超高層建筑施工中的綠色節能技術

中建五局第三建設有限公司 長沙 410004

1 項目背景

湖南地區近年開始出現較多200 m以上的超高層建筑，由中國建筑五局第三建設有限公司總承包施工的長沙保利國際廣場B3棟超高層工程是一座典型的超高層結構形式：混合框架-鋼筋混凝土核心筒-伸臂桁架結構。該項目地理位置顯要，在大力推行綠色施工理念和技術的可持續發展大背景下，從湖南地區的地質和現場環境的地域特點出發，在超高層建筑綠色節能施工技術和措施方面開展研究和應用，有著積極的示范意義。

2 應用工程概況

長沙保利國際廣場B3棟是一座5A級寫字樓和5星級酒店商務樓，位于長沙市天心區湘江路與南湖路交匯處，工程占地面積約28 150 m2，建筑面積約16萬 m2，地下3 層，地上50 層，建筑高度235 m，結構形式為混合框架-鋼筋混凝土核心筒-伸臂桁架結構，外墻裝飾為玻璃幕墻。

核心筒施工采用全液壓自爬模技術，其鋼管柱采用高拋自密實混凝土，框架水平結構樓板采用樓承板。主要的大型機械設備為2 臺TCR6055內爬式動臂塔吊，以及作為垂直運輸設備的變頻中速人貨電梯[1-3]。

3 施工中的四節一環保主要技術措施

3.1 節材措施

1）因地制宜，就地取材，充分利用屬地化材料資源達到85%以上，如鋼筋、預拌混凝土、砂石、水泥等全部為本地采購使用，降低了材料運輸費用。

2）采取全液壓自爬模施工技術，應用于核心筒豎向結構施工，同時采用大鋼模板，使材料本身的周轉實現了一套到頂，節約了大量木模板和鋼管扣件。

3）鋼結構構件、建筑門窗均采用工廠化加工，半成品運輸至現場進行裝配式施工。環梁鋼筋在當地鋼材市場的車床精工設備上一次加工成型，大大降低了廢品率和返工率。

4）現場臨時建筑房屋采用周轉型彩鋼防火板，采用移動節能廁所。

5）內爬塔吊底部采用隨塔吊爬升的封閉平臺，降低了鋼管扣件搭設全封閉平臺的材料使用量。

3.2 節水措施

1）在基坑施工階段即設置雨水回收利用系統，充分收集自然降水用于大門土方外運的車輛沖洗，以及作為生活區廁所的沖廁用水。

2）建筑結構施工階段利用地下室建立了雨水回收利用系統，豎向作為超高層消防用水，水平作為清掃路面、抑制揚塵的清潔用水和綠化灌溉用水，并形成循環使用系統。

3）施工現場用水和職工生活區的生活辦公用水采取有效的節水措施，安裝了節水器具，控制施工用水和生活用水流量，指定生產經理和行政主管分別為施工現場和生活區節水責任人，納入績效考核。

4）用水分級管理。杜絕回收系統的自然降水作為生活用水，避免水源對人體健康、工程質量以及周圍環境產生不良影響。現場混凝土的養護用水為符合要求的自來水獨立系統，與生活區的生活用水系統并聯。

5）施工現場排污、生活區排污系統經過沉淀處理后進入市政管網排污系統，避免了污水對施工環境及人的二次污染。

3.3 節能措施

1）優先使用國家、行業推薦的節能、高效、環保的施工設備和機具，如選用中速變頻人貨電梯、消防變頻水泵等。

2）施工現場分別設定生產、生活、辦公和施工設備的用電控制指標，生活區職工宿舍全部采用低壓36 V電壓，發放低壓充電器，有效控制了高功率電器使用。

3）在超高層建筑施工的大型機械設備等主要資源組織和現場平面布置時，采用爬模系統降低垂直運輸對內爬塔吊的依賴使用，提高了內爬塔吊的使用效率，并充分考慮到超高層施工逐步降效的不利影響，分階段采用5 臺中速變頻人貨電梯，作為超高層垂直運輸中的人和貨的運輸解決方案。

4）施工現場臨時設施采用節能、防火材料，墻體、屋面使用隔熱性能好的材料，2 層彩鋼房安裝吊頂，減少夏天空調、冬天取暖設備的使用時間及耗能量。

5）室外照明采用高強度氣體放電燈，辦公室等場所采用細管熒光燈，生活區采用緊湊型熒光燈。在滿足照度的前提下，辦公室節能型照明器具功率密度值≤11 W/m2，宿舍≤8 W/m2，倉庫照明≤6 W/m2，并全部采用節能燈具，可以節約用電。

3.4 節地措施

1）項目部根據工程施工各階段特點，編制了各階段平面布置圖，對加工場地、成品或半成品堆場、原材料堆場、施工道路、辦公生活設施等占地指標進行了合理安排。在現場狹窄的場地條件下，鋼結構另行安排了場外二次堆場。并對場地平面布置實行動態管理，動態更新，盡可能減少廢棄地和死角，對于塔吊無法覆蓋的盲區則作為機動材料堆場，以提高場地的有效使用率。

2）對深基坑和筏板基礎施工方案進行優化及專家論證，減少了土方開挖和回填量，減少臨時道路的占地，并優先將永久道路先行施工。

3）臨時設施設計時，辦公用房和住宿用房應采用可周轉的活動板房，施工人員較多時采用2 層布置，并分階段、分時搭設，盡可能減少對平面占地的占用。

3.5 環境保護

1）基坑施工時，基坑周圍設置高1.5 m的安全欄桿，外掛綠色密目網。地上結構施工時，4層以下采用懸挑腳手架，外掛綠色密目網；4層以上采用全液壓爬模技術的一體化施工技術平臺，全封閉或附加封閉系統。

2）施工現場道路做硬化處理，特別是在樁基施工階段，現場平面全部做硬化處理，人工挖孔樁施工時同步設置碎石夯實地坪，土方集中堆放。裸露的場地和集中堆放的土方則采用彩條布覆蓋、固化或綠化等措施。所有進出場的現場施工道路均做到及時清掃、灑水壓塵。

3）施工現場的建筑垃圾按指定場所進行中轉堆碼，然后按照主管部門要求進行外運處理。生活、辦公區設置足夠多的大直徑垃圾桶，與市政清潔單位簽約清潔工每天清理、外運本項目的辦公和生活垃圾。

4）施工噪聲控制，運輸材料的車輛進入施工現場，嚴禁鳴笛；裝卸材料做到輕拿輕放；使用低噪聲、低振動的機具；施工場地的強噪聲設備安裝降噪棚子（圖1），降低噪聲分貝。

圖1 輸送泵降噪棚子

5）做好夜間施工安排，降低夜間施工噪聲，通過連續測試機械設備夜間施工的分貝值調整大型機械設備使用時段，避免對周邊居民的不利影響。

6）施工區混凝土輸送泵沖洗水經二次沉淀后，或循環使用或排入市政污水管網；現場廁所污水經化糞池系統處理，可以排入市政污水管網；爬模頂層平臺上設移動節能廁所，每天派專人清理，處理至地面廁所；生活區和辦公區污水、油污等液態廢污通過沉淀處理后再集中排入市政管網。

4 超高層建筑綠色施工技術探索

4.1 基于爬模及內爬塔吊的一體化施工平臺技術研究應用

液壓自爬升架體是從德國引進的先進提升體系。作為豎向提升模板體系，可整體提升，也可單體提升，爬升穩定性好，操作方便，安全性高，且可節約大量的工時和材料；而且爬升過程中完全拋開了需要塔吊配備的理念，從而大大降低塔吊的負擔。

根據超高層建筑特點，本爬模體系集成了布料機、人貨電梯、內爬塔吊、安全防護體系等關鍵技術于一體，形成了超高層核心筒結構的一體化施工平臺技術，實現了超高層綠色節能施工的關鍵技術突破：

1）超高層施工進度的突破。應用一體化施工平臺，可實現4 d乃至3 d施工1 層豎向結構的施工進度，減少固定成本支出，節約了大型機械設備等重要資源的投入費用。該項技術的采用較普通支模系統可節約成本300 萬，縮短工期約60 d。

2）實現了節能設計及安全施工。一體化施工平臺隨核心筒進度提升，外圍采用密目鋼板網，底部封閉采用厚2 mm鋼板作為活動翻板，不僅安全且便于操作，同時也節約了大量安全防護材料費用。

3）內爬塔吊底部封閉平臺的研究和應用，確保了內爬塔吊底部的立體防護安全，可節約以往需要層層搭設水平防護的材料費用約35 萬元。

4.2 超高層建筑固體垃圾下樓的通道技術

超高層建筑在結構施工及裝飾裝修階段，在各個樓層將產生大量的建筑垃圾，如何順利地將該部分固體垃圾在下樓過程中不拋擲、不散落、不擴大污染，是超高層綠色施工的一個重難點。為了將固體垃圾順利下樓的同時，減少對垂直運輸設備的使用，我們設計了一種附著于電梯井的垃圾下樓通道，在通道內設置了彎道緩沖。該技術的采用大大降低了塔吊或人貨電梯的使用，提高大型機械設備使用工效。同時有利于集中、快速將建筑垃圾下樓和外運，有利于下樓后的固體垃圾固化、減量化處理。

4.3 利用雨水收集系統轉為變頻高壓消防用水技術

根據實際需要，在首層（或地下室）、中間避難層25層、屋頂分別設置一個消防水池，首層水箱與雨水收集系統相連，采集自然降雨水量，再通過安裝變頻高壓水泵，將水循環輸送至系統內的各個水箱以備用。

4.4 超高層樓層施工中的移動廁所節能技術

本工程移動節能廁所在爬模系統上設置2 個裝配式可拆除的移動節能廁所。再每隔3 個樓層設置2 個節能廁所。高度超過300 m的超高層建筑，應考慮提前將廁所排污管道隨結構層施工進行提前插入安裝，采用沖水式廁所，地面設置容器式化糞池，集中外運。

4.5 5A寫字樓內隔墻采用輕質隔墻新型墻體材料

原設計該商務樓的寫字樓部分和酒店部分的內隔墻采用同等墻體材料，經與設計、業主進行有效溝通，將寫字樓部分的內隔墻改為輕質隔墻，不僅減輕了結構自重，減少現場砂漿攪拌使用量，也為辦公室二次裝修提供了更多的空間。

4.6 大力發展高拋自密實混凝土施工技術及檢測技術

B3棟核心筒結構外圍有24 根大截面鋼管混凝土柱，針對該結構形式及鋼管柱內隔板極為密集，最小間距只有20 cm，須采用高拋自密實混凝土施工。如何保證密隔板位置混凝土的密實和檢測是最大的難題。為此，我們開展了自密實混凝土的材性和配比研究，應用效果非常理想。由于不需要振搗，混凝土澆筑所需要的時間大大縮短，工人勞動強度大幅度降低；由于沒有振搗噪聲，改善了工作環境和安全性，最為無縫地契合了綠色施工理念。

與此同時，我們與國內著名高等院校湖南大學合作，采用該大學的一項發明專利對鋼管柱自密實混凝土施工質量進行檢測，從而彌補了超聲波傳統檢測技術的缺陷和空白，開啟了湖南省內超高層建筑鋼管混凝土檢測技術的先河。

5 結語

目前湖南省已有數個超高層建筑正在施工，未來也將有更多的綠色摩天大樓高高聳立在湖湘大地。長沙保利國際廣場B3棟項目已獲得“長沙市綠色工地”稱號，并已獲批省級綠色建筑示范項目，但在進一步推動超高層綠色建筑施工產學研結合上還需加大創新，我們將嚴格按照《綠色建筑評價標準》和《綠色建筑推廣行動方案》，更加積極有效地推進綠色施工的實施，廣泛采用建筑業10 項新技術，在“四節一環保”、“以人為本”的“綠色建筑”理念引導下，摸索出適合超高層綠色建筑施工的成套集成技術，為超高層建筑綠色施工提供更多經驗[4-7]。