城市中心區(qū)域勁性混凝土超高層建筑的增效施工實(shí)踐

王祺國(guó)

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海船廠（浦東）區(qū)域2E5-1地塊項(xiàng)目位于上海市浦東陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，東鄰即墨路，南靠東城路，西鄰浦東南路，北至銀城路。該地塊按規(guī)劃確定為商業(yè)辦公（圖1）。建筑分為T(mén)1、T2、T3三個(gè)部分，T1、T2為辦公塔樓，T3為商業(yè)裙房。地下室結(jié)構(gòu)層數(shù)為地下4層。T1塔樓地上建筑面積156 235 m2，地上55層，建筑高度250.0 m。T2塔樓地上建筑面積113 146 m2，地上52層，建筑高度238.0 m。T3裙房地上建筑面積44 737 m2，地上4～8層，建筑高度31.3 m。

圖1 項(xiàng)目效果圖

T1、T2塔樓為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)。T1在34層以下為型鋼混凝土柱，T2在30層以下為型鋼混凝土柱，T3裙房及地下室均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。本文主要介紹T1、T2這2幢超高層塔樓的相關(guān)增效施工技術(shù)。

2 工程難、特點(diǎn)

2.1 場(chǎng)地狹小，材料堆放場(chǎng)地有限

工程地處鬧市中心，場(chǎng)地狹小，緊鄰住宅和商業(yè)街。結(jié)構(gòu)平面呈矩形，2幢主樓北側(cè)有裙房，且與主樓同步施工；施工材料，尤其是鋼結(jié)構(gòu)的堆放場(chǎng)地極為有限。

2.2 起重設(shè)備的布置和吊裝單元的劃分難度大

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工的周邊環(huán)境條件以及混凝土核心筒與鋼結(jié)構(gòu)同步施工的特定條件，需合理選擇塔吊型號(hào)，確定塔吊平面位置、工況變化，以滿(mǎn)足外圍重型構(gòu)件吊裝、超高的結(jié)構(gòu)安裝和施工進(jìn)度的要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件體量大、形式多樣、單位質(zhì)量大，因此，如何合理劃分吊裝單元，減少高空散裝和焊接，提高安裝效率，是應(yīng)首先考慮的問(wèn)題。

3 超高層起重設(shè)備選型增效技術(shù)

3.1 塔吊布置及選型方案比選

在超高層施工中，施工機(jī)械的布置方式主要有3種，分別是：塔式起重機(jī)布置于核心筒內(nèi)的內(nèi)爬式、掛于核心筒剪力墻外側(cè)的外爬式以及附著于結(jié)構(gòu)外側(cè)的外附式。由于勁性柱單個(gè)構(gòu)件質(zhì)量大、數(shù)量多，故為保證施工效率，每臺(tái)塔樓需布置2臺(tái)塔吊。基于此，項(xiàng)目部提出了2種方案進(jìn)行比選。

方案一：在T1、T2塔樓的核心筒內(nèi)各布置2臺(tái)內(nèi)爬式塔吊，型號(hào)均為ST7027及ST7050。待勁性結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除其中一臺(tái)內(nèi)爬式塔吊，另一臺(tái)內(nèi)爬式塔吊至結(jié)構(gòu)封頂后再進(jìn)行拆除（圖2）。

方案二：T1塔樓布置1臺(tái)L500核心筒內(nèi)爬式塔吊及1臺(tái)JCD260外附式塔吊；T2塔樓布置1臺(tái)JCD500核心筒內(nèi)爬式塔吊及1臺(tái)JCD260外附式塔吊。待勁性結(jié)構(gòu)施工完成后，拆除內(nèi)爬式塔吊，外附式塔吊至結(jié)構(gòu)封頂后再進(jìn)行拆除（圖3）。

圖2 方案一塔樓塔吊平面位置示意

圖3 方案二塔樓塔吊平面位置示意

3.2 方案一的塔吊安裝與拆除

安裝：利用50 t汽車(chē)吊完成T1、T2塔樓ST7050內(nèi)爬式塔吊的安裝，然后利用ST7050完成另一臺(tái)ST7027內(nèi)爬式塔吊的安裝。

拆除：利用內(nèi)爬式塔吊ST7027完成同塔樓內(nèi)內(nèi)爬式塔吊ST7050的拆除工作，然后在屋面上布置1臺(tái)中型屋面吊完成ST7027內(nèi)爬式塔吊的拆除工作，接著在屋面上布置1臺(tái)小型屋面吊完成中型屋面吊的拆除工作，最后人工拆除小型屋面吊。

3.3 方案二的塔吊安裝與拆除

安裝：2幢塔樓均先行利用50 t汽車(chē)吊進(jìn)行JCD260外附式塔吊的安裝，JCD260安裝完畢后，利用JCD260完成內(nèi)爬式塔吊L500和JCD500的安裝。

拆除：利用外附式塔吊JCD260拆除內(nèi)爬式塔吊L500和JCD500，再利用50 t汽車(chē)吊拆除外附式塔吊JCD260。

3.4 技術(shù)方案確定

由上述2種塔吊布置選型方案對(duì)比可知，在同樣能夠滿(mǎn)足施工要求的前提下，一臺(tái)內(nèi)爬式塔吊加一臺(tái)外附式塔吊的方案在拆除時(shí)，相較于2臺(tái)內(nèi)爬式塔吊的方案節(jié)約了大量的絕對(duì)工期，提高了施工效率。盡管在滿(mǎn)足同樣功能的前提下，內(nèi)爬式塔吊的性能要求要小于外附式塔吊，但2臺(tái)塔吊可以合理分工，承擔(dān)不同程度的吊裝任務(wù)以滿(mǎn)足施工需求。考慮到節(jié)約了大量工期的優(yōu)勢(shì)，決定采用1臺(tái)內(nèi)爬式塔吊加1臺(tái)外附式塔吊的方案。

結(jié)合后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，方案二的塔吊總施工時(shí)間比方案一節(jié)約30 d左右。

4 超高層核心筒模板工程增效技術(shù)

本工程超高層核心筒采用了目前較為先進(jìn)的電動(dòng)爬模工藝。具體內(nèi)容為：一般核心筒內(nèi)電梯井道（除塔吊位置）采用電動(dòng)提升筒架爬模；塔吊所在核心筒采用液壓爬模系統(tǒng)，局部配合采用定型加工懸挑腳手架[1-5]。

4.1 電動(dòng)提升筒架爬模

電梯井筒架爬模是一種專(zhuān)門(mén)用于核心筒電梯井道混凝土剪力墻施工的垂直自爬升施工系統(tǒng)。其在施工過(guò)程中，通過(guò)電動(dòng)提升體系帶動(dòng)模板爬升，無(wú)須塔吊配合，是一種高效的、便捷的垂直結(jié)構(gòu)施工系統(tǒng)。電梯井筒架系統(tǒng)由筒架、大模板、提升設(shè)備以及提升自動(dòng)控制等部分組合而成，以建筑物的鋼筋混凝土墻體為承力主體，爬升過(guò)程中通過(guò)鋼索拉結(jié)于混凝土墻壁的預(yù)埋件上進(jìn)行提升。爬升到位之后，通過(guò)底部支撐腿支撐于混凝土面層或墻體預(yù)留孔洞內(nèi)。

筒架爬模體系架體豎向分為3個(gè)操作段，如圖4所示。在圖4中，1-1區(qū)段用于系統(tǒng)整體提升及力系轉(zhuǎn)換操作，2-2區(qū)段用于鋼模板施工操作以及安裝提升掛鉤，3-3區(qū)段用于綁筋工作。

圖4 電梯井筒架剖面示意

4.2 液壓爬模

液壓自動(dòng)爬升模板體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其集模架、機(jī)械、液壓、自動(dòng)控制技術(shù)于一體，主要可分為四大部分：模板系統(tǒng)、爬升機(jī)械系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。整個(gè)爬模通過(guò)附墻系統(tǒng)和混凝土結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，因此，附墻系統(tǒng)承擔(dān)著整個(gè)爬模傳遞過(guò)來(lái)的荷載，是爬模系統(tǒng)的生命線（圖5）。每個(gè)機(jī)位配置2組承力螺栓，每根螺栓抗拉可達(dá)300 kN，抗剪可達(dá)150 kN。

圖5 附墻系統(tǒng)組裝示意

模板系統(tǒng)由模板和模板移動(dòng)裝置組成。模板采用鋼大模板，主要是因?yàn)殇撃０褰?jīng)久耐用，回收價(jià)值高。在混凝土工程作業(yè)平臺(tái)下部設(shè)置導(dǎo)軌，模板通過(guò)滑輪懸掛在導(dǎo)軌上，安裝或拆除時(shí)模板可沿軌道自由移動(dòng)。該裝置機(jī)械化程度相對(duì)較低，但是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，模板安裝就位、糾偏方便，所需操作空間小。液壓爬模標(biāo)準(zhǔn)層施工流程如下：

1）澆搗第N結(jié)構(gòu)段結(jié)構(gòu)混凝土（圖6）。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)層施工流程一

2）在養(yǎng)護(hù)第N結(jié)構(gòu)段的混凝土期間，進(jìn)行第N＋1段鋼筋綁扎。

3）第N結(jié)構(gòu)段混凝土養(yǎng)護(hù)等強(qiáng)后，拆模；同時(shí)安裝爬模附墻裝置。拆除N－2層電梯井前室支模架，翻轉(zhuǎn)至N＋1層，或采用卸料平臺(tái)翻轉(zhuǎn)（圖7）。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)層施工流程三

4）液壓頂升導(dǎo)軌4.2 m，固定導(dǎo)軌；拆除最下端附墻裝置，以備下次使用。

5）液壓頂升爬模4.2 m，由N－1段爬升至N段，并完成力系轉(zhuǎn)換。

6）清理模板，安裝爬架預(yù)埋螺桿，測(cè)量定位校正立模；同時(shí)快速搭設(shè)N＋1段電梯井前室結(jié)構(gòu)支模架，綁扎樓板鋼筋，合模；進(jìn)入N＋1段結(jié)構(gòu)施工流程。

4.3 單元式定型化懸挑腳手架

在塔吊間，由于塔吊與混凝土墻體距離較小，故無(wú)法采用液壓爬模?？紤]到采用常規(guī)的懸挑腳手架將耗用大量搭設(shè)時(shí)間，同時(shí)安全上也存在較大的隱患，因此，針對(duì)這一情況，現(xiàn)場(chǎng)局部墻面采用定型化懸挑腳手架配合使用。

本次使用的單元式定型化懸挑腳手架均采用鋼構(gòu)件預(yù)加工，地面拼裝完成后，一次性吊裝到施工樓層，施工提升過(guò)程中，采用塔吊整體提升，中間無(wú)須拆卸，大量地節(jié)約了施工時(shí)間。

本單元式定型化懸挑腳手架有如下特點(diǎn)：

1）懸挑腳手架為單元式，每個(gè)單元獨(dú)立受力，中間通過(guò)翻板相連，用塔吊可分單元一次提升。

2）懸挑腳手架下部采用三角架和預(yù)埋螺栓支撐在混凝土墻面上，其所用預(yù)埋螺桿與爬模用預(yù)埋螺桿相同，承載力高。

3）上部架體分4步，每步2 m，可橫跨2個(gè)結(jié)構(gòu)層施工，在N層混凝土養(yǎng)護(hù)期間，即可綁扎N＋1層混凝土鋼筋，混凝土養(yǎng)護(hù)完成后，提升架體，進(jìn)行下一層施工。

5 結(jié)語(yǔ)

在目前城市化的進(jìn)程中，超高層建筑對(duì)城市土地的利用效率極高。勁性柱＋核心筒結(jié)構(gòu)形式的超高層建筑會(huì)越來(lái)越多。本文介紹了這一結(jié)構(gòu)形式超高層建筑的一種施工增效的思路，即通過(guò)塔吊選型的優(yōu)化以及核心筒模板選型的優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)施工增效的目的。

本文拓展了超高層建筑的施工增效思路，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。