超高層建筑快速施工保障措施*

楊 磊，姜繼果，薛曉宏，黃正業，羅云輝

(中鐵二十局集團第六工程有限公司，陜西 西安 710032)

0 引言

超高層建筑在施工時面臨體量大、投資大、工序多、交叉施工作業多、空間作業面小等問題，為確保施工工期，需采取施工進度控制措施，以保證項目按時竣工。關于建筑工程施工進度管理及控制措施，已有不少研究，包括對施工進度控制原理及重要性的研究。影響施工進度的因素主要包括內部因素和外部因素，外部因素有建設單位、監理單位和各分包單位的影響等，內部因素有人員、設備、材料、施工場地等方面的影響。建設工程進度控制為工程管理工作中的重要環節，直接決定工程能否順利完成。因此，對建設工程施工進度控制的研究，無論對建設單位還是施工單位都具有十分重要的意義。本文依托綠地絲路全球文化中心項目，從施工管理措施和快速施工技術角度介紹對施工整體進度的控制，具有一定指導意義。

1 工程概況

綠地絲路全球文化中心項目包括2棟超高層、1棟高層、1棟多層商業及裙房和地下車庫，總建筑面積315 114.24m2。其中，2棟超高層建筑地上36層，采用矩形鋼管混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒結構體系，結構頂標高144.450m；地下2層，基礎埋深11.4m。該項目完成主體混凝土結構及外玻璃幕墻、亮化工程的工期要求為8個月，工期緊，且項目施工場地狹小、體量大，對人員、材料和設備的投入大，交叉作業多，工序銜接多，對各施工隊伍的管理難度大，需采取有效措施，保障工程按期完成。

2 施工計劃保證體系

建立完善的施工計劃保證體系是確保施工順利、保證工期的重要措施。本項目采用立體施工計劃管理模式，由總進度控制計劃和分階段進度計劃組成。總進度計劃控制施工進程的整體走向，統籌協調各專業施工；分階段計劃依照總計劃安排，根據不同施工階段、不同專業的實際情況進行細致分工。在建立施工分級計劃的基礎上，制定各類派生保障計劃，主要包括施工準備工作計劃、圖紙發放計劃、施工方案編制計劃、業主制定分包計劃、主要設備和材料進場計劃及驗收計劃。體系構成如圖1所示。

圖1 立體施工計劃管理體系

通過采取一定的管理措施對整個施工進程進行跟蹤和監控，對分區分項進度及時督促、定期分析，并通過計劃調整逐級得到保證。

施工前各分包單位應根據整體施工計劃及自身施工特點制定具體的施工執行計劃，并提交施工單位審批，審批通過后應嚴格按計劃施工。施工過程中責任工程師應在現場定期檢查分項工程的工作完成比例與計劃進度是否吻合，并檢查施工質量。管理過程中應做到協調管理，加強業主、項目管理人員、各分包單位和供貨廠商的聯系，加強各方協作，明確各自職責，盡量減少施工過程中出現矛盾和薄弱環節，實現整個施工過程的動態平衡，避免出現施工人員不能及時到崗、施工材料不能及時供應、施工設備不能及時進場的現象。施工過程中還應做到交叉施工管理，主體結構施工時可穿插裝修、幕墻、管線等分項工程的施工，同時確保交叉施工不對已完成施工的結構造成破壞，在保證施工質量的前提下，盡量確保各項工序同時進行，以保證施工工期。施工過程中還要加強資金管理，施工前編制整個施工階段的現金流量表，做好預算管理，做到資金的動態平衡管理，避免資金短缺。

3 施工技術保障措施

3.1 鋼管混凝土側拋免振澆筑技術

在鋼管柱適當位置上開設澆筑孔，然后在已施工完成的鋼筋桁架樓承板上搭設混凝土澆筑泵泵管，利用混凝土泵壓力將微膨脹自密實混凝土泵送至鋼管內，直至注滿整根鋼管柱。用泵管專用卡箍連接截止閥與混凝土泵管，截止閥另一端連接短鋼管，短鋼管壁厚不得小于混凝土輸送管壁厚，端頭采用壓口處理，鋼管口應深入鋼管柱內側且靠口朝下，避免混凝土在澆筑過程中對鋼管側壁造成過大壓力。

為避免因開孔數量過多導致結構承載力降低，采取隔層開孔，為便于施工，澆筑孔應設在鋼管柱中間位置并朝向建筑內側，且應靠近每層樓承板上表面，其中心位置距樓承板600mm，澆筑孔直徑為300mm；在澆筑孔正下方距樓承板100mm位置開設1個φ20排氣孔，便于混凝土澆筑時排出鋼管內部氣體，如圖2所示。

圖2 鋼管柱側壁開孔

該工藝施工流程為：柱頂部開孔→連接截止閥及混凝土輸送管→試配鋼管混凝土→單根鋼管柱混凝土運送到場→現場檢測混凝土坍落度及坍落擴展度→澆筑微膨脹自密實混凝土→混凝土試塊制作→澆筑完成→拆除混凝土輸送管及截止閥→混凝土養護→焊接封口鋼板。混凝土側拋澆筑如圖3所示。

圖3 混凝土側拋澆筑

為檢驗側拋澆筑混凝土質量，澆筑完成14d后，選取一定數量的鋼管混凝土柱進行超聲波檢測，采用水平對測的方式檢查混凝土密實度。

根據工程經驗，混凝土中超聲波聲速為3. 650～ 4. 900km/s，鋼材中超聲波聲速一般為5.900km/s。由檢測結果可知，超聲波聲速為4.098～4.717km/s，均沿混凝土傳播，沒有沿鋼管傳播，說明鋼管內部不存在明顯的脫空缺陷；部分檢測數據出現聲時較長、聲速較小的情況，說明對應位置處混凝土可能存在孔洞缺陷，但混凝土整體密實度良好。

側拋免振澆筑技術施工工藝簡單，無須動用塔式起重機和布料機等大型設備，且對泵送設備的泵送壓力要求不高，普通工人即可完成操作；占用施工空間少，工人可直接在施工完成的鋼筋桁架樓承板上進行施工，保證施工安全；其最大的優勢為澆筑時間短，且鋼框架安裝與混凝土澆筑可錯開4～6層，保證上下結構同時施工，可有效提升施工效率，縮短施工工期。

3.2 鋼筋桁架樓承板免落地支撐技術

鋼筋桁架樓承板由鋼筋桁架和底部壓型鋼板焊接而成，剛度較大，可實現機械化生產，在施工過程中可保證各處鋼筋間距和混凝土保護層厚度一致，有利于保證施工質量和施工效率。但當結構跨度較大時，鋼筋桁架樓承板剛度無法抵抗其自身重力和施工荷載，跨中撓度變形會超過規定限值，這時需設置臨時支撐來抵抗變形。該項目外框架轉角處跨度>5m，跨度較大，施工時需在樓承板下設置臨時支撐。傳統的臨時支撐多為滿堂鋼管支撐，耗材較多，安裝及拆卸過程較復雜，需大量勞動力，且須支撐在下一層已施工好的樓承板上，導致整個施工過程只能自下而上進行，施工效率低。

為解決上述問題，設計一種免落地臨時支撐，如圖4所示。該支撐由主、次龍骨及其之間的傳力桿組成，次龍骨沿框架梁方向布置，根據現場實際情況選取長木條或直徑較小的圓鋼管，直接與樓承板下底面接觸。主龍骨選擇槽鋼或H型鋼，其長度按跨度大小現場裁定，同時要保證其兩端在結構主梁下翼緣上有足夠的搭接長度，確保其穩定性。主龍骨與次龍骨間沒有相互接觸，在其之間設置傳力桿，傳力桿長度按主、次龍骨間長度進行裁定，采用實心圓鋼，上部薄方形墊片用于支撐次龍骨，傳力桿下部用卡箍與主龍骨固定。這種臨時支撐構造簡單，不占用下層施工空間，可保證垂直方向樓層同時施工，施工效率高。

圖4 鋼筋桁架樓承板臨時支撐

基于有限元模擬對該臨時支撐結構進行布置優化，根據結構實際尺寸、材料屬性構建鋼筋桁架樓承板臨時支撐有限元模型，并根據現場施工情況施加邊界條件和上部荷載。通過改變臨時支撐布設形式，對比各模型下鋼筋桁架樓承板撓度大小，從而分析各臨時支撐布置形式對樓承板受力性能的改善情況，對布設方案提出最終優化。鋼筋桁架樓承板臨時支撐應力如圖5所示。

圖5 鋼筋桁架樓承板臨時支撐應力云圖(單位：Pa)

3.3 設置后澆帶水平傳力構件

由于后澆帶的存在，原本完整的主體結構被分割成幾塊獨立的個體，其整體剛度受到影響，受外部荷載作用時，部分主體結構易產生較大變形。特別對于深基坑工程，基坑回填時，后澆帶一般還未進行混凝土澆筑，較大的土壓力易使結構產生水平位移。本項目在地下車庫北側設置的后澆帶距擋土墻只有11.7m，極易受土壓力影響。面對這種問題，在基坑回填前，于后澆帶內對撐一些短鋼材作為水平傳力構件，用以抵抗回填土造成的結構水平位移。其原理如圖6所示。

圖6 水平傳力構件原理

為研究后澆帶水平傳力構件抵抗結構水平位移的效果，并優化水平傳力構件布置方案，構建有限元模型，根據實際情況施加邊界條件和荷載，通過選取不同截面形式水平傳力構件、不同水平傳力構件與主體結構連接形式和布設間距，計算不同工況下對應的結構最大水平位移，選取最合理的水平傳力構件布設方式。后澆帶水平傳力構件應力如圖7所示。

圖7 后澆帶水平傳力構件應力云圖(單位：Pa)

3.4 施工進度控制成效

超高層建筑5號主體結構于2020年10月15日開工，2021年6月25日完工，總工期254d；7號主體結構于2020年11月1日開工，2021年6月30日完工，總工期242d，均在預定工期內完工。其標準層核心筒和外框架施工基本控制在4d，具體施工進度計劃如表1，2所示。

表1 標準層核心筒施工計劃

表2 標準層外框架施工計劃

4 結語

超高層建筑施工體量大，分項多，要在保證質量和安全的基礎上，最大限度確保施工進度，縮短施工工期。施工前應建立完善的計劃保證體系，對各分項工程中人員、設備投入及施工進度控制都應做出明確規定，在施工過程中對各施工方做好統籌管理。同時在施工過程中還應依據實際情況，從提高施工效率、減少人員和施工資源浪費等角度出發，對施工技術做出改進，從而起到加快施工進度的作用。