超高层建筑之施工难点分析

穆兆林

摘要：近年来，越来越多的超高层建筑出现在人们的视野当中，随之而来的安全问题也引起全社会关注。本文结合我国超高层建筑施工经验，分析并总结了施工过程中的突出难点。

关键词：超高层建筑；施工；难点

中图分类号：TU208文献标识码： A

1、超高层建筑概述

超高层建筑投资大，建筑施工工期久，影响范围也比较大。因为其体积庞大、功能复杂，容纳人员多。一般城市最高层建筑物都会处于特殊地位，即所谓地标。

城市超高层建筑物也是区域经济的反应，是一个国家综合实力的展现。但是对于超高层建筑不仅造价会很高，其每天正常运行的费用也很高。除此之外，超高层建筑物的维护费用是高到惊人的地步。如我国上海金茂大厦的造价约为2万元/m2，每天的正常运行费用约数百万元人民币。其建设费用与维护费用之比约为1:3～1:4，而其使用寿命只用65年。单从这个角度看，完全失去了修建超高层建筑物的节约本意。但是城市地理条件的限制、经济的发展等，使得建造超高层建筑成为必然。超高层建筑对基础要求严格，施工精度要求高。

2、超高层建筑特征概述

对于超高层建筑物的定义国内外尚没有形成较为统一的看法，1972年的联合国建筑会议中对超高层建筑进行了较为权威的定义，它规定建筑总高度超过100m或者总楼层数超过40以上的建筑物即为超高层建筑。我国的超高层建筑与世界发达地区相比较为滞后，我国的第一座超高层建筑物出现于广州，即于1976年建成112m高的白云宾馆。伴随着我国经济建设的快速发展，全国各大中城市都具备了建设超高层建筑物的经济能力和施工条件。超高层的结构形式呈现多样化的发展趋势，现阶段超高层建筑物的结构形式已由最初常见的框架结构形式，转变为框架剪力墙结构、框架核心筒结构、剪力墙结构、框架结构等。超高层的建筑形式也由原来常见的钢筋混凝土结构发展为钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构，超高层建筑物的发展方向也面向更大、更深、更高、更负责、更齐全前进。由于超高层建筑物的高度决定了其结构的整体性、强度和稳定性要求更为严格，超高层建筑的施工技术较传统建筑物的施工技术相比之下，具有下述几点较为显著的特征：一是超高层建筑物的投资大，施工周期长，资金压力大；二是超高层建筑往往具有较为特殊的建筑效果与造型设置，导致结构施工技术难度和复杂度增大；三是超高层建筑物的地下结构复杂，基础埋深大，对地下结构和基础施工质量要求高；四是超高层建筑的作用空间较为狭窄，加大了施工操作的难度；五是超高层建筑物一般都位于较为繁华的市区，由于其交通、环保、施工场地的高要求给施工作业带来更多的困难。

3、超高层建筑施工过程之中的主要难题分析

3.1、设备系统方面

根据理论讲，如果受力计算足够精密，施工误差足够小，那么超高层建筑的高度是没有限制的。但是设备角度来讲，超高层建筑物不是简单的建筑物拉伸。在低层建筑物中的一般问题，在超高层建筑物中就需要特别注意和妥善处理。

（1）电梯

超高层建筑电梯速度快、载员多、运距远、使用时段集中，而且电梯动力来源必须保持不间断。如果发生电梯故障和事故，应急救援工作不能及时且难度大，会造成不可小觑的社会影响。

（2）消防

超高层建筑的消防设施安装需要高压水泵保证供水。由于超高层高度非常高，一般马力的水泵很难达到要求，而且能耗损耗非常大，其设计上也需要进一步研究。要求承包商对管道的冲洗试压要事先进行，保证无误。其中自动喷淋系统由于楼层高、支管较多、通路繁杂，冲洗过程应有专门人员检测，确保喷淋管网内洁净无污物，以保证安装最少的消防设施，满足正栋高层的安全使用。

3.2、施工方面

（1）深基坑工程

超高成建筑由于体积庞大，承重也非常大，需要有一个坚实的受力结构，即深基础。深基础需要挖至微风化岩层，首先进行基坑围护工作，降低地面水位，基坑内设置明排水。降低水位一般采用井点降水方法，此法要点是确定集水总管、滤管和泵的位置，保证降水系统高效进行。其次，是基坑开挖。土方开挖要分层进行，同时要保证基坑周围及内外两侧的排水工作。最后，人工挖孔部分。由于挖进深度比较大，所以地下存在很多安全隐患。做好基地安全措施，设置好安全区，以防物体坠落伤人。桩芯砼的浇筑必须一次成型且振捣密实，保证桩基础质量过关是超高建筑的基本保证。

一般超高层建筑物基础施工采用“逆做法”，此法在中国市场上已经得到比较广泛的应用。尤其是面对城市地下空间开发的不断兴起，对城市深基坑高层建筑施工区域，逆做法大大的减少了施工受约条件。其基本施工方法与传统施工方法不同，是先进行地面层结构施工，完成砖墙工程后，再上下同步进行上下部分的施工。这样不仅可以节约施工工期，也进一步保证了施工安全，同时解决了空间施工给城市环境带来的压力，此法为超高层建筑带来了不可限量的市场前景。

（2）钢结构施工技术

钢结构这类施工技术有着自身的明显优势，如工业化强度高、施工速度快等，因此，也得到了更为广泛的应用。在超高层建筑施工体系中，有很多种类型的钢结构，如钢筋混凝土组合结构、大跨度空间钢结构以及高层重型钢结构等。而钢结构的主要缺点就是其热传导性太好，这样一旦发生火灾时，钢结构就会给整个高层建筑带来毁灭性的破坏。

（3）地下室防水工程

超高建筑物地下室深度达、层数多、面积大、空间大。一方面，要满足建筑承载力及结构抗浮要求；另一方，面要满足地下室功能要求、停车位数量以及人防措施等。地下室防水工程主要是考降低地下水位以及防水混凝土材料，材料必须达到很好的抗渗要求。防水混凝土要注意做好养护工作，防止混凝土开裂，表面出现蜂窝等现象。

（4）混凝土工程施工技术

①施工工艺流程

配合比计算—原材料计算、外加剂配制—混凝土坍落度测定、试块制作—混凝土运输—泵送—布料—混凝土浇筑、振捣—泵和输送管的清洗、拆除。

②输送管道的敷设及楼层布置

工程输送垂直管道采用在楼层钢筋混凝土边梁上预埋铁件，然后用角铁焊接固定输送管；在楼面，输送管需搭支架及马道布置，而不能直接放在楼面上。布置水平管或向下的垂直管采用混凝土浇筑方向与泵送方向相反。

③混凝土的布料

采用独立式混凝土布料杆，方法是：先将它安放在支撑稳固的待浇筑楼板的模板平面上，一端与泵送混凝土输送管道接通，另一端接软管，由人力推动做水平布料。

④混凝土的浇筑

每层楼混凝土按二次浇筑，第一次浇筑柱，第二次浇筑梁板。柱浇筑高度大于3.0m的，在一侧或两侧模板开设门子板，混凝土从门子板处的斜槽或平台灌人模内，振捣器采用高频振捣棒从顶部插入振捣。按300mm～500mm厚分层浇筑，在有孔洞模板部位两侧应均匀下料，相对振捣。浇筑时应重点控制浇筑高度和振捣棒插入间距、深度、顺序。泵送混凝土时，应使料斗内持续保持一定量的混凝土(20cm厚以上)，以免吸人空气，使转换开关阀间造成混凝土逆流形成堵塞。在泵送时，每2h换一次水洗槽，并检查泵缸的行程，发现有变化及时调整，泵送时，应随时观察泵送效果。

⑤劲性结构的浇筑

通常情况下，高度在300米以上的超高层结构形式采用钢筋混凝土及钢结构混合型的劲性结构，如果遇到钢结构内灌高标号混凝土，从进度方面考虑，无法采用塔吊浇筑，只能采取泵送浇筑，但将高标号混凝土一次泵送到300m以上难度非常大，因此需要提前进行高标号自密实混凝土配比试验和一次泵送的浇筑试验，根据试验的结果确定混凝土的配比及浇筑工艺。

4、超高层建筑施工的安全防护

4.1、超高层建筑施工的安全防护

超高层建筑的装修施工工期较紧，通常需要多个工种同时进行交叉作业，所以装修阶段的安全施工管理难度较高。为了保证施工安全，应注意做好以下管理工作:(1)实行管理责任制，分包单位负责管理自身的安全工作；总包单位对各分包单位的用电安全进行管理，保证装修施工用电安全。(2)对装修施工人员进行安全教育，当发现存在安全隐患时，应及时整改；在整改的过程中，建筑施工总包单位要进行有效监督检查。如在检查中发现安全施工保护措施没有达到规定的标准，则工程监理方应暂缓审批相关手续，并监督分包单位继续进行安全整改，当整改后的施工工艺与安全生产要求相符时，才可以进行审批。首先，应在建筑当中安装消防设施，以便可以及时扑灭明火。其次，为了杜绝火灾隐患，则应在施工前对相关人员进行培训，告知其消防常识；在培训之后要进行定期考核，以检查施工人员是否已经掌握了消防知识。第三，制定完善的施工动火安全管理制度。对于建筑施工中的幕墙安装以及电焊等工作，应严格按照制定的申请、批复、用火程序，并控制好作业人数，施工过程派专人监护以保证施工安全。

4.2、强化超高层建筑施工机械的管理

在对超高层建筑进行施工时，通常需要将施工材料运送至较高的位置，所以机械设备需要在高处实行垂直作业，一旦设备无法正常运行，则可能造成不可估量的损失。对此，在进行安全施工管理工作的过程中，应严格要求操作人员按照标准操作流程使用设备，并安排管理人员在施工时监督设备使用方法。

4.3、完善超高层建筑施工基础施工工艺

在进行基坑支护施工的过程中，应做好安全管理工作，从而保证安全施工。应在详细了解是否是有资质的设计单位进行设计的以及施工单位应按图施工和施工环境以及基坑深度的基础上严格按照施工方案进行施工，以保证开挖施工的顺利进行。如基坑深度在2m以上，应在基坑周围设置一定的安全防护基础设施，同时规定不得在坑槽附近堆放重物，以免引起事故。

4.4、超高层建筑安全施工管理实例分析

某工程主楼56层，总高241m。结构采用框架－核心筒结构体系，框架柱采用型钢混凝土柱，16层及37层为桁架层。施工过程中选择整体提升脚手架挂模板及筒子模作为核心筒剪力墙模板体系。核心筒内安装2台JCD260塔吊作为垂直运输工具，2台大功率混凝土泵直接泵送至263.1m。以上施工技术的成功应用，主楼结构顺利封顶。在对该建筑进行施工之前制定了相对完善的施工方案，在施工现场运用工具化进行辅助施工，使得整个施工现场井井有条，同时也能有效降低安全风险，强调了作业人员的操作规程，减少心理误差。

总之，随着城市人口的不断增加，城市超高层建筑不断涌现。同时也出现了很多超高公共建筑物，有的是作为地标，有的是为了满足城市需要，现在甚至很多城市的繁华程度很大程度上跟楼层高度挂钩。为了人们有一个良好和安全的居住环境，就要保证超高层建筑物的质量过关，让用户住得放心。

参考文献

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