超高層建筑幕墻高效施工技術探討

梁海宏 萬修強 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研究背景

埃及新行政首都中央商務區標志塔幕墻項目為“一帶一路”重點項目，建筑高度385.8m，建成后將成為“非洲第一高樓”，被各大媒體爭先報道[1]。

該項目為海外項目，海運周期長，為順利完成項目履約，實現高效施工，首先要解決的就是材料配套性加工、發貨問題，避免因材料問題影響施工進度；其次要解決超高層單元板塊垂直運輸受制于塔吊效率受塔吊使用情況的影響。項目團隊經過多次討論，打破常規，提出BIM可視化物料管理的理念，和鋼索軌道垂直運輸的吊運方案，來實現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，實現多點起吊，提高運輸效率；同時由于通過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研究思路

2.1 RFID&BIM可視化物料管理技術研究

為順利完成項目履約，解決單元材料配套性及現場材料查找效率，避免因材料問題影響吊運及安裝；通過RFID及BIM技術實現物料可視化管理。如圖1所示。

圖1 RFID技術開發思路及核心

2.1.1 裝飾工程現場RFID定位精度影響因素研究。RFID識別與定位原理基于閱讀器和電子標簽之間進行非接觸式數據通信，信號強弱決定了識別準確性和定位精度。通過研究構件材料屬性對電子標簽的干擾，提出抗干擾措施，研究距離、遮擋、射頻功率和電子標簽種類對感應強度的影響，優化識別準確度和定位精度。

2.1.2 裝飾構件分批、編號編碼管理規則研究。裝飾幕墻構件種類多，數量大，不同幕墻工程的構件批次及編號管理也不同，通過研究設計-加工-物流-施工各階段所需數據信息，對構件的編號及批次結合施工組織進行合理劃分，研究標準化編號編碼轉換格式，提升工作效率。

2.1.3 感知接收設備軟件功能開發以現場物料管理問題為導向，基于RFID手持設備研究功能框架，開發出集寫入標簽、盤點庫存、尋物定位、生產狀態查驗、數據采集等功能于一體的多功能軟件[3]。如下圖2所示。

圖2 手持式尋物設備及電子標簽

2.1.4 結合構件工序分解，將手持設備中物料各環節狀態信息導入BIM模型，通過數據轉換達到物料狀態可視化管理效果。定期更新模型信息，通過模型分析提前預警材料配套性問題，將問題解決在前端，避免材料遺漏，不配套造成施工延誤；通過模型發貨數據分析，預估海運周期，可以分析出一個月后的材料配套性到貨情況，為現場施工計劃提供精準的數據依據。

通過可視化物料管理技術，準確、高效的對材料各狀態進行管控，有效避免了因材料問題導致的延誤，為現場高效施工打好基礎。

3 高效垂直運輸技術研究

項目初期計劃采用傳統的運輸工藝，通過塔吊吊裝單元貨架的方式完成材料垂直運輸；由于工期進展，現場各專業施工集中，使用塔吊進行垂直運輸已遠遠不能滿足現場安裝進度要求，再加上施工期間趕上大風天氣（約占1/3時間大風），為解決單元垂直運輸受制于塔吊吊裝效率的問題，有效提高垂直運輸效率，通過施工方案創新，多方案進行比較，提出一種在樓層周邊設置鋼索軌道，多點起吊，多點作業的施工方案；避免了吊裝作業受塔吊效率影響，同時由于板塊從地面直接起吊，不占用其他作業施工作業面，實現了幕墻板塊高效運輸及吊裝作業大大提高了現場施工進度，有效縮短施工工期，降低施工成本，保障工期履約[4]。

3.1 垂直運輸鋼索起吊點設置

考慮到現場工期要求及施工便利性，最終確定沿塔樓周邊設置6道鋼索垂直運輸鋼索（L73層6處；L40層6處），能滿足6個班組同時進行運輸及吊裝作業；通過增加鋼索數量及直徑將垂直運輸及吊裝高度提高到300m（高到L73層），滿足了現場90%的吊裝安裝需求。如圖3所示。

圖3 吊裝鋼索設置示意圖

3.2 垂直運輸鋼索底部連接設置

為確保板塊吊裝過程平穩，減少大風天氣影響，每個垂直運輸吊點通過設置4道纜風繩，確保板塊吊裝運輸平穩；纜風繩底部通過卷揚機+定滑輪進行拉結，實現纜風繩的松緊調節，利于調整板塊起吊過程的吊裝距離；

3.3 吊裝卷揚機設備升級

傳統卷揚機起吊速度10m～12m/s，因卷揚機起吊速度太慢；無法滿足300m高度直接吊裝的效率，經過跟廠家溝通，采用變頻卷揚機進行設備升級改造；采用10t改3t的變頻卷揚機，增大繩盤尺寸，滿足300m吊裝高度需求，同時，起吊速度高達30m/s；大大提高啦垂直運輸效率。

3.4 現場施工流程

地面布置可變頻式卷揚機，拉結雙道鋼絲繩→樓體上部鋼絲繩拉結布置→環形吊裝軌道安裝→可移動式懸臂吊架設→核心筒部位高支腿軌道架設→單元板塊通過纜風繩+高速卷揚機吊裝→運輸到安裝樓層位置→通過底部卷揚機實現板塊距離調節→通過環軌或懸臂吊進行換鉤水平轉運至安裝位置[5]。

4 結束語

本文提出了一種超高層建筑幕墻高效施工技術，從高效物料管理技術和高效垂直運輸技術兩個方面進行研究創新，將RFID物料管理和BIM技術成功的結合并運用到項目實踐中；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輸的問題，實現超高層建筑幕墻高效施工，提高了現場施工進度，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”—埃及新行政首都標志塔項目上順利實施，通分段施工技術，創造了幕墻板塊單日安裝183樘的記錄、實現了385m的超高層幕墻在6個月內大面完成封閉的效果，刷新了國內外超高層幕墻安裝速度的新紀錄。此項目得到埃及住建部、現場顧問公司對中國質量、中國速度的一致贊譽，向海外市場展現了中國建設者創新發展、精益求精的工匠精神。

隨著我國“一帶一路”戰略推進，項目成果可以在現有工程經驗基礎之上不斷拓展海外市場，為項目提供了廣闊的應用空間；項目技術的推廣將產生更大的經濟、社會和環境效益。