土建工程施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用

趙曉偉

摘要：隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，城市高層建筑越來越多，相對(duì)普通建筑而言，高層建筑的施工方案較為復(fù)雜，施工會(huì)受到很對(duì)因素的制約，且對(duì)工程質(zhì)量的要求較高。特別是土建工程，屬于建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響極大，而其施工技術(shù)是保障施工質(zhì)量的關(guān)鍵。文章結(jié)合實(shí)際工程案例，全面探討了高層建筑土建工程施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；連續(xù)墻；防水；土建工程

一、工程概況

某高層建筑高28層，地下2層，建筑高度197m，建筑總面積為104206m2，工程平面圖為長方形，長為86m，寬56m。地下2層主要是由鋼筋混凝土做成，地上部分兩側(cè)為勁性鋼筋混凝土簡體，中央結(jié)構(gòu)屬鋼結(jié)構(gòu)，于6～10層、24～26層、28～屋面1層位置設(shè)置鋼桁架，聯(lián)合抗震墻。外墻材料采用金屬玻璃，如圖1所示：

工程由上而下土層為：2m填土、0.6m粉質(zhì)粘土、5.2m淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、9.2m淤泥質(zhì)粘土、6.7m粉質(zhì)粘土、4.1m粉質(zhì)粘土、3.5m細(xì)粉砂。

二、施工難點(diǎn)分析

第一，基坑開挖平均深10.9m，最深處大于16m，因?yàn)榻ㄖ闹苡衅渌ㄖ?，地下埋有管路，施工時(shí)不可對(duì)其造成破壞。

第二，施工時(shí)緊靠地界紅線，且非常靠近地下1室，導(dǎo)致地下室外墻防水層施工難度較大。

第三，地下室頂板承受的兩側(cè)簡體的壓力較大，故在地下室設(shè)置了4榀桁架，均長5516m。

第四，建筑混凝土簡體垂直度誤差須控制在10mm以下。但因?yàn)榻ㄖв泻芏鄾]有規(guī)則的外伸鋼牛腿，造成模板及腳手架施工具有困難。

三、施工技術(shù)分析

（一）深基坑圍護(hù)施工

1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。通過計(jì)算，工程人員規(guī)劃圍護(hù)結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)方面構(gòu)成：

（1）地下連續(xù)擋土墻：考慮到工程基坑深度及周邊建筑實(shí)例，采用C30混凝土做成地下連續(xù)擋土墻結(jié)構(gòu)，長33m、厚1m。

（2）鋼筋混凝土項(xiàng)圈梁、圍檁及支撐：C30混凝土，共三道。將第1道支撐標(biāo)高控制在最小范圍內(nèi)，根據(jù)地下室及挖土機(jī)械特點(diǎn)，確定支撐標(biāo)高，支撐設(shè)計(jì)要滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定需要，南北向采用混凝土對(duì)撐，周圍采用混凝土邊桁架和角撐。

（3）立柱：材料選擇工程鋼管樁，為省時(shí)省工，盡量使用原工程樁進(jìn)行支撐平面布置。

2.施工技術(shù)措施分析。

（1）土體加固：因土抗剪能力小，成槽前，用A700mm水泥土攪拌樁對(duì)槽壁兩側(cè)進(jìn)行加固處理，以確保成槽的質(zhì)量；采用劈裂注漿技術(shù)對(duì)坑內(nèi)被動(dòng)土進(jìn)行加固處理，提高其抗剪能力。

（2）降水：利用輕型井點(diǎn)降水方法降水2周；采用20m長的噴射井點(diǎn)，對(duì)深層土體進(jìn)行降水，使土體固結(jié)，從而使土體抗剪能力得到響應(yīng)提高。開挖時(shí)，地下水降至基坑以下約1m時(shí)，施工效果最好。

（3）利用支撐作棧橋：該工程施工場(chǎng)地狹小，僅有一條寬約5m的公用施工道路位于建筑西側(cè)。為此，利用第1道支撐南北向的對(duì)撐，設(shè)計(jì)2個(gè)施工棧橋，寬12m左右，和公用道路連通，使問題得到解決。未解決基坑出土困難問題，在棧橋完工后，2道棧橋靠近南側(cè)各設(shè)置1臺(tái)QTG260起重機(jī)，最后出土量達(dá)4000m3/d。

（4）分層開挖：先適量挖建筑四周土體，是土體應(yīng)力得到一個(gè)緩慢的釋放，避免因突然卸載使地下連續(xù)墻受力猛增而變形。挖土?xí)r，同時(shí)卸載立柱樁四周土體，以確保立柱樁周邊土壓力的平衡。

（二）地下室外墻防水層施工

1.施工流程。按照設(shè)計(jì)要求，需要在地下室外墻迎水面和底板底部設(shè)置防水層，并要著重考慮防水層端部、節(jié)點(diǎn)及貫穿部位的防水工作。本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室外墻之間供施工人員進(jìn)行外墻防水層施工地空間十分有限，為此，工程設(shè)計(jì)人員決定在地下室結(jié)構(gòu)前進(jìn)行防水層施工。

2.防水層施工。

（1）底板工程樁端防水層施工：先清理工程樁周圍垃圾、雜物，使其表面潔凈平整。涂防水涂膜于樁周圍寬10cm左右的位置，并1層滌綸布環(huán)樁粘貼，然后重復(fù)均勻涂3～4層涂膜，貼網(wǎng)眼麻片于最后1層涂膜上。

（2）地下室墻體與墊層接縫處防水施工：底板下防水層施工完成后設(shè)置FC板保護(hù)層。墻體與墊層接縫處，先將涂膜刷在滌綸布上，滌綸布與墻體及墊層防水層搭接，考慮上部結(jié)構(gòu)的沉降，在墻體及墊層陰角處預(yù)留一定長度。

（三）地下室預(yù)應(yīng)力混凝土桁架施工

1.預(yù)應(yīng)力混凝土桁架施工。建筑地下1層兩簡體間C、D、E、F軸各有1榀預(yù)應(yīng)力混凝土桁架，其中上弦桿采用后張法施加預(yù)應(yīng)力，每根上弦桿配4束鋼絞線，施加4000kN的有效應(yīng)力，超張拉103%。采用4根大梁對(duì)稱張拉，每根梁內(nèi)4孔進(jìn)行對(duì)稱對(duì)角張拉。施工過程中，張拉時(shí)必須保證頂板受力均勻，避免先澆混凝土導(dǎo)致約束受力不均，故先不澆搗桁架豎腹桿和斜腹桿，等到上弦梁板中應(yīng)力穩(wěn)定后，再進(jìn)行豎腹桿、斜腹桿的支模及混凝土澆筑施工，并且混凝土后澆桁架不會(huì)容易出現(xiàn)裂縫。在施工過程中，利用排架支撐地下室頂板。

2.監(jiān)測(cè)。應(yīng)力隨上部結(jié)構(gòu)施工逐漸上升，在到5層時(shí)達(dá)最高點(diǎn)絕大多是測(cè)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力在20MPa以上，5層變換就不太明顯了。在連接上部結(jié)構(gòu)第1道鋼桁架后，在2個(gè)簡體創(chuàng)造了新的約束，導(dǎo)致應(yīng)力再次上升，之后就保持平穩(wěn)了。

（四）高層結(jié)構(gòu)爬升模板體系施工

1.導(dǎo)軌式爬模方案。本工程?hào)|西兩座勁性鋼筋混凝土簡體12層以下為矩形，12層以上為品字形，在中間鋼桁架部位各伸出1500mm長H型鋼牛腿，結(jié)構(gòu)是比較特別的，遵照3級(jí)工藝流程，需要先吊裝勁性鋼結(jié)構(gòu)，接著安裝混凝土結(jié)構(gòu)，最后吊裝中間純鋼結(jié)構(gòu)，3級(jí)流程之間均相差3～6層。利用2臺(tái)M440型塔吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸。為了減小垂直運(yùn)輸量并保證立體施工安全，采用導(dǎo)軌式爬升腳手架進(jìn)行簡體施工，結(jié)合大模板施工形成導(dǎo)軌式爬模方案，整體提升和單片提升都可以進(jìn)行。從12層開始設(shè)置爬架，直到建成屋頂后再拆除。

2.由爬架改制成導(dǎo)軌式爬模。導(dǎo)軌式爬模實(shí)際上是由常規(guī)導(dǎo)軌式爬升腳手架改造而成的，在改造設(shè)計(jì)過程中，為施工滿足，對(duì)大模板水平和垂直兩個(gè)方向的附加力需要采取對(duì)治措施。普通的爬升腳手架架寬900mm，為了使大模板提升方便且保養(yǎng)易行，所以改造爬架為下半部寬1200mm的爬升主體，上半部保留原來的寬900mm的掛模體，搭上下面的爬升主體架，并確保保持約500mm間隙，利于模板清潔保養(yǎng)和鋼筋綁扎工作。為了提高爬模側(cè)向剛度，在吊點(diǎn)位置加設(shè)之字形橫向斜桿。

3.大模板施工。按照4m和4.5m兩種層高來設(shè)計(jì)大模板，單塊重1500kg，面積S=6m×4.6m=27.6m2。大模板設(shè)計(jì)考慮結(jié)構(gòu)最大要求進(jìn)行，強(qiáng)度、撓度、迭加變形均滿足最大要求。

在地面對(duì)大模板進(jìn)行拼裝，利用塔吊吊在架體上，和架體一同上升。為保養(yǎng)大模板，架體和模板之間留著空隙，塞薄型海綿條于每塊模板下和模板內(nèi)拼縫內(nèi)，可使模板不易變形，也確保墻面光潔、規(guī)整。檢測(cè)顯示，本工程?hào)|西簡體的垂直偏差控制在10mm以內(nèi)。

4、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)

高層建筑由于結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大，上部受力較小，正常布置時(shí)應(yīng)當(dāng)是下部剛度大、墻多、柱網(wǎng)密，到上部漸減少墻、柱。因此結(jié)構(gòu)的正常布置與建筑功能之間就產(chǎn)生了矛盾。 為了滿足建筑功能的要求，結(jié)構(gòu)必須以和常規(guī)相反的方式進(jìn)行布置。上部分布置小空間，下部分布置大空間。上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置，就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。這種轉(zhuǎn)換層廣泛應(yīng)用于剪力墻結(jié)構(gòu)及框架-剪力墻等結(jié)構(gòu)體系中。通過轉(zhuǎn)換層上下層間位移角及內(nèi)力變化情況的分析，可得出影響其抗震性能的主要因素。

結(jié)束語

綜上所述，高層建筑工程的施工技術(shù)對(duì)各個(gè)方面都有較為嚴(yán)格和縝密的要求和方法。無論是對(duì)于工程本身的質(zhì)量還是對(duì)工程的造價(jià)控制來說，先進(jìn)的施工技術(shù)都能帶來最大化的期望值。 本工程經(jīng)過工程人員的驗(yàn)算分析，提出了正確的施工方案，成功地解決了各種難題，使工程達(dá)到了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

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