上海鑫海建设发展有限公司
摘要:本文分析高层建筑中土建施工技术的具体应用,总结施工技术要点,用以构建完善、系统的高层建筑土建施工技术体系,供类似工程施工技术方案优化参考借鉴。
关键词:高层建筑;土建施工;混凝土施工
引言:因建筑高度高、体量大,高层建筑结构受力情况更为复杂,为确保建筑稳定性,必须强化其土建施工。近年来,土建施工领域发展迅速,各类新技术、新工艺投入使用,给土建施工技术管理带来更大困难,因此有必要对高层建筑土建施工技术要点做系统化总结。
1高层建筑土建施工技术特点
高层建筑土建施工特点主要有三。一是混凝土施工体量大,涉及到大量混凝土浇筑作业,高空作业存在一定安全风险。二是基础深度大,基坑深度与建筑高度间成正比,一般在建筑标高的8%~10%,桩基础深度则在标高的7%左右[1]。三是施工条件复杂、工期长,开展于城市内的高层建筑施工,受周围既有设备的严格约束,常发生施工材料存放困难、现场作业空间不足、噪声污染等问题。由于工程体量大,其建设需要更长的工期,施工不确定性因素增加。
2高层建筑土建施工技术要点
2.1钻孔灌注桩技术
钻孔灌注桩技术为一种较新的桩基础施工技术,在高层建筑基础工程中的应用非常普遍。钻孔灌注桩适应复杂的地质条件,可有效提高建筑整体稳定性,但其施工过程难度较大,且对施工规范性有严格要求。施工中应注意以下几点问题:第一,护筒下放阶段,应确保护筒中轴线与钻孔轴线相重合;第二,钻孔施工阶段,应严格控制钻孔力度及转速,过程中实时关注钻孔形态变化,严格控制钻孔误差,发现偏移等现象及时停机处理。注意钻机钻头与孔底应保持5~7cm的距离。第三,清孔作业阶段,结合具体施工情况选用换浆清孔法或真空吸泥法,过程中详细记录施工数据。第四,混凝土灌注阶段,精确计算混凝土配比,确保钻孔灌注桩强度达标。
2.2钢筋技术
高层建筑土建施工中,钢筋构件发挥加强作用,是确保建筑基础施工达标的关键。例如在基坑施工中,可在侧面及底板设置钢片网,并在基础结构处设置钢筋骨架,加固处理且检测达标后,将钢筋构件吊运至基坑内部,或在基础垫层进行钢筋绑扎。钢筋施工过程应保证整体结构受力均匀,避免钢筋结构发生变形。如在悬空钢筋片网固定中,可设置模板支架进行支撑,对于无支架部分,可添加钢筋马凳。
2.2.1钢筋安装
钢筋安装为钢筋施工的重点,需提前做好位置标记,以对安装操作进行引导,提高钢筋安装精确性。梁、柱等结构的水平及垂度误差均应保持在合理范围之内。例如,柱标高误差不应超过3.0mm,垂度误差不应超过10.0mmm,相邻柱间距离误差不应超过3.0mm;梁标高误差不应超过3.0mm,中心位置偏移误差不应超过2.0mm。
2.2.2钢筋连接
土建施工钢筋焊接属特殊工种,焊接操作人员必须取得相应的技术资格,合理使用各类焊接材料。焊接过程为避免钢筋发生形变,可使用分段跳焊的方式,确保焊缝长度、宽度充分符合设计图纸要求,且焊缝表面无裂缝、气泡、焊瘤等质量缺陷。
2.2.3高强度钢筋
近年来,高层建筑领域发展迅速,不少新型的土建施工技术应用到工程实践当中。在钢筋施工模块,最为典型的新技术即高强度钢筋,其主要被应用在柱、梁、板等结构施工当中。
(1)柱结构。框架结构高层建筑的框架柱需承受压弯力、剪力、拉弯力等荷载的作用,计算柱结构配筋时,因钢筋强度与其成本之间正相关,因此柱结构可按照最小配筋率计算,使用强度等级在500MPa的高强度钢筋。柱结构锚固施工操作相对简单,且不受裂缝宽度的影响,若施工条件允许,可全部采用500MPa的高强度钢筋,能够显著发挥提高建筑稳定性的效果[2]。
(2)梁结构。梁是高层建筑结构中主要承力构件之一,其承担的荷载包括剪力、弯矩、扭矩等。梁结构钢筋材料的选择受裂缝宽度及挠度影响较大,且需在建筑受地震作用时,提供足够的延性。因此其纵向主筋多采用400MPa的高强度钢筋,对于部分承担荷载较大的梁结构,或梁截面面积较大,综合质量及成本控制需求,可考虑选用500MPa高强度钢筋。
(3)高层建筑板结构主要受纵向荷载及弯矩的影响,板结构一般不设计较高的混凝土强度等级,且配筋率与混凝土强度及钢筋强度有关,又受裂缝宽度的限制,在板结构中应用高强度钢筋很难发挥其强度优势。
因此在实际工作中,高强度钢筋一般只在大跨度或承载力要求高的板结构中使用。
2.3混凝土技术
高层建筑土建施工中混凝土施工体量较大,目前不少高层建筑在混凝土施工上会优先选用商品混凝土,现场湿作业量明显降低,且施工重点主要放在混凝土浇筑、振捣及养护过程。混凝土运输多采用泵送的方式,相较于传统施工技术,混凝土泵送可显著提高混凝土运输效率。混凝土泵送需在配套泵送设备的辅助下进行,泵送过程保证管道敷设的顺直性,避免发生弯折导致混凝土运输受阻。之前有文献对高层建筑混凝土浇筑、振捣等技术要点的研究已非常透彻,因此本文着重对大体积混凝土施工和温度裂缝控制两种较新的土建施工技术应用进行介绍。
2.3.1大体积混凝土施工
大体积混凝土因体量限制,质量更容易受到水化热的影响,内部温度控制难度较高。若产生的温度应力超出混凝土体最大承受能力,则会引发表面开裂问题,严重影响混凝土工程质量。因此在大体积混凝土施工中,每一施工环节均需严格依照有关技术规范进行,尽可能控制水化热对混凝土质量的影响。第一,在混凝土施工之前,结合混凝土结构特点及工程建设要求,确定具体的浇筑方案,合理配置现场施工设备及人员,展开必要的技术交底和培训工作。第二,采用分层或分段浇筑的方式,并选择在室外环境温度较低的时段进行施工,以降低混凝土温度上升的速度。第三,大体积混凝土浇筑完毕后,在终凝前进行抹压处理,清除混凝土表面泌水,避免后期混凝土表面开裂。第四,若在冬季进行混凝土施工,可在混凝土表面覆盖塑料薄膜,并覆盖草帘、棉毡等对混凝土进行保温。
2.3.2温度裂缝控制
温度是引发混凝土开裂的最主要因素,建筑工程混凝土施工一般在环境温度低于28℃的条件下进行,若环境温度不达标,可选择在早晚时段进行施工[3]。前文提到,现阶段高层建筑施工多采用商品混凝土,在混凝土运输过程也要做好温度控制工作,通过人工降温,将混凝土温度控制在28℃以内。
混凝土养护阶段,可在混凝土结构内铺设冷却管及温度传感器,借助信息技术手段,实时监控混凝土各结构节点的温度变化,并对冷却水循环参数进行调整,以协调混凝土内外温差,避免出现温度裂缝。
2.4防水技术
以预铺反粘防水技术为例。预铺反粘材料为一种新型的高分子改性橡胶,其耐水性优良,且具备较干的自愈能力,在破损后可系统恢复。使用该防水材料,可有效修补渗漏位置,提高结构稳定性及耐腐蚀性。预铺反粘材料还具备耐低温、拉伸性好、可扩展性强等优势,能够被用于寒冷地区建筑工程中。预铺反粘防水材料有双面和单面之分,可根据土建施工防水技术要求灵活选择,或将两种类型材料结合使用。预铺反粘防水施工的具体流程为:施工准备-测量放线-基层处理及验收-防水材料铺贴-细部检查-水泥浆刮涂-基面隔离膜清除-防水材料大面积铺贴-施撒水泥粉-隐蔽工程验收-混凝土浇筑。以上施工工艺中,预铺反粘材料中的高分子聚合物与水泥浆之间发生黏结反应,建筑投入使用后,在外部荷载的作用下这种黏结强度会进一步提高。混凝土初凝阶段即可基本完成固化反应,使卷材黏结层与混凝土充分粘合,构成新的防水面,有效避免传统防水施工中卷材间的串水问题。即便后期使用过程卷材出现局部破损,因该材料具备较强的自愈能力,串水程度也会被控制在最小范围。
2.5抗震技术
建筑工程中抗震技术的应用在很大程度上影响了建筑整体抗震能力,与居民的生命财产安全高度相关。高层建筑规模大、结构及受力复杂,在设计施工阶段,其抗震性能的提升均被重点关注。将抗震技术应用要点总结如下:第一,建筑方案设计阶段,全面开展施工场地勘察工作,了解施工区域及附近的地质环境,明确是否存在泥石流、滑坡等特殊地质现象,编制施工区域土层分布及物力力学指标表。该表格中应详细呈现施工区域土层构成、各类土层的厚度、重度、粘聚力、泊松比等,结合现场勘查采集到的地质信息开展具体的方案设计工作。第二,抗震设计中,确保各项建筑参数的精确性,重点关注结构高宽比,适当降低连续梁刚度,通过塑性及柔软度增强,提高建筑抗震水平。第三,若抗震墙体较长,可在其上适当位置设计孔洞,设置弱连续梁,对墙体做合理分割,例如若墙体长度达到2.5m,严格控制其宽高比。
结论:土建施工技术尤其是新型技术在高层建筑中的应用,进一步提高了高层建筑建设质量和技术水平。具体施工中,重点关注钻孔灌注桩技术、钢筋技术、混凝土技术、防水技术及抗震技术的应用,确保工程质量达标。
参考文献:
[1]张贤龙,张晶,丁庆松.高层建筑土建施工关键技术分析[J].低碳世界,2020,10(01):131-132.
[2]夏少锋.高层建筑土建施工技术要点分析[J].建材与装饰,2019(34):52-53.
[3]徐华.高层建筑中土建施工技术的应用[J].居舍,2019(31):81.