超高層建筑結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)及質(zhì)量把控—以華發(fā)十字門(mén)國(guó)際花園A8 地塊主體工程為例

周火雄

超高層建筑通常具有較大的平面輪廓、較高的空間使用率、較復(fù)雜的功能組合和較多的設(shè)備系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)施工屬于涉及多專(zhuān)業(yè)、多環(huán)節(jié)、多參與方的綜合性工程，施工質(zhì)量直接影響建筑物的安全性、耐久性、舒適性和美觀性。因此，必須對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)施工科學(xué)合理的規(guī)劃、組織和管理，采用先進(jìn)技術(shù)方法和設(shè)備，確保施工過(guò)程順利進(jìn)行，以達(dá)到預(yù)期效果。本文以華發(fā)十字門(mén)國(guó)際花園A8 地塊主體工程為例，介紹了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，并闡述了施工技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量把控措施。

1 工程概況

案例項(xiàng)目位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)十字門(mén)商務(wù)區(qū)南灣大道與會(huì)展四路交會(huì)路口的東北角地塊，一標(biāo)段總建筑面積約153105.46 m2，總用地面積約13473.18 m2，其中地上建筑面積112685.91 m2，地下建筑面積為40419.55 m2。一標(biāo)段包含1 棟44 層住宅樓、1 棟39 層酒店/辦公樓、3 層商業(yè)裙樓和3 層地下室，其中住宅樓結(jié)構(gòu)高度154.00 m，酒店/辦公樓結(jié)構(gòu)高度153.55 m，均屬于超高層建筑。

該工程的超高層建筑包括塔樓和裙房2 個(gè)部分，塔樓采用框筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類(lèi)型為樁基礎(chǔ)；裙房采用框架+水平鋼桁架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類(lèi)型為獨(dú)立基礎(chǔ)和人工挖孔墩。樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，地基土為軟弱土。

本工程的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50 年，抗震設(shè)防烈度為7 度。本工程的鋼結(jié)構(gòu)主要分布在塔樓的勁性柱和裙房的鋼柱、鋼梁、勁性梁柱以及鋼筋桁架樓承板等部位。

2 結(jié)構(gòu)施工的難點(diǎn)與要點(diǎn)分析

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備工作

超高層建筑由于高度、體型及功能等方面特殊性，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿(mǎn)足建筑物的使用功能和美觀要求，還要考慮風(fēng)荷載、地震作用、溫度變化、收縮和徐變等多種因素對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是超高層建筑結(jié)構(gòu)施工的基礎(chǔ)，必須遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用不同的結(jié)構(gòu)選型，對(duì)施工提出的要求也不同。為保證施工質(zhì)量，在施工開(kāi)始前，現(xiàn)場(chǎng)人員要充分熟悉圖紙，查閱相關(guān)規(guī)范圖集，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通，盡量做好施工準(zhǔn)備，避免后期出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和規(guī)范要求操作，控制好混凝土澆筑、鋼筋綁扎和模板支撐等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證結(jié)構(gòu)的尺寸精度和強(qiáng)度質(zhì)量。同時(shí)，還要注意對(duì)結(jié)構(gòu)定期檢測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的裂縫、變形及損傷等問(wèn)題[1]。

本工程的酒店/辦公樓結(jié)構(gòu)高度為153.35 m，住宅樓結(jié)構(gòu)高度為154.00 m，建筑高度均為165.25 m，屬于超高層建筑。住宅樓為框剪結(jié)構(gòu)，裙房為框架+水平鋼桁架結(jié)構(gòu)，主塔樓為框筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多，因此在結(jié)構(gòu)施工期間需綜合采用多種施工技術(shù)，具有一定的施工難度。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和施工條件，本工程采用了傳統(tǒng)木模結(jié)合鋁模的施工方法，施工現(xiàn)場(chǎng)外墻模板拼裝示意圖如圖1 所示。

圖1 外墻模板拼裝示意圖（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

2.2 基礎(chǔ)施工

本項(xiàng)目的塔樓基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，成樁環(huán)節(jié)多，施工過(guò)程容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，監(jiān)理人員必須重視施工全過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控。

鉆孔灌注樁的施工包含測(cè)量、機(jī)械操作、鋼筋加工和混凝土澆筑等多個(gè)工種，工程項(xiàng)目種類(lèi)繁多，技術(shù)含量較高，影響因素較多，容易出現(xiàn)樁位偏差過(guò)大、孔底沉渣偏多、鋼筋籠上浮、樁體混凝土離析、斷樁及夾泥等質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致成樁難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，補(bǔ)救困難，無(wú)法完全通過(guò)事后檢查來(lái)判斷存在的問(wèn)題。因此，必須加強(qiáng)施工準(zhǔn)備、成孔、清孔、鋼筋籠連接吊放和水下灌注等施工全過(guò)程中各環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控，采取有效的預(yù)防措施。以下結(jié)合該項(xiàng)目施工具體情況詳細(xì)說(shuō)明。

在樁基施工前，施工人員應(yīng)詳細(xì)了解設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求，確保施工準(zhǔn)確性。本項(xiàng)目的樁基礎(chǔ)是鉆孔灌注樁。在施工前，監(jiān)理人員要對(duì)施工單位的施工方案進(jìn)行審核，并對(duì)施工設(shè)備、材料和人員配備情況進(jìn)行檢查。重點(diǎn)檢查鉆機(jī)的安裝平穩(wěn)度、轉(zhuǎn)盤(pán)中心與護(hù)筒中心的重合度、鉆頭的直徑和鉆頭的磨損情況等，復(fù)核水平和高程控制網(wǎng)以及樁位的放樣，并與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對(duì)比。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本項(xiàng)目的地層由上至下依次為填土層、粉土層、黏土層和砂巖層，設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入砂巖層2 m 以上。在施工前，監(jiān)理人員要審核施工單位的施工方案，并檢查施工設(shè)備、材料和人員配備情況。重點(diǎn)檢查鉆機(jī)安裝平穩(wěn)度、轉(zhuǎn)盤(pán)中心與護(hù)筒中心重合度、鉆頭直徑與刀具磨損情況等，復(fù)核水平和高程控制網(wǎng)以及樁位的放樣，并與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對(duì)比。

在成孔過(guò)程中，施工單位應(yīng)按照規(guī)范要求使用優(yōu)質(zhì)泥漿，定期檢測(cè)泥漿的比重、黏度和含砂率等性能指標(biāo)，檢查護(hù)筒埋設(shè)情況，保證護(hù)筒內(nèi)外水位差≥1 m，并及時(shí)補(bǔ)給泥漿。還要檢查鉆進(jìn)速度和終孔深度，并記錄每根樁的成孔時(shí)間和泥漿消耗量等數(shù)據(jù)。

在清孔過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)使用專(zhuān)用清孔機(jī)具，在清孔前后分別測(cè)定沉渣厚度和泥漿比重。沉渣厚度≤50 mm（端承樁）或150 mm（摩擦樁），泥漿比重≤1.25 kg/m3。若發(fā)現(xiàn)沉渣厚度或泥漿比重超標(biāo)，應(yīng)重新清孔直至符合要求。通過(guò)上述措施，可以提高鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量[2]。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)施工

針對(duì)超高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)施工，應(yīng)從以下2 個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量把控：

1）生產(chǎn)制作問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題主要包括板件的下料方式、焊縫的布置和變形控制等。下料時(shí)可采用剪切機(jī)對(duì)4 mm 厚的鋼板剪切，避免火焰切割造成的波浪變形。在焊接H 型鋼時(shí)，應(yīng)采用對(duì)稱(chēng)、分段和跳躍等焊接方法，并在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處預(yù)留5 mm的補(bǔ)償量，以減小焊接變形。在制作過(guò)程中，需每隔10 m 對(duì)構(gòu)件的尺寸和形狀進(jìn)行檢查和校正，保證構(gòu)件的精度和質(zhì)量。

2）連接問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)的連接主要包括高強(qiáng)螺栓連接和現(xiàn)場(chǎng)焊縫連接，本工程采用2 種連接相結(jié)合的方式連接鋼柱和鋼梁。在高強(qiáng)螺栓連接時(shí)，應(yīng)先用刷子和壓縮空氣清潔螺栓和孔洞，然后用水平儀和千斤頂平整裝配面，再用電動(dòng)扳手緊固螺栓組件，最后使用扭力計(jì)檢測(cè)緊固力矩，以保證連接的牢固性。在焊縫連接時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用了E5015 型焊條，并按照說(shuō)明書(shū)和操作規(guī)程使用和保管。實(shí)際操作中，應(yīng)先用砂輪機(jī)打磨焊縫表面，再用超聲波探傷儀檢測(cè)焊縫內(nèi)部，從而保證焊縫的質(zhì)量[3]。另外，還可以采用反方向變形等措施，預(yù)防處理焊接變形和裂紋。

2.4 混凝土結(jié)構(gòu)施工

本工程的主體結(jié)構(gòu)材料采用C50混凝土。為了保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性，設(shè)計(jì)時(shí)采用低水灰比、高摻合料摻量以及高性能外加劑等措施，使混凝土的抗?jié)B性能達(dá)P8，抗凍性能達(dá)F300，抗碳化性能達(dá)C60。

在實(shí)際施工時(shí)，可以采用自卸車(chē)和泵送車(chē)運(yùn)輸和澆筑混凝土，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和溫度，避免出現(xiàn)離析、假凝和開(kāi)裂等現(xiàn)象。在養(yǎng)護(hù)時(shí)，可以采用濕布覆蓋和噴霧灌水的方法保持混凝土表面的濕潤(rùn)度，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提高混凝土的后期強(qiáng)度。在檢測(cè)時(shí)，采用超聲波法、回彈法及荷載試驗(yàn)法等多種方法，全面評(píng)估和監(jiān)控混凝土強(qiáng)度、密實(shí)度和變形等。在處理問(wèn)題時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修補(bǔ)混凝土表面的缺陷和病害，如氣泡、裂縫和蜂窩麻面等，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的完整性和美觀性。

2.5 鋼筋工程

本工程主體構(gòu)件鋼筋采用HRB400E 熱軋帶肋鋼筋，鋼筋直徑12 ～40 mm。施工前，需檢測(cè)鋼筋的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等指標(biāo)，確保鋼筋的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。在施工過(guò)程中，首選數(shù)控切割機(jī)和彎曲機(jī)精確加工鋼筋，并按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求對(duì)鋼筋編號(hào)、分揀、捆扎、運(yùn)輸和安裝，使用鋼筋綁扎機(jī)和焊接機(jī)牢固連接鋼筋，以專(zhuān)用鋼筋保護(hù)墊和支架有效固定和保護(hù)鋼筋，并控制鋼筋的保護(hù)層厚度和錨固長(zhǎng)度，避免偏位、錯(cuò)位、漏放、斷裂和銹蝕，確保鋼筋與混凝土配合良好[4]。

2.6 模板支架工程

本工程施工現(xiàn)場(chǎng)采用鋁模板和扣件式鋼管支架作為主要模板支架系統(tǒng)，模板厚度3 mm，支架直徑48 mm，壁厚3.5 mm。在施工前，需要對(duì)模板支架進(jìn)行驗(yàn)收、清潔和涂油等處理，確保模板支架質(zhì)量和光滑度。在施工中，應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求對(duì)模板支架進(jìn)行搭設(shè)、固定、檢查和拆除，使用扣件和連接件固定模板支架，選水平儀和千斤頂精確調(diào)整與校正模板支架，以控制模板支架的垂直度和平整度，避免變形、移位及倒塌，保證模板支架與混凝土結(jié)構(gòu)匹配良好[5]。

2.7 高空作業(yè)安全問(wèn)題

在本工程中，現(xiàn)場(chǎng)的高空作業(yè)主要包括外墻幕墻安裝、混凝土結(jié)構(gòu)拆模和鋼結(jié)構(gòu)吊裝等，高空作業(yè)高度20 ～200 m。為了保證高空作業(yè)的安全性，現(xiàn)場(chǎng)采取了以下措施：

1）對(duì)高空作業(yè)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)和教育，要求其掌握高空作業(yè)的基本知識(shí)和技能，遵守作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)范，正確使用安全設(shè)備和防護(hù)用品，如安全帶、安全繩、安全帽和防護(hù)眼鏡等。

2）提供合格的安全設(shè)備和防護(hù)用品，如升降機(jī)、吊籃、吊車(chē)、腳手架和防墜器等定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保其性能和功能正常。

3）設(shè)置完善的安全防護(hù)網(wǎng)和警示標(biāo)志，如安全網(wǎng)、警戒線和警示牌，以及隔離和封閉高空作業(yè)區(qū)域，防止高空墜落物對(duì)環(huán)境和人員造成傷害。

3 質(zhì)量把控要點(diǎn)分析

首先，應(yīng)加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)和施工圖審查。本工程初步設(shè)計(jì)階段邀請(qǐng)了多位專(zhuān)家和顧問(wèn)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的評(píng)審和優(yōu)化，對(duì)結(jié)構(gòu)形式、材料選擇、施工方法等進(jìn)行充分的論證和選取，如采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、高強(qiáng)度混凝土和鋼筋、自升式模板支架和滑模施工等。在施工圖階段，組織多個(gè)部門(mén)與單位審核和校對(duì)施工圖紙，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與修改圖紙中的缺陷和錯(cuò)誤，例如細(xì)致檢查和調(diào)整結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)、構(gòu)造細(xì)部、鋼筋排布及混凝土澆筑等重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

其次，應(yīng)加強(qiáng)原材料和半成品的檢驗(yàn)和試驗(yàn)。該項(xiàng)目工程施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)的原材料和半成品，例如水泥、砂、石、鋼筋、模板及支架等都查驗(yàn)了質(zhì)量證明，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用自建攪拌站和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的雙重監(jiān)控方式對(duì)混凝土的配合比、強(qiáng)度、耐久性等性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制和檢測(cè)。

最后，應(yīng)加強(qiáng)施工總承包單位對(duì)各分包單位的協(xié)調(diào)和管理，保證工程順利進(jìn)行，確保有效溝通和配合。

本工程的施工總承包單位為某建筑集團(tuán)有限公司，分包單位包括土建分包、鋼結(jié)構(gòu)分包、幕墻分包、機(jī)電分包和裝飾分包等多個(gè)單位。為協(xié)調(diào)管理各分包單位，施工現(xiàn)場(chǎng)采取以下措施：

1）明確各自的責(zé)任和義務(wù)。簽訂詳細(xì)的合同和協(xié)議，規(guī)定各分包單位的工作范圍、質(zhì)量要求、進(jìn)度要求、安全要求以及費(fèi)用結(jié)算等內(nèi)容。

2）制定合理的進(jìn)度計(jì)劃和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。按照總體工期和節(jié)點(diǎn)要求制定各專(zhuān)業(yè)的施工計(jì)劃和質(zhì)量控制計(jì)劃，并進(jìn)行定期跟蹤和調(diào)整。

3）做好技術(shù)交底和指導(dǎo)。對(duì)各分包單位的技術(shù)人員和施工人員進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底和培訓(xùn)，明確設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并提供必要技術(shù)支持和指導(dǎo)[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合具體項(xiàng)目的實(shí)際情況，分析了超高層建筑結(jié)構(gòu)施工及質(zhì)量控制的技術(shù)要點(diǎn)。超高層建筑結(jié)構(gòu)施工涉及多種技術(shù)、方法和措施，需要科學(xué)規(guī)劃、精心組織、嚴(yán)格管理、協(xié)調(diào)配合，以提高施工水平，保證工程質(zhì)量和施工效率。