摘要:新时期,我国经济发展水平的不断提高,城市化进程不断加快,为了缓解城市压力,如何合理利用土地资源成立一件迫在眉睫的事。超高层大厦的出现恰好改善了这一现状,满足人们的需求。我国超高层大厦施工技术虽已经过长久的试验,对我国建筑市场有一定的普适性,受众较多。然而,目前我国大厦超高层施工技术还处于发展阶段,对于一些施工技术与管理方面的困惑,需要不断改进与完善。
关键词:超高层;建筑施工技术;管理问题;解决措施
1工程概述
本工程总用地面积约30000m2,总建筑面积约578000m2,其中地上建筑面积411000m2,地下建筑面积167000m2。本项目主要包括1栋121层主塔楼和5层裙房。主塔楼采用劲性钢筋混凝土巨型框架-核心筒结构体系,建筑高度632m,结构高度580m。主楼建筑立面呈龙形螺旋上升,竖向共分9个分区,主要用于办公、酒店、会议中心和观光等。由于建筑体型复杂多变、巨型结构体量大、建造质量要求高,中心大厦在建设过程中,以创新为导向,求变求发展,在项目管理组织结构与核心施工技术上进行研究开发,并进行各生产要素的全面协同创新管理,形成了超高层建造技术创新系列成果。
2超高层施工的关键技术
1.1桩基础施工技术
大厦超高层建筑施工中桩基础施工技术是关键技术之一,通常施工方式是灌注桩基础。超高层大厦施工的过程中不仅仅要保证测量和桩位的准确性,还要注意排降水的设计。项目主楼桩基有503根桩,12种桩型,混凝土抗压强度等级为C50。桩径准1000mm;设计桩顶绝对高程1870.10~1867.25m;470根桩桩底绝对高程1794.00m,33根桩桩底绝对高程1795.00m;有效桩长73.25~76.10m。桩基属端承摩擦型桩,单桩竖向抗压极限承载力30000kN,桩端持力层为粉砂、粉质黏土层。
桩身分段配筋,上部26.6m主筋为16准32mm,中部25m主筋为8准32mm,下部24.50~22.65m主筋为8准20mm;上部5.50~8.75m螺旋箍筋为准10mm@100mm,其余为准10mm@200mm;钢筋笼通长设置准22mm@1500mm加劲箍筋。此项目采用的是灌注桩基础,全工程中有效桩长逾70m。
1.2钢筋技术
大厦超高层施工中常用的技术之一是钢结构。钢结构具有材料强度高,弹性模量高;钢材韧性塑性好,材质均匀,可靠性高,具有良好的抗震性能的优势。该技术中最重要的就是钢筋制作与加工,需要注意的是:钢筋的设计图以及型号要清楚的标记;需要对钢筋的接头以及锚点进行检查。施工中,为了避免钢筋笼吊放施工中箍筋擦刮孔壁,采用钢筋笼外设置耳环方式,用来确保钢筋保护层的厚度。
本次施工中耳环采用准25mm主筋制作,间距3m(2倍加劲箍间距),然后从控制主筋间距、钢筋笼吊装、吊点位置确定、钢筋笼接长、钢筋笼固定五个方面确保钢筋笼安制。
1.3混凝土施工技术
混凝土施工技术也是超高层大厦建设的一项重要的技术。为了确保混凝土施工技术应该注意,检查混凝土的比例,确保混凝土浇筑质量;施工过程中要注意加强振捣,完成之后要合理养护混凝土,达到保证其达到应有强度,只有当楼板的强度达到一定的要求才可以拆除。项目主楼浇筑施工中初灌量按照导管底端埋入混凝土面以下≥2.5m控制,约为2m3。终灌标高为设计桩顶以上5%的桩长,即主楼为设计桩顶以上3.9m。
1.4防震设计
防震作为超高层大厦设计的关键点,需要从以下几个方面着手准备。
施工使用的材料具有良好的抗震性能;设计中提高建筑结构对于能量抵抗及消耗的控制,同时保障在发生地震时大厦建筑楼层的位移以及变形控制在合理范围;施工中要不但要提升施工技术,也要加强防震设计与施工,确保做好防震措施。
2超高层建筑施工技术管理存在问题及解决措施
2.1组织结构保障
针对项目难、特点,项目部首先从项目组织结构设置、人员安排、项目管理制度和流程的策划、实施等方面编制了总承包管理大纲,充分满足本工程优质高速、安全文明的施工总目标。项目管理体系的高效性是项目技术创新的保障。本项目总承包管理部组织管理体系包括项目经理部决策层、专业施工管理层(业务总监)和条线管理团队层(职能部门)。通过各层次职能的明确,使项目总目标层层分解落实,形成完整的项目目标管理体系,成为技术创新的基础;并通过各部门岗位合理设置和管理职责有效界定,使项目整体目标落实到全体员工,成为上下一致的规范行动,有利于技术创新的资源调配;通过职责、权限的设计及授权原则的确立,使总承包项目部运行达到管理指挥的有效性,能够迅速落实技术创新的实施;通过项目各条线管理制度、工作流程的设计和实施,使总承包项目经理部的整体运行规范有序,保障创新成果的有效运行。
2.2深大基坑安全施工技术
本工程在深基坑策划阶段,结合主楼与裙房区的后浇带设置圆形中隔墙[3],将深基坑划分为主楼圆形顺作区和裙房逆作区,旨在利用主楼区无内撑圆形围护的“拱效应”和裙房区的分区逆作控制基坑变形,利用先行施工的主楼区结构“反压”控制坑底隆起量,从而降低基坑施工对周边环境的影响。针对内径121m的圆形基坑,结合对称、均衡的开挖原则,对称设置4个挖土栈桥平台,平台之间夹角呈90o,平面尺寸为16.6m×14.5m。
根据4个挖土栈桥所处位置,将主楼基坑平面划分为4个扇形区域,每个平台负责1个区域土方开挖。在4个挖土栈桥平台上各布置2台挖机用于开挖过程中基坑内土方的驳运,根据每层土方开挖深度的不同,随时调整栈桥平台挖机的规格型号,从普通反铲挖掘机、长臂挖掘机、伸缩臂挖掘机一直过渡到抓斗挖掘机,充分利用无内支撑的空间优势,发挥反铲挖掘机灵活、高效的出土效率,加快基坑的开挖。由于主楼地下连续墙每道环撑周长达380m,属于超长混凝土结构,如同时施工,必将受温度、自收缩等因素影响产生裂缝,对环撑的受力极为不利。以环形基坑圆形围护墙体系的真圆度为控制标准,通过有限元分析、现场监测等手段,提出环撑分段施工技术,每段长度控制在50m。
每层环边土方开挖完成后,及时施工环撑,施工时基于对称、均衡的施工原则,确保圆形地下连续墙拱效应的发挥。为确保环撑的施工质量,改变传统的垫层加油毡的做法,采用在混凝土垫层上铺设胶合板的方式作为环撑底模。
2.3超厚基础底板
大体积混凝土施工技术大体积混凝土的裂缝控制是其施工质量关键所在,除充分利用混凝土后期强度或设置水平分层抗剪节点等设计优化手段外,主要通过原材料选择、温升及温差监控、浇筑及养护工艺等施工手段加以控制。根据环球金融中心的基础大底板施工经验,就原材料选择方面而言,在确保混凝土强度的情况下应尽可能降低水泥用量,控制水灰比不大于0.5。同时采用双掺技术,增加使用粉煤灰和矿渣粉等胶凝材料,并充分利用外加剂改善混凝土性能。
结语
综上所述,本文对某建造主要技术难题及创新解决方案进行了介绍,内容涵盖了主塔楼基坑开挖、超厚基础底板施工、主体混凝土结构施工模架及混凝土泵送、劲性结构深化等。通过工程实践过程中的技术集成创新,确保了中心大厦工期、质量、成本和安全目标的实现,高标准、高质量地完成了这一超级工程的建设,为我国超高层建筑施工技术的发展积累了丰富经验。
参考文献:
[1]龚剑,周虹.中心大厦结构工程建造关键技术[J].建筑施工,2014,36(2):91-101.
[2]许庆瑞,谢章澍,杨志蓉.全面创新管理(TIM):以战略为主导的创新管理新范式[J].研究与发展管理,2004,16(6):1-8.