浅谈超高层建筑施工难点与监理重点

发表时间:2019/1/9   来源:《建筑学研究前沿》2018年第31期   作者:张桦民
[导读] 文章简单介绍了超高层建筑结构特点,针对超高层建筑施工难点与监理重点展开了深入的研究分析。

上海市建设工程监理咨询有限公司
        摘要:文章简单介绍了超高层建筑结构特点,针对超高层建筑施工难点与监理重点展开了深入的研究分析,希望可以对超高层建筑施工提供一定的参考和帮助,做好施工技术工艺应用,充分发挥出监理单位价值和作用,为整个建筑项目的顺利有效开展打下良好基础。
        关键词:超高层建筑;施工难点;监理重点
       
       
        引言
        超高层建筑施工是一项复杂的系统工程,大多属于大型、综合类施工项目,地下部分一般有超大型深基坑,地上部分往往是混凝土结构和钢结构并存,且高度较大,甚至达到几百米,同时多半要伴随地上地下的交叉作业等。超高层建筑的这些自身的特点,使安全防护成为其施工中的重点和难点。针对超高层建筑的实际情况,现介绍施工中应采取的既有特殊性又有普遍性的几个方面的安全控制措施,以对快速作业下的安全施工提供有利保障。
        1、超高层建筑的结构特点
        按照规范的定义,建筑高度超过100m的建筑物就属于超高层建筑。超高层建筑通常具有以下结构特点:
        1.1  超高层建筑一般采用深基础。由于建筑高,体量大,支撑高层的地基必须达到足够的稳定性,故多采用深基础,以桩筏基础最为常见,基础埋深通常为1/15—1/18高度,持力层嵌入微风化岩层。
        1.2  超高层地下室深、层数多、面积大。一是降水难度比较大,一是要同时解决在施工过程中的结构抗浮问题;二是要满足建筑功能方面的要求,比如人防面积、停车位数量等。
        1.3  超高层结构形式多为混合型。如型钢混凝土、钢管混凝土、钢筋混凝土结构。它们的共同特点是:施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料,目前已成为超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。
        1.4  超高层建筑涵盖了建筑领域多项重点工艺技术,如大体积混凝土、水下混凝土浇筑、深基坑支护工程、高强混凝土施工、建筑幕墙等难点。
        1.5  超高层建筑设计、施工方面均突破了常规规范要求,因此在设计和施工中常常大量采用新技术、新材料、新工艺,对于“四新”的运用,又往往需要进行方案的审查和论证,甚至通过物理模拟试验确定施工工艺参数等。
        1.6  超高层装饰工程富于变化,工程量大,技术含量高、工艺要求高。超高层建筑装饰工程的安全性功能尤其重要,抗风压,风、水、气的密闭性要求高。
        1.7  建筑功能复杂,子系统多,安装工程量大,精度要求高。
        2、超高层建筑施工难点
        超高层建筑施工中,各个参建方的作用都十分重要,施工单位的技术水平和组织管理水平直接关系到建筑工程项目整体建设质量和建设效果。超高层建筑施工不仅是建筑建设高度方面的增加,对施工单位的组织管理和技术水平同样有严峻考验。
        2.1  大基坑土方开挖和支护技术
        超高层建筑中会存在非常大地下室结构,且地下室结构面积大、深度深。在这部分工程施工中,土方开挖和基坑支护难度大。超高层建筑往往建设在城市主要路段或者核心区域,受到场地、周围环境等因素的影响和限制,在基坑施工过程中,需要充分重视以下几个方面问题:第一,施工马道以及进出土路线等的选择;第二,土方开挖和外运具体措施;第三,土方开挖设备数量、参数的确定;第四,基坑边缘荷载的确定,支护方案的选择、周围变形监测等。
        2.2  深基础施工技术
        结合施工区域地质地形条件,在深基础施工方面,多选择钻孔灌注桩、人工挖孔桩等施工工艺,有时需要将不同施工工艺联合使用。在浇筑混凝土时需要严格按照浇筑工艺进行,使成桩质量得到保证。在筏板等浇筑方面,浇筑过程中存在非常大的水化热,浇筑质量容易受到浇筑时间、混凝土离析、温差控制等因素影响,在工程项目施工控制中难度非常大。
        2.3  降水排水措施
        高层建筑施工中降水排水措施十分关键,具体表现如下:第一,在土方施工期间所出现的降水等,能够便于施工;第二,在主体结构施工过程中,保持降水,能够使地下水浮力明显下降,更好地保证结构安全;第三,做好降水方案的科学合理选择,避免施工过程中周边环境不受影响,同时还需要结合相应的回灌补水施工方案;第四,在降水方案设计方面还需要设置必要的防水措施,使抗浮锚杆等方面缺陷问题得到有效解决和处理。超高层建筑基础埋深大,降排水施工方面施工难度非常大,尤其在进入页岩层后,降水措施无法取得相应效果,会在很大程度上影响到防水工程施工质量,必须要对此足够重视。
        2.4  混合结构施工技术
        混合结构施工技术有钢结构的制作、安装以及钢-混凝土结构方面处理和控制等,这方面的施工需要与现场施工设备、现场特点等结合分析考虑,将施工单位技术优势充分全面发挥出来,规避自身技术短板,避免梁柱节点等位置因为混凝土强度方面差异出现收缩差异等情况出现。
        2.5  设计总成与综合布线施工
        当前建筑工程项目施工中总承包模式有广泛应用,建设单位在施工企业综合布线系统图审核等方面重视度越来越高。提高综合布线合理性,能够有效避免建筑工程项目建设过程中有布线冲突和矛盾等情况出现,避免管线安装过程中不必要的凿剔和修补,提高在工程工期和施工成本方面控制的有效性。
        2.6  逆作法施工技术
        逆作法施工可缩短带多层地下室的超高层建筑的总工期,能够使地上、地下结构同时施工,与临时支撑相比,逆作法施工选择中间支撑柱作为支护结构,有着非常大支撑刚度,能够实现对地基变形的有效控制,降低沉降影响。逆作法施工会增加底板支点,减少跨度,满足抗浮方面要求,提高底板设计合理性。逆作法施工还能将地下连续墙作为永久性外墙,实现对建筑面积的扩展。
        2.7  临时消防给水与灭火设计
        施工现场由于环境条件有限,无法与土建施工同步安装探测、报警、广播等消防系统,实际上,施工现场复杂的环境也很难使其发挥作用。自动或手动灭火系统是较为有效的主动消防系统,以稳定可靠的消防供水作为前提。根据GB50720—2011《建设工程施工现场消防安全技术规范》5.3.2条规定,临时消防用水量应为临时室外消防用水量与临时室内消防用水量之和。当外部消防水源不能满足施工现场的临时消防用水量要求时,应在施工现场设置临时贮水池。其有效容积不应小于施工现场火灾延续时间内一次灭火的全部消防用水量。建议在施工现场适当布置喷头,重点在可燃物料较多或者动火作业的场所。手动灭火是施工现场扑灭初期火灾的有效措施,应设置消防立管,且在每层设置室内消火栓和灭火器,且保护范围应能覆盖整个楼层。



        2.8  通风及防排烟系统
        (1)避难层设备最好放置在机房内,且设备房宜集中布置,当避难层设备房较多,不能设置不同的敞开面时,宜将避难层设置为封闭避难层,且按照规范对避难层进行加压送风。
        (2)超高层防排烟系统设计应分段进行设计,且排烟设备与加压送风设备布置满足规范要求间距。
        (3)当标准层采用自然排烟时,为了避难层下一层的排烟被相临避难层的加压风机吸入而直接送进楼梯间,宜在加压送风机入口设置烟感器,当检测到加压送风机入口已经含有烟气时,宜立即停止加压送风机工作。
        3、超高层建筑监理重点
        超高层建筑体量规模大,结构与施工复杂,作为城市地标和CBD,与人民生命财产安全关系重大,因此对监理工作和监理人员自身技术、管理水平均提出了高标准要求,针对超高层建筑施工的特点,监理过程中要特别注意以下重点。
        3.1  重视图纸会审。各分部工程施工前,组织相关单位及人员进行详细会审,重点核查结构专业与建筑、水电、空调、消防等专业是否协调一致,是否存在平面位置、轴线尺寸、标高不统一或矛盾的情况,尽可能提前发现问题,减少设计变更,对缩短工期及造价控制均有利;在会审地下结构和基础分部图纸时,要结合地勘报告分析地质岩层情况,预先确定施工预案。
        3.2  加强地基基础工程监理,严格审查专项施工方案,按照危险性较大分部、分项工程安全管理办法,审查其方法是否按规定通过了专家论证,总监理工程师要参与专项方案的专家论证审查。
        3.3  做好桩基工程施工旁站,桩成孔深度必须达到设计持力层,督促施工单位进行岩芯抗压强度试验,用数据说话,杜绝经验主义作风,为保证桩基工程质量和建筑安全,可采取一桩一勘的方法,充分察明桩下地质地理特征。
        3.4  做好混凝土结构施工监理,严格督促施工单位按专项方案执行梁柱节点构造措施,其施工缝的处理必须按技术方案实施,施工单位应向班组做好技术交底,不得按照普通高层建筑的施工习惯进行作业,特别要防止柱与梁板的混凝土等级掺混。
        3.5  做好大体积混凝土和水下混凝土施工监理旁站,阀板和桩混凝土施工应编制专项方案,监理旁站时着重检查施工单位是否按专项方案采取了相应技术措施,确保阀板和桩的混凝土成型质量。
        3.6  加大安全监督管理力度,严格按强制性条文标准要求施工单位做好安全措施投入,特别是脚手架、临边防护、施工起重设备的使用管理等。脚手架搭设完成后,施工单位必须组织验收,合格后才能投入使用,监理和业主代表应参加专项验收。
        3.7  由于超高层建筑一般位于市区中心地带,周边建筑物复杂、人流密集,安全监理责任重大,因此临边必须采取加强防护,防护网的密度和强度应比普通高层建筑高,以确保万无一失。
        3.8  督促施工单位做好施工平面规划,包括施工起重设备(塔吊)的布置。塔吊的布置既要满足作业半径的覆盖范围,又要避免多塔作业的相互干扰和牵制,塔吊的升降和拆除要充分考虑到建筑物的施工进度以及各栋楼之间的相对进度。
        3.9  充分发挥项目管理工具的作用,周密策划施工总进度安排。超高层建筑的施工周期与普通建筑有显著不同,由于设计用钢量大,钢筋绑扎质量和进度控制较难,加上建筑功能复杂,子系统多,专业交叉作业明显,因此施工计划安排受多种因素制约,监理要帮助施工单位充分发挥项目管理工具的优势,制定出详细可行的网络进度计划,使工程进度能做到事前控制,也能为监理处理投资控制中的工期索赔和费用索赔提供依据。
        4、安全管理技术措施
        4.1  主体塔吊的安全使用管理
        超高层建筑的塔吊高度相对一般建筑要高大得多,如何保证塔吊的爬升和顶升过程的安全、以及在雨季防止雷击而采取哪些有效的避雷措施是塔吊安全管理的重点。
        4.2  钢结构施工安全防护措施
        在钢结构安装过程中,一般情况下在压型钢板铺装前,吊装、焊接和压型钢板铺装工人作业过程中均需要在钢柱上攀爬、在钢梁上行走,一旦施工机具和人员不慎坠落后果将十分严重,因此可采取每三层满挂水平防护网的保护措施;在钢结构焊接时,火花溅落很容易引燃周围及下层的材料,尤其当结构下部在做防火涂料施工,上部在钢结构焊接时,很容易引起防火涂料围挡的起火,所以在焊接钢梁及钢柱时一定要搭设焊接防护平台,并在平台内满铺防火布。
        4.3  主体混凝土结构的临边、洞口的安全防护措施
        主体结构的临边洞口安全防护极为重要,如果措施和监管不到位将非常容易发生材料坠落伤人和人员坠落的情况,所以临边洞口防护将作为该项安全监管工作的重中之重。
        在地下室施工阶段基坑周边坠落物体很容易伤害到在基坑底部施工人员所以基坑外围临边防护一定要设置到位,对内支撑梁之间的洞口和边缘也要进行防护,地上施工阶段由于主体结构相对较高,如果洞口没有任何保护很容易造成施工人员扭伤和坠落并砸伤下层人员的危险发生,所以必须在电梯井门洞位置设钢筋栅栏进行防护,并在下部设踢脚板防止其它物体坠入电梯井内;在机电预留洞口处也要设围挡进行防护并用多层板覆盖洞口。
        4.4  垂直交叉作业的安全防护
        作为超高层建筑,在施工过程中必然存在交叉作业,然而交叉作业中的安全防护是千万不能忽略的,交叉作业时重点在钢结构与土建、土建与机电、土建与装修、土建与幕墙这四个方面,交叉作业重点防护位置在结构内部和结构外围。
        4.5  高压混凝土泵的安全管理
        超高层一般使用超高压地泵作为混凝土输送设备,其泵送压力可达到22MPa,远远大于普通地泵16MPa的泵送压力,必须采用耐超高压的管道系统。同时,超高压混凝土泵进行混凝土泵送时,要安排专职施工人员在混凝土泵机处进行看管,必须有管理人员现场指挥,泵送时泵管周围3m处立警示牌,制定详细可操作性强的泵送施工管理措施等。如果不引起足够的重视,在使用过程中容易造成安全事故。
        4.6  卸料平台的安全管理措施
        超高层建筑的卸料平台使用量很多,甚至可能达到十几个,大量的机电和装修材料将通过卸料平台运往结构内部,如果卸料平台质量或安装不合格将可能出现平台坠落、材料损坏、人员伤亡等事故发生。
        5、结束语
        施工方案的审查是监理工程师的一项重要工作和职责。作为监理工程师,应具备扎实的工程理论基础和丰富的工程实践经验,熟悉国家现行的法律、法规、强条、标准和规范的规定,熟练掌握基本的施工程序和施工工艺,具有一丝不苟的工作作风和熟练的计算机操作技能,才能真正做好施工方案的审查工作。
       
        参考文献
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