探析超高建筑工程施工關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展

【摘要】針對(duì)在城市建設(shè)與發(fā)展中數(shù)量越來越多的超高層建筑，對(duì)其樁基工程技術(shù)、混凝土工程技術(shù)、模板工程技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行深入分析，旨在為超高層建筑工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑;施工關(guān)鍵技術(shù)

在城市化進(jìn)程速度日益加快的局勢下，城市土地資源利用方面的矛盾越來越突出，高層與超高層建筑由此成為解決城市土地資源缺乏問題的重要方法。對(duì)于高層與超高層建筑，不同國家提出了不同的概念，目前以美國提出的得到共識(shí)，它按照建筑的層數(shù)將建筑劃分成以下4種類型：第1類建筑為9～16層，建筑高度在50m以內(nèi);第2類建筑為17～25層，建筑高度在75m以內(nèi);第3類建筑為26～40層，建筑高度在100m以內(nèi);第4類建筑為超高層建筑，其層數(shù)超過40層，建筑高度在100m以上。對(duì)于超高層建筑，其施工關(guān)鍵技術(shù)有別于其他類型的建筑，這些施工關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上決定了超高層建筑的未來建設(shè)與發(fā)展。

1、樁基工程技術(shù)

樁基在超高層建筑中為主要基礎(chǔ)類型，保證樁基質(zhì)量是確保建筑安全與使用效果的重點(diǎn)所在。在超高層建筑不斷發(fā)展的進(jìn)程中，樁基施工技術(shù)同樣得到一定程度的發(fā)展。就目前來看，在超高層建筑工程中常用樁基類型包括：灌注樁、鋼管樁與預(yù)制樁。

（1）預(yù)制樁（圖1）主要有方樁與管樁兩種類型，承載力較高，而且耐久性良好，具有施工成本相對(duì)較低，施工質(zhì)量容易控制和工期較短等優(yōu)勢，在當(dāng)前的超高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。通過對(duì)預(yù)制樁的合理應(yīng)用，能極大的加快施工效率并保證施工質(zhì)量，使工程獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。然而這種類型的樁基也存在一定缺陷，比如擠土效應(yīng)相對(duì)較大和承載力有限等，目前主要應(yīng)用于環(huán)境相對(duì)寬松，且對(duì)承載力要求不高的情況中[1]。

（2）鋼管樁如圖2所示，具有承載力較大、工期短和質(zhì)量容易控制等優(yōu)勢，通過大量的實(shí)踐與研究，目前已經(jīng)形成了針對(duì)鋼管樁的成套施工技術(shù)，通過對(duì)這些施工技術(shù)的應(yīng)用，能大幅減少對(duì)周圍環(huán)境造成的不利影響，然而這種樁基類型也存在一定的缺陷，比如成本相對(duì)較高，和施工中容易產(chǎn)生噪音，這些缺陷的存在，在一定程度上限制了其發(fā)展。

（3）灌注樁對(duì)地層有較高的適應(yīng)性，而且施工投入相對(duì)較少，成本較低，能形成較大的承載力，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成太大的影響，正十分廣泛的應(yīng)用于高層及超高層建筑，如圖3所示。另外在鉆孔灌注樁基礎(chǔ)上進(jìn)行后注漿，能進(jìn)一步提高樁基質(zhì)量與可靠性，對(duì)樁身承載環(huán)境予以有效改善，進(jìn)而大幅提高樁基承載力。

2、混凝土工程技術(shù)

對(duì)于超高層建筑，其基礎(chǔ)底板是主要受力結(jié)構(gòu)之一，對(duì)耐久性與整體性均提出了很高的要求，在通常情況下需要一次性完成整體澆筑，采用相應(yīng)的施工工藝。然而由于基礎(chǔ)底板是典型的大體積混凝土，所以在施工中可能出現(xiàn)裂縫的問題，溫度控制始終是大體積混凝土施工的關(guān)鍵問題，需在今后的發(fā)展過程中，將其作為主要問題來解決。目前通過對(duì)大體積混凝土施工質(zhì)量有關(guān)的各方面因素的分析和實(shí)踐，包括混凝土配合比、外加劑添加、水化熱、混凝土攪拌、初凝與終凝時(shí)間等，提出了能有效降低水化熱并減小收縮的成套技術(shù)，從根本上解決裂縫控制與溫度控制等方面的難題，在實(shí)際的工程應(yīng)用中取得了明顯的成效。以某超高層建筑工程為例，引入了由日本研發(fā)生產(chǎn)的設(shè)備，其基礎(chǔ)底板的混凝土澆筑量達(dá)到了5500m3，板厚為2.0m，采用分層的方法進(jìn)行澆筑，共分成4層，每層500mm厚，通過分層澆筑，有效控制了裂縫的產(chǎn)生[2]。

3、模板工程技術(shù)

對(duì)于超高層建筑，其模板工程技術(shù)的發(fā)展，以液壓爬模為核心代表。液壓爬模實(shí)際上是一種采用液壓千斤頂作為主要?jiǎng)恿Ψ绞降哪０迨┕ぱb備，它具有安裝與使用靈活，且提升控制精準(zhǔn)等優(yōu)勢，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于超高層建筑。國外的一些發(fā)達(dá)國家針對(duì)液壓爬模的研究起步較早，在70年代末期，德國首次提出液壓爬模技術(shù)，之后奧地利等國也相繼進(jìn)行了液壓爬模技術(shù)的分析和研究。液壓爬模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅科學(xué)合理，而且對(duì)不同的結(jié)構(gòu)都有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能大幅減少人員的勞動(dòng)量，加快實(shí)際施工效率，現(xiàn)階段國外大部分超高層建筑建設(shè)都利用液壓爬模技術(shù)。在我國，對(duì)液壓爬模技術(shù)進(jìn)行的研究起步較晚，在80年代才開始對(duì)國外已經(jīng)達(dá)到比較先進(jìn)的液壓爬模技術(shù)進(jìn)行分析，但通過不斷的自主研發(fā)，提出了符合我國基本國情的液壓爬模技術(shù)方法，并在很多超高層建筑工程實(shí)際中得到應(yīng)用，驗(yàn)證了液壓爬模技術(shù)的合理性與有效性。在90年代之后，基于科技的快速發(fā)展，我國的液壓爬模技術(shù)得到了進(jìn)一步的改進(jìn)，比如將液壓油缸作為爬模系統(tǒng)的動(dòng)力，使液壓爬模技術(shù)可以在任何高度不超過200m的超高層建筑中得到應(yīng)用[3]。

4、數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字化技術(shù)為新興技術(shù)，無論是我國還是國外，都對(duì)這項(xiàng)技術(shù)給予了高度重視，他和工程建設(shè)領(lǐng)域之間的融合，使建筑領(lǐng)域得到了全面的改變，也給建筑領(lǐng)域創(chuàng)造出很大的效益，能提高整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量。

以某超高層建筑工程為例，圍繞數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行大量創(chuàng)新分析和研究，取得了很多創(chuàng)新性成果，建立了以數(shù)字化技術(shù)為中心的超高層建筑施工體系，對(duì)信息化技術(shù)和模型參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑的綠色建造與虛擬仿真，使建筑工程的設(shè)計(jì)、加工制作與施工管理均實(shí)現(xiàn)一體化，充分體現(xiàn)出數(shù)字化管理具有的作用與功能。

（1）工程建設(shè)期間，研究得出并廣泛應(yīng)用了不同的數(shù)字化加工手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)加工方式的根本改變，極大的提高了工程的建造技術(shù)水平[4]。

（2）采用“直接面向于綠色施工的成套施工技術(shù)”，可以對(duì)原本十分復(fù)雜的方案實(shí)施模擬分析與仿真，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工方案的全面優(yōu)化，使整個(gè)施工過程都得到有效的管理。

（3）采用建筑施工全過程動(dòng)態(tài)跟蹤與檢測技術(shù)，對(duì)不同方案對(duì)應(yīng)的效果實(shí)施動(dòng)態(tài)跟蹤和評(píng)價(jià)，以此為方案的優(yōu)選和可靠實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)。

（4）建立綠色施工虛擬平臺(tái)，并開發(fā)不同的平臺(tái)軟件，包括深基坑變形控制和預(yù)警、超長構(gòu)件安裝施工姿態(tài)演示與控制等，對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制與管理。

（5）此外還研發(fā)出專門的機(jī)器人，對(duì)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)實(shí)施數(shù)字化加工，以3D模型為基礎(chǔ)，借助BIM平臺(tái)對(duì)所有建筑信息進(jìn)行整合，使從設(shè)計(jì)到施工的所有數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，同時(shí)借助數(shù)字化系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行操控，使其對(duì)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工，以此極大的提高鋼結(jié)構(gòu)加工效率與精度[5]。

結(jié)語：

綜上所述，對(duì)于我國的超高層建筑工程，無論是樁基工程、混凝土工程、模板工程還是數(shù)字化技術(shù)，都得到了快速的發(fā)展，工程建設(shè)的技術(shù)水平得到了很大程度的提高，為適應(yīng)城市化進(jìn)程發(fā)展和人民生活需求日益提高方面，提供了可靠技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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[4]辛業(yè)洪，韓杰，黃浩，趙超.某超高建筑空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)全熱回收方案的生命周期成本分析[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2013，30（03）：70-72+79.

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作者簡介：

封居偉（1983.11-），男，工程師，大專，主要從事建筑工程工作。