談高層建筑施工技術

陳和平

摘要:近年來,隨著我國經濟水平的不斷提高以及城市化建設進程的不斷加快,各類建筑工程隨之增多,其中又以高層建筑所占的比例較大。由于高層建筑本身占地面積較小、使用功能齊全,現已成為建筑工程中的重點建設項目之一。然而,高層建筑體量大、施工周期長、分項工程多、高空作業量大,這都對高層建筑的施工技術提出了較高的要求。為了確保高層建筑的整體質量,必須對其各方面的施工技術予以重視。基于此點,本文首先對高層建筑及其施工技術特點,并在此基礎上對高層建筑主要施工技術進行了系統詳細的分析。

關鍵詞:高層建筑施工技術施工質量混凝土施工鋼筋施工

中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0032-02

我國雖然幅員遼闊、地大物博,但隨著近些年社會的不斷發展及城市建設速度的不斷加快,可用的建筑用地越來越少。為此,不少建筑開發商都將開發的重點放到了高層建筑上。這是因為高層建筑本身占地面積小,樓層多容量大,十分符合當前社會發展及城市建設的需要。在高層建筑不斷增多的同時,人們也開始越來越多地關注其工程質量,而在整個高層建筑的建設過程中,施工技術是控制質量的關鍵因素之一。借此,本文就高層建筑施工技術進行研究探討。

1 高層建筑及其施工技術特點

1.1 高層建筑簡介

高層建筑主要是指建筑本身的高度或層數超過一定的范圍,這類建筑均被稱之為高層建筑。對于高層建筑的界定各國均有著不同的標準,如美國將7層或是24.6m以上的建筑稱為高層建筑,英國則是將高度≥24.3m的建筑稱為高層建筑。中國在2005年時對高層建筑做出規定,即10層以上的住宅建筑或是高度超過24m的其他類型民用建筑均為高層建筑。可以說高層建筑是一個城市發展的必然趨勢,這是因為當城市的生產及消費發展到某一特定程度時,都會把提高建筑的層數作為建設重點。根據大量的實踐經驗證明高層建筑能夠帶來較為明顯的社會效益和經濟效益,這主要是由高層建筑自身的特點決定的。高層建筑具有如下特點:其一,可以使人口集中,并以建筑內部的橫向及豎向交通縮短各個部門間的聯系距離,進而達到提高工作效率的目的;其二,有效地縮小了建筑占地面積,使其在城市中心選址變為可能;其三,可使市政建設投資大幅減少,經濟效益良好。

1.2 高層建筑施工技術特點

(1)高空作業多。這一施工特點主要是由高層建筑本身的特點決定的。由于高層建筑樓高層多,從而使得垂直運輸工作量相對較大。高空作業需要處理大量的建筑材料、機具設備以及人員運輸等工作,施工過程中應注意該環節的安全問題,避免引起不必要的安全事故。

(2)工程量大。由于高層建筑的工程總量較大,分項工程項目較多,從而形成了多單位、多工種共同作業的局面,尤其是一些較為復雜且大型的高層建筑,一般都是設計、準備、施工一并進行,總承包與分包涉及多個單位和部門,彼此之間的協作關系十分復雜。這在一定程度上增加了施工組織計劃以及協調管理等方面的難度。為此,應在施工過程中,強化集中管理。

(3)基礎埋深度較深。由于高層建筑本身體量較大、高度較高,故此其整體穩定性至關重要。為有效地確保高層建筑穩定性能夠符合規范標準要求,地基基礎的埋深度應不小于建筑實際高度的1/12,若采用的是樁基礎結構,除應不小于建筑高度的1/15外,還應有至少一層的地下室結構。

(4)施工周期長。據不完全統計,普通的高層建筑施工周期大約需要2年左右的時間方可完成。而在整個施工過程中,主體結構及裝飾的施工周期是最長的,想要有效地縮短施工周期,可從這兩個方面著手。

(5)施工要求相對較高。在高層建筑當中,一般以鋼筋混凝土為主要結構材料,與之相關的施工技術也隨之成為主要施工技術。而在大部分的高層建筑施工中,采用的基本都是現澆鋼筋混凝土,這就需要對鋼筋連接、模板加工、結構安全以及高性能混凝土等施工技術進行重點研究。同時,建筑消防、裝飾、防水等要求也相對較高,這些都對施工技術提出了更高的要求。

2 高層建筑主要施工技術分析

2.1 高層建筑樁基礎施工技術

灌注樁是目前高層建筑基礎工程施工中常用的一種施工技術,為了有效地提高灌注樁的單樁承載能力,可選用混凝土鉆孔灌注樁。這種類型的灌注樁在施工技術方面有著其他灌注樁無法比擬的優勢,其具有如下優點:可連續一次成樁、污染小、振動低、基本無噪音、可在各種復雜地質條件下順利完成施工、成樁質量良好。

(1)鉆孔灌注樁施工技術控制要點。①施工過程中應嚴格控制成孔及成樁時間。灌注樁的實際承載能在很大程度上受成孔及成樁時間影響,為此在實際施工過程中必須采取相應的措施加強對成孔及成樁時間的控制,如選擇先進的施工工藝、合理選擇施工機具、提高各個工序之間的銜接、改善混凝土灌注方法等等,以最短最快的時間成孔成樁。②泥漿。泥漿在整個鉆孔過程中有起十分重要的作用,其各項指標直接影響鉆孔的效率以及成孔質量,若泥漿的性能較差則會導致樁基承載能力下降,所以必須嚴格控制泥漿配合比,同時還應按照現場實際情況隨時對泥漿性能進行調整,進而使泥漿達到應有的效果,真正起到防止塌孔及懸浮鉆渣的作用。③清孔。造成樁頂沉降的主要原因之一是樁底沉渣的存在,而且沉渣也會在一定程度上影響樁基的極限承載力,因此,必須在施工過程中,做好清孔工作,以此來控制樁底沉渣的厚度。由于高層建筑采用的基本都是大直徑深長灌注樁,所以至少需要進行兩次以上的清孔處理,以此來降低沉渣厚度,確保樁基礎承載能力。④混凝土澆筑。由于鉆孔灌注樁大多采用的是水下澆筑混凝土的方式,從而使得澆筑過程中很容易出現混凝土離析、縮徑,甚至斷樁的情況發生,這對樁基的承載力均會造成一定的影響。為此,必須控制好混凝土澆筑這一重要工序。澆筑過程中應嚴格按照相關規范的要求進行施工,若沒有特殊原因應盡量不要半途中斷,保證澆筑過程一次性完成。

(2)后壓漿施工技術。就鉆孔灌注樁這一施工技術而言,其在實際使用過程中,無可避免地會出現持力層擾動現象,加之孔底沉渣的部分殘留,或多或少地都會使持力層狀況發生改變,同時樁端阻力由于受樁底沉渣的影響很難有效地發揮出其應有的作用。為解決鉆孔灌注樁施工過程中存在的這一問題,可采用后壓漿技術。該施工技術主要是在已完成的鉆孔樁樁底或樁側進行壓漿,這樣能夠有效地改善樁基于土體之間的條件,并且可以膠結同化樁底沉渣,進而達到提高樁基承載力的目的。

2.2 高層建筑地下室大體積混凝土施工技術

目前,在我國大部分高層建筑中均帶有地下室,而地下室工程主要采用的是大體積混凝土施工技術,下面簡要介紹一下地下室大體積混凝土施工技術要點。

(1)澆筑和振搗。①混凝土澆筑。地下室大體積混凝土可采取分層連續澆筑的施工方法進行,在進行澆筑時,應盡可能縮短各層間澆筑的間隔時間,并確保在上一層混凝土達到初凝之前澆筑完成下一層混凝土,這樣能夠有效地降低混凝土裂縫的產生,提高其密實性。需要特別注意的是在高層建筑地下室大體積混凝土施工過程中,嚴禁隨意留有施工縫。②振搗。應在每條澆筑帶上布置最少3條振搗棒,位置可選在澆筑帶的前、中、后這三個部位上,并且要確保前道振搗棒位置處于最底排鋼筋與混凝土的坡腳位置上,這樣可有效地提高混凝土下部的密實性。

(2)混凝土養護。由于大體積混凝土本身具有澆筑量大的特點,并且地下室對混凝土的整體性要求也相對較高,故此必須采取相應的措施加強混凝土養護。由于大體積混凝土在養護過程中會產生出發亮的水化熱現象,這部分水化熱因混凝土體積過大,很難得到及時釋放,這樣則會使混凝土內外形成較大的溫度應力,最終會使混凝土過早的出現裂縫。為防止這種情況的發生,在進行養護時,應盡可能使混凝土保持在適宜的溫度及濕度中,可通過在混凝土表面上鋪蓋塑料薄膜或是草袋等方法,控制混凝土的內外溫差。

(3)后澆帶施工技術。①后澆帶處預應力筋施工。在高層建筑地下室施工中,應重視后澆帶處預應力筋施工,采取各自張拉錨固的施工措施,在跨內的后澆帶處配備預應力筋,并根據實際施工情況,計算所應增加的預應力筋數量。為了防止地下室施工中模板出現積壓問題,應在后澆帶兩側的預應力束張拉錨固后再對其模板進行拆除。此外,在施工中還應運用預應力束分塊錨固的施工技術,避免由于災害性荷載所導致的建筑物結構遭受連續性破壞。②預應力張拉順序。就預應力無梁樓蓋而言,控制預應力張拉順利顯得尤為重要。在高層建筑地下室施工中,預應力鋼筋在張拉時應嚴格遵循短向張應力板帶、長向預應力板帶、短向跨中預應力束、長向跨中預應力束的順序進行張拉。值得注意的是,對于三孔扁管內的預應力筋,其張拉順序應是由中間向后兩側進行,這樣能夠有效降低側向彎曲時由于摩擦所造成的預應力筋損失。③張拉、灌漿施工技術。在高層建筑地下室施工中,為了防止由于局部壓力不足而造成錨墊板后面混凝土出現裂縫現象,應當在混凝土強度達到C35以上時方可張拉。在張拉的過程中,應當采用張拉力與伸長量這兩項參數為張拉的控制變量,對其實施張拉力控制,并采取伸長值進行校對。需注意的是,在實際工程中應當嚴格控制理論伸長值與實際張拉伸長值的偏離范圍,力求降低每端鋼絞線的回縮量。

(4)地下室防水施工技術。這部分是整個高層建筑地下室施工的重點環節,一旦地下室發生滲漏,輕則影響使用功能,重則會破壞建筑結構的整體穩定性,影響其使用壽命。根據高層建筑地下室的防水等級不同,所采取的施工技術也不相同,但在大體上基本都是采用防水材料或鋼筋混凝土結構自防水。若是選擇防水材料進行地下室防水的,應在施工時嚴格控制施工質量,并優選防水材料,如果采用的結構自防水則應采取相應的措施增強其本身防水性能。

3 高層建筑框架結構施工技術

(1)全現澆框架結構的施工技術。該施工技術是框架結構中應用較早也是較為常用的一種施工方法,其特點是結構抗震性能高、整體穩定性強、鋼材用量少。①鋼筋工程施工技術要點。對于超密集區域的鋼筋施工應合理安排鋼筋就位的次序,可采取先放樣再安裝的方式進行;墊塊可采用較為堅硬的花崗石,應在骨架就位前放置好,間距應控制1.0m為宜,并統一墊在箍筋下;由于高層建筑中轉換層的梁截面較大、鋼筋比較密集,從而使得鋼筋本身自重較大,為此梁鋼筋的綁扎應在底模施工完成后進行,并在梁底縱筋位置上鋪設一排鋼筋墊鐵,其間距應以1.5m左右為宜;必須在主筋鋪設完成后,方可進行套箍筋及放吊筋的施工;對于擱架下的橫桿應自上而下按順序逐根拆除,然后在將箍筋與下部鋼筋進行綁扎;梁側模的安裝應在鋼筋綁扎完成并驗收合格后進行;在進行梁柱節點箍筋安裝時,必須按預先確定好的數量及位置進行施工,避免發生不放或漏放的情況;對于較大直徑的鋼筋在進行連接時可采用機械連接技術,但需注意的是采用該技術進行鋼筋連接必須控制好鋼筋接頭的質量,否則會影響整個結構的穩定性;應確保轉換梁上下幾排的鋼筋在綁扎就位后形成垂直的鋼筋間隙,這樣便于混凝土澆筑施工。

(2)鋼結構施工。①鋼柱安裝。在固定好掛藍和扶梯等臨時設施的前提下,在柱基臨時的標高支撐塊上安裝第一節鋼柱。在吊起鋼柱后,與準中心線對準并將腳螺絲固定住,對其垂直度進行校正。在鋼柱兩側設置臨時用的連接板,將其他鋼柱均安裝在下節鋼柱的柱頂,當上下節鋼柱對準后,用螺栓將其固定好。在所有鋼柱全部安裝完畢后,必須對其軸線、垂直度、牛腿面標高等事項進行初次校正,而后再安裝固定螺栓、拆除吊索。需注意,在鋼柱起吊運行的過程中必須防止與其他固定好的構件相接觸,保證吊索具備有效高度。②框架鋼梁安裝。在吊裝鋼筋之前,應仔細檢查牛腿處的標高與柱子間距。通常情況下,根據鋼梁的跨度,將鋼梁翼緣處的某個點作為吊點。為了提高吊裝鋼梁的效率,對于小型鋼梁和次梁應利用多頭吊索的方式一次性完成數根吊裝。但是必須要保證起吊后處于平直狀態,方便安裝,禁止隨意擴孔作為螺栓安裝連接點,且一定保證連接板平整。③垂直度校正。在整個鋼結構框架施工中,垂直度是較為環節之一,必須做好垂直度的校正工作。一般可采用激光經緯儀對標準柱的垂直度進行測定,在測定時若偏差超過實際允許值則必須采取相應的措施對鋼柱進行校正,以確保鋼結構的穩定性。

4 結語

總而言之,在高層建筑建設的過程中,施工質量永遠應放在首位,而確保施工質量的根本之一則是施工技術。現階段,高層建筑越來越多,使用功能也越來越強大,這都對施工技術提出了更高的要求。隨著我國科學技術水平的不斷發展和進步,在未來應多開發一些新的高層建筑施工技術,并在施工過程中多應用一些新材料、新設備、新工藝、新方法,這樣一方面可以有效地提高建筑整體質量,另一方面還能夠不斷提高建筑施工企業的經濟效益,可謂是一舉兩得。

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