)必須要使用規(guī)格為20mm 以上的 HPB235級鋼筋來制作，吊環(huán)預(yù)埋錨固的長度要按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的錨固規(guī)定進(jìn)行計算。型鋼懸挑腳手架在搭設(shè)過程中其懸挑梁的長度則要按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行控制，但是施工企業(yè)要確保懸挑梁固定段的長度不宜小于懸挑段長度的1.25倍左右，懸挑梁在間距控制上則要以懸挑架架體的立桿縱距來進(jìn)行設(shè)置，按照每一縱距設(shè)置一根的標(biāo)準(zhǔn)來完成整個型鋼懸挑腳手架的懸挑梁設(shè)置。

施工企業(yè)在對型鋼懸挑腳手架固定端進(jìn)行固定處理過程中，需要采用2對以上的 U 型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓與建筑物主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，U 型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓一般需要進(jìn)行預(yù)埋處理，建筑工程主體結(jié)構(gòu)土建施工階段將其預(yù)埋到混凝土梁、板底層鋼筋等位置，并要與混凝土梁、板底層鋼筋進(jìn)行焊接、綁扎確保其牢固性，錨固長度也要以國家現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的要求來進(jìn)行控制。如果施工企業(yè)在型鋼懸挑腳手架搭設(shè)過程中采用螺栓鋼壓板來固定懸挑梁和建筑結(jié)構(gòu)時，則施工企業(yè)在螺栓鋼壓板制作過程中需要將其尺寸控制在100mm×10mm（寬×厚）以上，如果施工人員采用螺栓角鋼壓板進(jìn)行連接過程中需要將其規(guī)格控制在63mm×63mm×6mm 以上，懸挑梁端設(shè)置過程中要使腳手架立桿與鋼梁可靠固定的定位點，懸挑梁端部與定位點的距離在型鋼懸挑腳手架搭設(shè)過程中要控制在100mm以上，并且施工人員必須要確保懸挑梁錨固位置設(shè)置的樓板厚度可以在120mm以上，如果錨固位置的樓板厚度沒有達(dá)到120mm則要采取合理的加固措施。施工企業(yè)在設(shè)置懸挑架外立面的剪力撐結(jié)構(gòu)過程中，要自下而上的連續(xù)來設(shè)置好剪力撐結(jié)構(gòu)，并要按照《技術(shù)規(guī)范》中的相應(yīng)規(guī)定對其進(jìn)行科學(xué)、合理的控制，同時施工企業(yè)要確定錨固型鋼的主體結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度要控制在C20以上，這樣才能確保型鋼懸挑腳手架的搭設(shè)施工可以滿足建筑工程項目的作業(yè)需求，對進(jìn)一步提高型鋼懸挑腳手架的穩(wěn)定性、安全性以及使用性能方面有著重要作用。

爬架是另一種具有隨施工作業(yè)面的高度變化而升降的多功能工具式腳手架。它由兩片和兩片以上提升架組成一個提升單元（又稱為一榀爬架） ，每一榀爬架又是由可以相互滑升的大爬架和小爬架組成。在每片提升架部位安裝提升設(shè)備，利用大、小爬架分別與建筑結(jié)構(gòu)相連接固定作支承交替提升。爬架的結(jié)構(gòu)件一般采用548 ～563鋼管和型鋼制作。爬架升降工藝流程為：架體安裝→架體驗收合格→預(yù)緊升降設(shè)備→打開密封板→開始提升（ 下降） →障礙停機(jī)、排除（ 同時拆除底部導(dǎo)座） →繼續(xù)提升→快提升到位前，安裝頂部導(dǎo)座→拆除定位扣件→提升到位→蓋好密封板→重新固定緊固扣件→卸荷及松脫吊點→倒鏈將吊點上移一層并重新與建筑結(jié)構(gòu)連接→檢查→進(jìn)入下一次提升（ 下降）。

3.3 高層砼泵送技術(shù)的應(yīng)用

（1）泵的選型

高層建筑混凝土泵送過程中，混凝土在管道中的流動需要克服混凝土自重和管道阻力。故泵管入口壓力關(guān)系式如下。

P=f+G=△PL+ρgH

其中：△P——每米壓力損失（MPa/m）；

L——管道水平長度加上垂直高度（m）；

ρ——混凝土密度（kg/m3）；

g——重力加速度9.8（m/s2）；

H——建筑垂直高度（m）。

從機(jī)動性上可分為汽車式混凝土泵（車泵）、車架泵（不帶活動臂架）、拖式混凝土泵。從動力形式上可分為電動式和內(nèi)燃機(jī)式。從泵送形式上，目前國內(nèi)普遍采用的有斜置閘板閥和“S”管閥式；前者的優(yōu)點是對混凝土中骨料直徑要求較寬（40 mm），售價較低，缺點是閘板閥需不間斷潤滑，泵送高度約100 m；后者無潤滑系統(tǒng)，骨料要求嚴(yán)格（不大于33 mm），泵送高度可達(dá)150 m以上。

（2）泵送工藝

工程泵送方案設(shè)計中可根據(jù)建筑設(shè)計確定的混凝土參數(shù)與澆筑施工要求，制定泵送工藝參數(shù)，包括最大混凝土輸送量、泵送壓力、液壓控制系統(tǒng)、電機(jī)工作參數(shù)等。同時，應(yīng)結(jié)合施工場地條件，選擇合適的泵管布置方案。泵管布置線路要求盡可能縮短混凝土輸送距離，降低漿液在管道中的流動阻力，做到輸送管道短、彎道少。高層混凝土澆筑輸送高度往往較大，管道布置中需確保地面水平泵管具有足夠的長度，以保障混凝土輸送效率，并且降低混凝土反墜作用力的影響。與此同時，混凝土粗骨料粒徑大小、流動性等參數(shù)應(yīng)符合泵送要求。正式澆筑施工前，應(yīng)對泵送管道進(jìn)行潤濕，可用水和等強(qiáng)度的水泥砂漿一次進(jìn)行，保證管壁的潤滑狀態(tài)?；炷帘盟褪┕ぶ昂?，均需要對管道進(jìn)行清洗，方式可選用水洗或氣洗，切勿同時使用兩種方式。

3.4 裂縫控制

（1）優(yōu)化澆搗方法。機(jī)械運輸及泵送布料，澆筑中遵循“同時澆搗、分層推進(jìn)，循序漸進(jìn)”工藝，不漏振，盡可能采用二次投料、兩次振搗工藝，以提高混凝土密實度而抗裂。（2）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。良好的養(yǎng)護(hù)能控制混凝土內(nèi)外溫差，使混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展并防止裂縫產(chǎn)生。養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)盡可能長，拆模后立即回填或覆蓋保護(hù)，同時預(yù)防驟冷氣候影響。養(yǎng)護(hù)用水溫度應(yīng)與混凝土表面溫度接近，以免人為造成表面溫度梯度出現(xiàn)裂縫。養(yǎng)護(hù)不僅要滿足強(qiáng)度增長需要，還應(yīng)通過溫度控制，防止因溫度變化引起開裂。養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循：混凝土的中心溫度與表面溫度、室外最低氣溫間差值均≤20℃。（3）及時排除表面泌水，提高即時齡期的抗拉強(qiáng)度。（4）在結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋水管，通入循環(huán)冷卻水降溫。（5）在厚大無筋或稀筋的混凝土中，摻加20%以下的塊石吸熱。

近年來，通過采取綜合性新技術(shù)來解決混凝土抗裂問題取得了很大進(jìn)步。氧化鎂新材料和MgO混凝土就是一個典型例子，其防裂原理是：在混凝土內(nèi)摻入適量的特制輕燒MgO，利用MgO水化釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，使混凝土產(chǎn)生自體積膨脹，抵消在溫降過程中的體積收縮，也即利用其獨特的具有延遲性的、不可逆變形及長期穩(wěn)定的微膨脹性能來補(bǔ)償大體積混凝土在溫降時的體積收縮和溫度變形，達(dá)到防裂目的。

4 土建施工技術(shù)在高層建筑實施中的建議

目前城市高層建筑發(fā)展非常迅速，使高層建筑的土建施工技術(shù)提升了很大的發(fā)展空間。但由于施工技術(shù)的實際應(yīng)用還存在一些問題，若不及時采取有效的措施解決這些問題，將會嚴(yán)重阻礙高層建筑施工技術(shù)的健康發(fā)展。因此，施工企業(yè)需要加大人力和財力的投入，解決高層建筑土建施工所面臨的技術(shù)問題，以及技術(shù)創(chuàng)新中的難題。

另外，對一些技術(shù)問題沒有解決方案之前，需要謹(jǐn)慎使用，可以借鑒同類型成功施工案例的研究，總結(jié)出適合建筑施工企業(yè)發(fā)展的施工技術(shù)。政府各級行政單位及施工企業(yè)自身須加強(qiáng)高層建筑施工技術(shù)管理的監(jiān)督，制定相關(guān)法規(guī)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范建筑企業(yè)的施工行為，糾正施工不完善的地方，以便從整體上提高高層建筑施工技術(shù)質(zhì)量。

5 結(jié)束語

高層建筑土建施工技術(shù)在城市化建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。施工企業(yè)必須根據(jù)高層建筑施工技術(shù)的施工特點，并在工程施工中推廣應(yīng)用高層建筑施工平臺，且嚴(yán)格按照高層土建施工技術(shù)的要求，從而在確保施工安全的前提條件下，提高對高層建筑的施工質(zhì)量、現(xiàn)場及周邊的環(huán)境保護(hù)，為中國建筑業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供有力保障。

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