探析上海超高层建筑施工技术

发表时间:2020/8/13   来源:《城镇建设》2020年第12期   作者:黄艳
[导读] 上海是我国的经济中心,但该市土地资源紧张问题一直存在

         摘要:上海是我国的经济中心,但该市土地资源紧张问题一直存在。因此,为了缓解该问题,彰显国际都市风貌,上海一直致力于建设超高层建筑。基于此,本文简述了上海超高层建筑的发展历程,分析了上海超高层建筑的施工技术优化路线,并对现阶段常见的超高层建筑施工技术要点进行了论述,希望为相关工作人员带来参考。
         关键词:超高层建筑;主楼建设;施工技术;地域性

         前言:上海拥有众多超高层建筑,它们是经济发展和人口激增作用下的必然产物,超高建筑为人们的生活提供了极大便利,也展现了上海作为金融中心和国际都市的现代化面貌。为了能进一步提高超高层建筑施工的有效性,我们应该着眼于上海超高层建筑的发展历程,并对施工环节所用技术加以深入研究。
1上海超高层建筑发展历程
         在国际上,高度超过100m且层数超过40层的建筑被称之超高层建筑[1]。虽然,我国的超高层建筑发展起步晚,但发展速度和势头却极为迅猛。目前,在世界十大超高层建筑排名中,来自中国的超高层建筑有6座,其中两座来自上海,分别是上海中心大厦(上海塔)和上海环球金融中心。
         上海自1912年开始建设超高层建筑,至1934年建成当时的亚洲第一高柳——国际饭店;在改革开放以后,于1985年建成31层106m高的联谊大厦,而后上海的现代化超高层建筑建设道路逐步走上正轨。现阶段,上海中心是上海超高层建筑当中高度最高的一幢大楼,632m的高度使其位列全球超高层建筑排名的第二位,是上海作为现代化都市的地标性建筑。
2超高层建筑的技术优化思路
         超高层建筑的出现并非偶然,它们有着较小的占地面积和较高的土地利用率,能为缓解城市用地紧张、扩展市区空间、强化城市绿化、改善城市卫生环境、减少交通拥堵做出极大贡献,对促进城市发展极为有利;而且,超高层建筑还将进一步改善城市风貌,是塑造现代化城市的有利工具。当然,超高层建筑的建设和使用并非完全无害,也会带来风速杀手、热岛效应、电子屏蔽、造价和安全隐患激增等问题,所以相关工作人员会在工作中不断优化施工技术。
2.1主楼建设
         由于超高层建筑的施工成本较高,所以业主大多希望在保证质量的前提下尽量缩短工期,节约成本。所以,在施工阶段主楼施工最为重要,此环节大多会提前进行,为后期的统筹规划打下坚实基础。
2.2基础与结构施工
         为了保证工程安全性和经济性,相关工作人员必须重视结构与基础施工。因此,在施工时桩基础选定、施工以及深基坑施工都至关重要。为了能保证如期完工且高效竣工,施工人员必须在施工时优化主楼基础和结构施工技术。
2.3垂直运输
         高空作业是超高层建筑施工的主要问题,为了提高施工有效性,必须对垂直运输技术进行优化。因此,在超高层建筑施工中,机械化、自动化技术应用普遍,垂直运输系统建设、超高程泵送混凝土技术以及自动爬升模板技术都得到了广泛应用。
3超高层建筑的施工技术概述
         在超高层建筑施工环节,自动爬升塔吊、超高泵送设备和大空间、吨位的高速施工电梯都是我国超高层建筑施工环节的常见设备。而且,我国的超高层建筑建成量和在建量都居于世界前列,施工技术和设备也领先于国际平均水平。因此,笔者着眼于上海这一超高层建筑聚集地,基于该地区的超高层建筑建设过程,超高层建筑的现代化施工技术内容和要点进行了简要分析。
3.1超深基坑与地下室施工
         与普通建筑甚至高层建筑相比,超高层建筑的高度更高、结构更复杂且施工要求更为多样,而且超高层建筑大多建设在人流密集地区,所以施工难度和安全性要求也更高。因此,为了能提升超高层建筑物的建设成效,相关工作人员应该重视埋深问题,并不断对深基坑施工技术和地下室施工加以优化。现阶段,在超高层建筑施工环节,超深基坑支护施工技术应用广泛。比如,上海国金中心基坑的平均深度为23米,上海金茂大厦的主楼基坑深度为19.65米,上海环球金融中心的主楼基坑深度为26.09米等。
         3.1.1顺作法
         顺作法是超高层建筑超深基坑和地下室施工的主要技术方法,在实际应用环节需要基于先深后浅的原则作业。采取顺作法施工时,相关工作人员应该先做好地下室结构施工,而后再自下而上地开展其他施工步骤。这种方法的施工工艺十分简单,但是其施工周期却相对较长,所以在实践中并不常用。


         3.1.2半逆作法
         逆作法就是在超高层建筑的地下结构施工环节,以自上而下的方式开展施工,在实际作业环节大多以连续墙或密排桩作为超深基坑的支护结构[2]。在超高层建筑施工环节,当主楼基于顺作法开展深基坑支护和地下室施工,而周边裙房以逆作法开展相关工作时,就是基于半逆作法施工。在此环节,应该先做好主楼区域的地下室施工,而后有效应用逆作法来建设周边地下室。半逆作法的应用优势十分鲜明,可以同时开展超高层建筑的地上和地下结构施工,能有效缩短工期。
         3.1.3全逆作法
         完全以逆作方式开展超高层建筑超深基坑支护和地下室施工的作业方法就是全逆作法,这种方法可以以地下室的梁板作为支撑,降低支护结构变形风险,还可以实现地上和地下结构的同时施工,进而缩短工期。在使用逆作法施工时,相关工作人员应该先开挖土方,而后在工程周围建好地下连续墙并且将其作为永久性地下室外墙和基坑支护结构,在此环节需要合理有序地选用地下连续墙施工工艺。比如,依次开展导墙施工、挖槽清槽、接头管与钢筋笼下方和水下混凝土浇筑等工作。
         3.1.4支护形式
         为了更为有利地提升超深基坑支护水平,相关工作人员应该科学选定基坑支护形式。由于大多数超高层深基坑支护施工区域都位于繁华地段,所以基坑支护形式也大多采用内支撑+连续墙、环支撑+连续墙、地下连续墙+拉锚、排桩+支撑或排桩+锚索等形式。当然,也有少部分超高层建筑的超深基坑支护会选择应用坑中坑设计,不过在实践工作中大基坑与坑中坑的支护方式并不相同。比如,大基坑以桩锚支护,而坑中坑以桩撑支护。
3.2高承载力桩基施工
         经济水平的发展、施工技术的进步以及土地资源日益紧张的情况导致超高层建筑的高度越来越高,所以建筑结构的稳定性要求也随之升高,那么桩基承载力要求必然也会越来越高。当前,在超高层建筑当中,桩基的承载力不断提升、桩长与桩径也在不断扩大。以上海中心大厦为例,这一超高层建筑的承重桩基是钻孔灌注桩,主楼施工环节使用955根桩,且桩径为1000mm。在施工时,所选桩基有核心筒下A型桩和核心筒外B型桩之分,二者成孔深度分别为86m和82m,有效桩长分别为56m和52m。而且,工程作用承重桩的承载力均值为10000kN/根,承载力极限值为26000kN/根。
         在高承载力桩基施工环节,需要依次开展钻孔、成孔、清孔、钢筋笼制作、钢筋笼安装等环节。除了灌注桩应用普及以外,大直径嵌岩桩也十分常见,部分工程中的桩径甚至达到了4m。在实际作业环节,相关工作人员可以选择使用旋挖、冲孔、潜孔锤等成孔技术作业,还需要应用特种大功率设备来保障施工成效[3]。在钢筋工程中,高承载力大直径桩基的钢筋连接可以基于对焊、电渣压力焊、套管挤压以及直螺纹套筒连接等形式开展。
3.3混凝土施工
         混凝土施工是超高层建筑施工不可或缺的一部分,现阶段该环节的主要施工技术有二:
         3.3.1大体积混凝土施工
         由于超高层建筑的基础厚度和高度大,所以需要一次性浇筑的土方量也十分巨大,大体积混凝土施工技术十分适用。比如,上海环球金融中心使用该技术一次性连续浇筑砼28900m3,上海中心一次性连续浇筑砼60000m3等。在该技术应用环节,需要优选原材料和配合比,保证混凝土的实用性。而且,还应该使用低热水泥、粉煤灰、矿物掺合料、聚羧酸系高性能减水剂等制作高性能混凝土,并实时开展保温保湿养护和温度检测。
         3.3.2高强混凝土超高泵送施工
         建筑高度升高就意味着混凝土泵送难度提高,所以在超高层建筑施工环节,混凝土泵送施工技术也在不断优化。在施工环节,施工人员需要先完成配置高强混凝土,在泵送过程中确保压力适度、摩擦力小且无离析情况。比如,采用2泵2管+一泵到底的方式泵送高强混凝土,做好备用泵和管道系统预备,带有转向管道水洗技术的高压泵等。在实际应用环节,为了提高混凝土的可泵性,施工人员必须科学调控混凝土原材料的配合比,以配置坍落度大、流动性好、粘度适中且不离析泌水的混凝土为目标,在此环节,应该严格调控凝胶材料、粗骨料、细骨料和砂浆用量。此外,在现场工作中,施工人员应确保出泵口的水平管长超过泵送高度的四分之一,并为竖向管道设置截止阀以防爆管或堵管。
结论:综上所述,超高层建筑不仅高度远超于普通建筑,其施工难度、时长以及技术要点也与普通建筑不同。上海拥有众多里程碑式的超高层建筑,在它们的建设过程中普遍应用了超深基坑与地下室施工技术、高承载力桩基施工技术、大体积混凝土施工技术、高强混凝土超高泵送施工技术等新型施工技术。
参考文献:
[1]金鹏,张玉斌,虞毅,等.超高层建筑主体结构施工技术浅议[J].中外企业家,2019(31):96.
[2]赵丞.超高层建筑及其现代施工技术的应用[J].现代物业(中旬刊),2018(11):213.
[3]吕宏杰.超高层建筑的土建施工关键技术分析与研究[J].住宅与房地产,2018(03):205.
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