超高層建筑幕墻高效施工技術(shù)探討

梁海宏 萬(wàn)修強(qiáng) 鄭紅磊

中建八局裝飾工程有限公司 上海 200135

1 超高層建筑幕墻高效施工技術(shù)研究背景

埃及新行政首都中央商務(wù)區(qū)標(biāo)志塔幕墻項(xiàng)目為“一帶一路”重點(diǎn)項(xiàng)目，建筑高度385.8m，建成后將成為“非洲第一高樓”，被各大媒體爭(zhēng)先報(bào)道[1]。

該項(xiàng)目為海外項(xiàng)目，海運(yùn)周期長(zhǎng)，為順利完成項(xiàng)目履約，實(shí)現(xiàn)高效施工，首先要解決的就是材料配套性加工、發(fā)貨問(wèn)題，避免因材料問(wèn)題影響施工進(jìn)度；其次要解決超高層單元板塊垂直運(yùn)輸受制于塔吊效率受塔吊使用情況的影響。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次討論，打破常規(guī)，提出BIM可視化物料管理的理念，和鋼索軌道垂直運(yùn)輸?shù)牡踹\(yùn)方案，來(lái)實(shí)現(xiàn)超高層建筑單元板塊的高效施工；充分利用超高層建筑垂直方向廣闊的施工面，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)起吊，提高運(yùn)輸效率；同時(shí)由于通過(guò)鋼索軌道方案大大減少了天氣因素的影響[2]。

2 超高層建筑幕墻高效施工技術(shù)研究思路

2.1 RFID&BIM可視化物料管理技術(shù)研究

為順利完成項(xiàng)目履約，解決單元材料配套性及現(xiàn)場(chǎng)材料查找效率，避免因材料問(wèn)題影響吊運(yùn)及安裝；通過(guò)RFID及BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)物料可視化管理。如圖1所示。

圖1 RFID技術(shù)開(kāi)發(fā)思路及核心

2.1.1 裝飾工程現(xiàn)場(chǎng)RFID定位精度影響因素研究。RFID識(shí)別與定位原理基于閱讀器和電子標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式數(shù)據(jù)通信，信號(hào)強(qiáng)弱決定了識(shí)別準(zhǔn)確性和定位精度。通過(guò)研究構(gòu)件材料屬性對(duì)電子標(biāo)簽的干擾，提出抗干擾措施，研究距離、遮擋、射頻功率和電子標(biāo)簽種類對(duì)感應(yīng)強(qiáng)度的影響，優(yōu)化識(shí)別準(zhǔn)確度和定位精度。

2.1.2 裝飾構(gòu)件分批、編號(hào)編碼管理規(guī)則研究。裝飾幕墻構(gòu)件種類多，數(shù)量大，不同幕墻工程的構(gòu)件批次及編號(hào)管理也不同，通過(guò)研究設(shè)計(jì)-加工-物流-施工各階段所需數(shù)據(jù)信息，對(duì)構(gòu)件的編號(hào)及批次結(jié)合施工組織進(jìn)行合理劃分，研究標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)編碼轉(zhuǎn)換格式，提升工作效率。

2.1.3 感知接收設(shè)備軟件功能開(kāi)發(fā)以現(xiàn)場(chǎng)物料管理問(wèn)題為導(dǎo)向，基于RFID手持設(shè)備研究功能框架，開(kāi)發(fā)出集寫(xiě)入標(biāo)簽、盤(pán)點(diǎn)庫(kù)存、尋物定位、生產(chǎn)狀態(tài)查驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集等功能于一體的多功能軟件[3]。如下圖2所示。

圖2 手持式尋物設(shè)備及電子標(biāo)簽

2.1.4 結(jié)合構(gòu)件工序分解，將手持設(shè)備中物料各環(huán)節(jié)狀態(tài)信息導(dǎo)入BIM模型，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換達(dá)到物料狀態(tài)可視化管理效果。定期更新模型信息，通過(guò)模型分析提前預(yù)警材料配套性問(wèn)題，將問(wèn)題解決在前端，避免材料遺漏，不配套造成施工延誤；通過(guò)模型發(fā)貨數(shù)據(jù)分析，預(yù)估海運(yùn)周期，可以分析出一個(gè)月后的材料配套性到貨情況，為現(xiàn)場(chǎng)施工計(jì)劃提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

通過(guò)可視化物料管理技術(shù)，準(zhǔn)確、高效的對(duì)材料各狀態(tài)進(jìn)行管控，有效避免了因材料問(wèn)題導(dǎo)致的延誤，為現(xiàn)場(chǎng)高效施工打好基礎(chǔ)。

3 高效垂直運(yùn)輸技術(shù)研究

項(xiàng)目初期計(jì)劃采用傳統(tǒng)的運(yùn)輸工藝，通過(guò)塔吊吊裝單元貨架的方式完成材料垂直運(yùn)輸；由于工期進(jìn)展，現(xiàn)場(chǎng)各專業(yè)施工集中，使用塔吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝進(jìn)度要求，再加上施工期間趕上大風(fēng)天氣（約占1/3時(shí)間大風(fēng)），為解決單元垂直運(yùn)輸受制于塔吊吊裝效率的問(wèn)題，有效提高垂直運(yùn)輸效率，通過(guò)施工方案創(chuàng)新，多方案進(jìn)行比較，提出一種在樓層周邊設(shè)置鋼索軌道，多點(diǎn)起吊，多點(diǎn)作業(yè)的施工方案；避免了吊裝作業(yè)受塔吊效率影響，同時(shí)由于板塊從地面直接起吊，不占用其他作業(yè)施工作業(yè)面，實(shí)現(xiàn)了幕墻板塊高效運(yùn)輸及吊裝作業(yè)大大提高了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，有效縮短施工工期，降低施工成本，保障工期履約[4]。

3.1 垂直運(yùn)輸鋼索起吊點(diǎn)設(shè)置

考慮到現(xiàn)場(chǎng)工期要求及施工便利性，最終確定沿塔樓周邊設(shè)置6道鋼索垂直運(yùn)輸鋼索（L73層6處；L40層6處），能滿足6個(gè)班組同時(shí)進(jìn)行運(yùn)輸及吊裝作業(yè)；通過(guò)增加鋼索數(shù)量及直徑將垂直運(yùn)輸及吊裝高度提高到300m（高到L73層），滿足了現(xiàn)場(chǎng)90%的吊裝安裝需求。如圖3所示。

圖3 吊裝鋼索設(shè)置示意圖

3.2 垂直運(yùn)輸鋼索底部連接設(shè)置

為確保板塊吊裝過(guò)程平穩(wěn)，減少大風(fēng)天氣影響，每個(gè)垂直運(yùn)輸?shù)觞c(diǎn)通過(guò)設(shè)置4道纜風(fēng)繩，確保板塊吊裝運(yùn)輸平穩(wěn)；纜風(fēng)繩底部通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)+定滑輪進(jìn)行拉結(jié)，實(shí)現(xiàn)纜風(fēng)繩的松緊調(diào)節(jié)，利于調(diào)整板塊起吊過(guò)程的吊裝距離；

3.3 吊裝卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備升級(jí)

傳統(tǒng)卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊速度10m～12m/s，因卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊速度太慢；無(wú)法滿足300m高度直接吊裝的效率，經(jīng)過(guò)跟廠家溝通，采用變頻卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造；采用10t改3t的變頻卷?yè)P(yáng)機(jī)，增大繩盤(pán)尺寸，滿足300m吊裝高度需求，同時(shí)，起吊速度高達(dá)30m/s；大大提高啦垂直運(yùn)輸效率。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)施工流程

地面布置可變頻式卷?yè)P(yáng)機(jī)，拉結(jié)雙道鋼絲繩→樓體上部鋼絲繩拉結(jié)布置→環(huán)形吊裝軌道安裝→可移動(dòng)式懸臂吊架設(shè)→核心筒部位高支腿軌道架設(shè)→單元板塊通過(guò)纜風(fēng)繩+高速卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝→運(yùn)輸?shù)桨惭b樓層位置→通過(guò)底部卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)板塊距離調(diào)節(jié)→通過(guò)環(huán)軌或懸臂吊進(jìn)行換鉤水平轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝位置[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種超高層建筑幕墻高效施工技術(shù)，從高效物料管理技術(shù)和高效垂直運(yùn)輸技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行研究創(chuàng)新，將RFID物料管理和BIM技術(shù)成功的結(jié)合并運(yùn)用到項(xiàng)目實(shí)踐中；有效解決了超高建筑幕墻材料高效管理和單元板塊高效垂直運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，實(shí)現(xiàn)超高層建筑幕墻高效施工，提高了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，有效縮短施工工期，降低施工成本，保障工期履約。

該成果已在“非洲第一高樓”—埃及新行政首都標(biāo)志塔項(xiàng)目上順利實(shí)施，通分段施工技術(shù)，創(chuàng)造了幕墻板塊單日安裝183樘的記錄、實(shí)現(xiàn)了385m的超高層幕墻在6個(gè)月內(nèi)大面完成封閉的效果，刷新了國(guó)內(nèi)外超高層幕墻安裝速度的新紀(jì)錄。此項(xiàng)目得到埃及住建部、現(xiàn)場(chǎng)顧問(wèn)公司對(duì)中國(guó)質(zhì)量、中國(guó)速度的一致贊譽(yù)，向海外市場(chǎng)展現(xiàn)了中國(guó)建設(shè)者創(chuàng)新發(fā)展、精益求精的工匠精神。

隨著我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略推進(jìn)，項(xiàng)目成果可以在現(xiàn)有工程經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上不斷拓展海外市場(chǎng)，為項(xiàng)目提供了廣闊的應(yīng)用空間；項(xiàng)目技術(shù)的推廣將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。