高層建筑中土建施工技術的應用分析

丁志偉

[摘 要]中國的城市建設的快速發展使高層建筑施工技術得到了廣泛的應用和發展，其技術應用取得了良好效果。高層建筑具有基礎深、層數多、施工難度大的特點。一般情況下，高層建筑施工項目建設比較大，施工過程復雜，對工程質量提出了更高的要求，使土建施工技術難以控制。因此，建筑施工企業應采取相應的措施，提高施工技術水平為高層建筑施工安全提供保障。

[關鍵詞]高層建筑；土建；施工技術

中圖分類號：T546 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0199-02

1 高層建筑土建工程施工概述

現代城市建設最明顯的特點就是高層建筑的迅速發展，高層建筑行業的施工技術水平不斷提高，促進了建筑業的興起。然而，隨著高層建筑的普及，施工技術也提出了更高的要求，中國現在已經開發了高層建筑施工的相關要求及一系列的規則和條例的頒布。現代高層建筑施工中需要學習西方國家的先進管理經驗，根據我們目前的能力建設情況，制定相應的工程建設標準，實施科學、工程招標投標制、建設監理制和合同體系建設、質量和施工規范和嚴格的安全管理。然而，由于建筑行業競爭的日趨激烈，一些施工企業為了追求更多的利潤，無視國家建筑法規，沒有按照施工的相關規定，最終導致出現施工安全事故，阻礙了建筑業的健康發展。

高層建筑具有整體結構高、建筑類型復雜的特點，這就要求建筑技術水平高，與一般的建筑結構相比，施工難度較大。可以看出，結構設計直接影響到高層建筑的施工質量，對于高層建筑施工企業的施工有一定的挑戰。在高層建筑的設計應遵循安全使用原則、經濟合理的結構、高層建筑施工技術的合理實施，施工技術的應用必須達到建筑結構體系的標準要求，使施工的合理銜接。另外，高層建筑的施工涉及的材料較多，且耗時長，由于建筑物整體結構比較大，容易受到自然條件的影響，如季節性和區域性氣候。因此，要想解決高層建筑的施工技術主要任務是在確保結構實體在安全可靠經濟合理的條件下，能夠提供一個安全的施工環境及安全的運輸材料過程控制技術。那么就需要科學合理的安排及應用各項土建施工技術。高層建筑的發展需要先進的民用建筑技術來支撐，如果沒有建筑技術作為高層建筑發展的后盾，將限制建筑業的發展步伐。隨著城市建設的速度，增加服務業的建設范圍，為了使施工企業在激烈的市場競爭中占據一定優勢，施工企業必須加強施工技術的研究和開發，提高施工技術水平，促進建筑企業的快速發展。

2 工程概況

岳陽醫院建設項目工程位于虹口區曲陽路789號岳陽醫院現址hk65-01地塊內。岳陽醫院總用地面積44791m2，院區總建筑面積97838.4m2。醫院南側緊鄰東體育會路，北側為中山北一路，東側為曲陽路，西側為甘河路。基地總占地面積約為6557m2。

本工程總建筑面積為34682m2，地下建筑面積為4649m2，由一幢15層的主樓、4層裙房、一層地下室和一條連接主樓與西側院內已有病房樓的連廊（半敞開式）組成。醫技病房綜合樓主樓建筑高度64.950m，裙房高度為22.650m。地下室為冷凍機房、泵房、后勤控制中心、變電所、地下車庫、保衛用房；首層為住院大廳、服務站，2層為藥房、藥庫與計算機信息房，3層為血透與超聲檢查，4層為會議用房，5層～15層為病房。地下室局部設人防（人防建筑面積1997m2）。

3 高層建筑土建施工技術的應用

3.1 高層建筑施工平臺

高層建筑施工平臺指施工現場為工人操作并解決垂直和水平運輸搭設的外圍防護設施。對于確保施工人員的安全施工具有重要的作用。高層建筑的施工平臺其液壓傳動具有功率-質量比值高、負載剛度大、響應速度快、易于實現自動化等優點，并且液壓缸具有行程長、負載能力強等特性，因此液壓頂推技術在建筑、橋梁、水利水電等領域得到了廣泛應用。由于發展時間較短，目前液壓頂升系統的設計、制造技術掌握在部分專業液壓設備成套生產商手中，并且由于缺乏針對建筑施工領域的相關規范、標準以及充足的應用經驗，生產商所提供的成套設備往往缺乏對施工現場需求和作業環境的綜合考慮，導致在液壓頂升系統投入運行后的較長一段時間內故障頻發，需投入大量資源和時間進行調整。同時，項目組織的臨時性造成每個項目的技術、管理人員對液壓頂升系統的適應期較長，一個項目的應用經驗難以被下一個項目有效繼承。施工平臺采用多個支點支承附著于核心筒剪力墻上，每個支點處布置一個長行程重載頂升液壓缸。所有液壓缸行程和總輸出力將施工平臺及其附屬設備、設施整體頂升至少1個結構層高度，頂升速度約1mm/s，各液壓缸行程差異宜<5mm。液壓頂升系統組成主要包括： 頂升液壓缸、液壓泵站以及電液控制系統。液壓缸提供施工平臺整體頂升所需的位移和頂推力；液壓泵站是將電能轉換為液壓能的換能裝置，為頂升液壓缸提供流量和壓力；電液控制系統將控制指令轉換為相應電、液元器件的動作，并實時監測液壓頂升系統的運行參數，主要由操作臺、PLC控制器（包含 I/O 模塊）、各類傳感器和繼電器組成。施工平臺頂升時，全部支點上支承架（或上支承箱梁）與剪力墻脫離，各頂升液壓缸活塞桿保持同步勻速向上伸出直至達到指定高度后回落就位。

3.2 高層外腳手

懸挑式腳手架一般采用鋼管扣件分段搭設，其主要特點是在高層建筑施工中，只使用5～6層樓所需用的架設材料，通過分段搭設，滿足施工需要。型鋼懸挑腳手架在搭設過程中需要進行嚴格的質量管理與技術控制，將懸挑梁的固定作為整個型鋼懸挑腳手架搭設中的控制要點，施工企業需要根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2011）對其進行控制，其中《技術規范》中的6.10.1～12條對其進行了明確規定，主要集中在型鋼懸挑腳手架搭設過程中所使用的型鋼、錨固件、以及構造等方面的細致嚴格要求，這也為型鋼懸挑腳手架在設計、搭設以及使用提供了準確的管理依據。《技術規范》中明確規定一次型鋼懸挑腳手架搭設高度要控制在20m 以下，在搭設過程中要將雙軸對稱截面的工型鋼作為主要選擇，懸挑鋼梁型號、錨固件必須要按照設計方案來對其進行確定，并且要將鋼梁截面的高度控制在160mm 以上，懸挑梁在安裝過程中需要至少兩處固定在建筑物主體結構上（如圖1所示）。施工企業在型鋼懸挑腳手架搭設過程中要將錨固型剛懸挑梁的 U 型鋼筋拉環控制在16mm 以上，或者是施工企業所使用的錨固螺栓的直徑也要控制在16mm以上，并且其在搭設型鋼懸挑腳手架中所使用的 U 型鋼筋必須要采用冷彎成型工藝，并且所使用的 U 型鋼筋拉環、錨固螺栓等，與型鋼之間的間隙則要制作合理的鋼楔或硬木楔來對其進行楔緊處理。

《技術規范》中明確規定型鋼懸挑腳手架搭設過程中的每個型鋼懸挑梁外端，在搭設過程中都需要設置鋼絲繩或鋼拉桿與上一層建筑主體結構進行斜拉結，鋼絲繩與建筑結構拉結的吊環必須要使用規格為20mm 以上的 HPB235級鋼筋來制作，吊環預埋錨固的長度要按照《混凝土結構設計規范》中的錨固規定進行計算。型鋼懸挑腳手架在搭設過程中其懸挑梁的長度則要按照設計標準來進行控制，但是施工企業要確保懸挑梁固定段的長度不宜小于懸挑段長度的1.25倍左右，懸挑梁在間距控制上則要以懸挑架架體的立桿縱距來進行設置，按照每一縱距設置一根的標準來完成整個型鋼懸挑腳手架的懸挑梁設置。

施工企業在對型鋼懸挑腳手架固定端進行固定處理過程中，需要采用2對以上的 U 型鋼筋拉環或錨固螺栓與建筑物主體結構進行固定，U 型鋼筋拉環或錨固螺栓一般需要進行預埋處理，建筑工程主體結構土建施工階段將其預埋到混凝土梁、板底層鋼筋等位置，并要與混凝土梁、板底層鋼筋進行焊接、綁扎確保其牢固性，錨固長度也要以國家現行《混凝土結構設計規范》中的要求來進行控制。如果施工企業在型鋼懸挑腳手架搭設過程中采用螺栓鋼壓板來固定懸挑梁和建筑結構時，則施工企業在螺栓鋼壓板制作過程中需要將其尺寸控制在100mm×10mm（寬×厚）以上，如果施工人員采用螺栓角鋼壓板進行連接過程中需要將其規格控制在63mm×63mm×6mm 以上，懸挑梁端設置過程中要使腳手架立桿與鋼梁可靠固定的定位點，懸挑梁端部與定位點的距離在型鋼懸挑腳手架搭設過程中要控制在100mm以上，并且施工人員必須要確保懸挑梁錨固位置設置的樓板厚度可以在120mm以上，如果錨固位置的樓板厚度沒有達到120mm則要采取合理的加固措施。施工企業在設置懸挑架外立面的剪力撐結構過程中，要自下而上的連續來設置好剪力撐結構，并要按照《技術規范》中的相應規定對其進行科學、合理的控制，同時施工企業要確定錨固型鋼的主體結構的混凝土強度要控制在C20以上，這樣才能確保型鋼懸挑腳手架的搭設施工可以滿足建筑工程項目的作業需求，對進一步提高型鋼懸挑腳手架的穩定性、安全性以及使用性能方面有著重要作用。

爬架是另一種具有隨施工作業面的高度變化而升降的多功能工具式腳手架。它由兩片和兩片以上提升架組成一個提升單元（又稱為一榀爬架） ，每一榀爬架又是由可以相互滑升的大爬架和小爬架組成。在每片提升架部位安裝提升設備，利用大、小爬架分別與建筑結構相連接固定作支承交替提升。爬架的結構件一般采用548 ～563鋼管和型鋼制作。爬架升降工藝流程為：架體安裝→架體驗收合格→預緊升降設備→打開密封板→開始提升（ 下降） →障礙停機、排除（ 同時拆除底部導座） →繼續提升→快提升到位前，安裝頂部導座→拆除定位扣件→提升到位→蓋好密封板→重新固定緊固扣件→卸荷及松脫吊點→倒鏈將吊點上移一層并重新與建筑結構連接→檢查→進入下一次提升（ 下降）。

3.3 高層砼泵送技術的應用

（1）泵的選型

高層建筑混凝土泵送過程中，混凝土在管道中的流動需要克服混凝土自重和管道阻力。故泵管入口壓力關系式如下。

P=f+G=△PL+ρgH

其中：△P——每米壓力損失（MPa/m）；

L——管道水平長度加上垂直高度（m）；

ρ——混凝土密度（kg/m3）；

g——重力加速度9.8（m/s2）；

H——建筑垂直高度（m）。

從機動性上可分為汽車式混凝土泵（車泵）、車架泵（不帶活動臂架）、拖式混凝土泵。從動力形式上可分為電動式和內燃機式。從泵送形式上，目前國內普遍采用的有斜置閘板閥和“S”管閥式；前者的優點是對混凝土中骨料直徑要求較寬（40 mm），售價較低，缺點是閘板閥需不間斷潤滑，泵送高度約100 m；后者無潤滑系統，骨料要求嚴格（不大于33 mm），泵送高度可達150 m以上。

（2）泵送工藝

工程泵送方案設計中可根據建筑設計確定的混凝土參數與澆筑施工要求，制定泵送工藝參數，包括最大混凝土輸送量、泵送壓力、液壓控制系統、電機工作參數等。同時，應結合施工場地條件，選擇合適的泵管布置方案。泵管布置線路要求盡可能縮短混凝土輸送距離，降低漿液在管道中的流動阻力，做到輸送管道短、彎道少。高層混凝土澆筑輸送高度往往較大，管道布置中需確保地面水平泵管具有足夠的長度，以保障混凝土輸送效率，并且降低混凝土反墜作用力的影響。與此同時，混凝土粗骨料粒徑大小、流動性等參數應符合泵送要求。正式澆筑施工前，應對泵送管道進行潤濕，可用水和等強度的水泥砂漿一次進行，保證管壁的潤滑狀態。混凝土泵送施工之前后，均需要對管道進行清洗，方式可選用水洗或氣洗，切勿同時使用兩種方式。

3.4 裂縫控制

（1）優化澆搗方法。機械運輸及泵送布料，澆筑中遵循“同時澆搗、分層推進，循序漸進”工藝，不漏振，盡可能采用二次投料、兩次振搗工藝，以提高混凝土密實度而抗裂。（2）加強養護。良好的養護能控制混凝土內外溫差，使混凝土強度正常發展并防止裂縫產生。養護時間應盡可能長，拆模后立即回填或覆蓋保護，同時預防驟冷氣候影響。養護用水溫度應與混凝土表面溫度接近，以免人為造成表面溫度梯度出現裂縫。養護不僅要滿足強度增長需要，還應通過溫度控制，防止因溫度變化引起開裂。養護階段的溫度控制應遵循：混凝土的中心溫度與表面溫度、室外最低氣溫間差值均≤20℃。（3）及時排除表面泌水，提高即時齡期的抗拉強度。（4）在結構內預埋水管，通入循環冷卻水降溫。（5）在厚大無筋或稀筋的混凝土中，摻加20%以下的塊石吸熱。

近年來，通過采取綜合性新技術來解決混凝土抗裂問題取得了很大進步。氧化鎂新材料和MgO混凝土就是一個典型例子，其防裂原理是：在混凝土內摻入適量的特制輕燒MgO，利用MgO水化釋放的化學能轉變為機械能，使混凝土產生自體積膨脹，抵消在溫降過程中的體積收縮，也即利用其獨特的具有延遲性的、不可逆變形及長期穩定的微膨脹性能來補償大體積混凝土在溫降時的體積收縮和溫度變形，達到防裂目的。

4 土建施工技術在高層建筑實施中的建議

目前城市高層建筑發展非常迅速，使高層建筑的土建施工技術提升了很大的發展空間。但由于施工技術的實際應用還存在一些問題，若不及時采取有效的措施解決這些問題，將會嚴重阻礙高層建筑施工技術的健康發展。因此，施工企業需要加大人力和財力的投入，解決高層建筑土建施工所面臨的技術問題，以及技術創新中的難題。

另外，對一些技術問題沒有解決方案之前，需要謹慎使用，可以借鑒同類型成功施工案例的研究，總結出適合建筑施工企業發展的施工技術。政府各級行政單位及施工企業自身須加強高層建筑施工技術管理的監督，制定相關法規及企業標準，規范建筑企業的施工行為，糾正施工不完善的地方，以便從整體上提高高層建筑施工技術質量。

5 結束語

高層建筑土建施工技術在城市化建設中發揮著越來越重要的作用。施工企業必須根據高層建筑施工技術的施工特點，并在工程施工中推廣應用高層建筑施工平臺，且嚴格按照高層土建施工技術的要求，從而在確保施工安全的前提條件下，提高對高層建筑的施工質量、現場及周邊的環境保護，為中國建筑業的健康穩定發展提供有力保障。

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