土建工程施工技術在高層建筑中的應用

趙曉偉

摘要：隨著建筑行業的快速發展，城市高層建筑越來越多，相對普通建筑而言，高層建筑的施工方案較為復雜，施工會受到很對因素的制約，且對工程質量的要求較高。特別是土建工程，屬于建筑結構關鍵位置，對建筑的結構穩定性影響極大，而其施工技術是保障施工質量的關鍵。文章結合實際工程案例，全面探討了高層建筑土建工程施工技術。

關鍵詞：高層建筑；連續墻；防水；土建工程

一、工程概況

某高層建筑高28層，地下2層，建筑高度197m，建筑總面積為104206m2，工程平面圖為長方形，長為86m，寬56m。地下2層主要是由鋼筋混凝土做成，地上部分兩側為勁性鋼筋混凝土簡體，中央結構屬鋼結構，于6～10層、24～26層、28～屋面1層位置設置鋼桁架，聯合抗震墻。外墻材料采用金屬玻璃，如圖1所示：

工程由上而下土層為：2m填土、0.6m粉質粘土、5.2m淤泥質粉質粘土、9.2m淤泥質粘土、6.7m粉質粘土、4.1m粉質粘土、3.5m細粉砂。

二、施工難點分析

第一，基坑開挖平均深10.9m，最深處大于16m，因為建筑四周有其他建筑，地下埋有管路，施工時不可對其造成破壞。

第二，施工時緊靠地界紅線，且非常靠近地下1室，導致地下室外墻防水層施工難度較大。

第三，地下室頂板承受的兩側簡體的壓力較大，故在地下室設置了4榀桁架，均長5516m。

第四，建筑混凝土簡體垂直度誤差須控制在10mm以下。但因為建筑帶有很多沒有規則的外伸鋼牛腿，造成模板及腳手架施工具有困難。

三、施工技術分析

（一）深基坑圍護施工

1.圍護結構構成。通過計算，工程人員規劃圍護結構由以下幾個方面構成：

（1）地下連續擋土墻：考慮到工程基坑深度及周邊建筑實例，采用C30混凝土做成地下連續擋土墻結構，長33m、厚1m。

（2）鋼筋混凝土項圈梁、圍檁及支撐：C30混凝土，共三道。將第1道支撐標高控制在最小范圍內，根據地下室及挖土機械特點，確定支撐標高，支撐設計要滿足圍護結構的穩定需要，南北向采用混凝土對撐，周圍采用混凝土邊桁架和角撐。

（3）立柱：材料選擇工程鋼管樁，為省時省工，盡量使用原工程樁進行支撐平面布置。

2.施工技術措施分析。

（1）土體加固：因土抗剪能力小，成槽前，用A700mm水泥土攪拌樁對槽壁兩側進行加固處理，以確保成槽的質量；采用劈裂注漿技術對坑內被動土進行加固處理，提高其抗剪能力。

（2）降水：利用輕型井點降水方法降水2周；采用20m長的噴射井點，對深層土體進行降水，使土體固結，從而使土體抗剪能力得到響應提高。開挖時，地下水降至基坑以下約1m時，施工效果最好。

（3）利用支撐作棧橋：該工程施工場地狹小，僅有一條寬約5m的公用施工道路位于建筑西側。為此，利用第1道支撐南北向的對撐，設計2個施工棧橋，寬12m左右，和公用道路連通，使問題得到解決。未解決基坑出土困難問題，在棧橋完工后，2道棧橋靠近南側各設置1臺QTG260起重機，最后出土量達4000m3/d。

（4）分層開挖：先適量挖建筑四周土體，是土體應力得到一個緩慢的釋放，避免因突然卸載使地下連續墻受力猛增而變形。挖土時，同時卸載立柱樁四周土體，以確保立柱樁周邊土壓力的平衡。

（二）地下室外墻防水層施工

1.施工流程。按照設計要求，需要在地下室外墻迎水面和底板底部設置防水層，并要著重考慮防水層端部、節點及貫穿部位的防水工作。本工程圍護結構與地下室外墻之間供施工人員進行外墻防水層施工地空間十分有限，為此，工程設計人員決定在地下室結構前進行防水層施工。

2.防水層施工。

（1）底板工程樁端防水層施工：先清理工程樁周圍垃圾、雜物，使其表面潔凈平整。涂防水涂膜于樁周圍寬10cm左右的位置，并1層滌綸布環樁粘貼，然后重復均勻涂3～4層涂膜，貼網眼麻片于最后1層涂膜上。

（2）地下室墻體與墊層接縫處防水施工：底板下防水層施工完成后設置FC板保護層。墻體與墊層接縫處，先將涂膜刷在滌綸布上，滌綸布與墻體及墊層防水層搭接，考慮上部結構的沉降，在墻體及墊層陰角處預留一定長度。

（三）地下室預應力混凝土桁架施工

1.預應力混凝土桁架施工。建筑地下1層兩簡體間C、D、E、F軸各有1榀預應力混凝土桁架，其中上弦桿采用后張法施加預應力，每根上弦桿配4束鋼絞線，施加4000kN的有效應力，超張拉103%。采用4根大梁對稱張拉，每根梁內4孔進行對稱對角張拉。施工過程中，張拉時必須保證頂板受力均勻，避免先澆混凝土導致約束受力不均，故先不澆搗桁架豎腹桿和斜腹桿，等到上弦梁板中應力穩定后，再進行豎腹桿、斜腹桿的支模及混凝土澆筑施工，并且混凝土后澆桁架不會容易出現裂縫。在施工過程中，利用排架支撐地下室頂板。

2.監測。應力隨上部結構施工逐漸上升，在到5層時達最高點絕大多是測點預應力在20MPa以上，5層變換就不太明顯了。在連接上部結構第1道鋼桁架后，在2個簡體創造了新的約束，導致應力再次上升，之后就保持平穩了。

（四）高層結構爬升模板體系施工

1.導軌式爬模方案。本工程東西兩座勁性鋼筋混凝土簡體12層以下為矩形，12層以上為品字形，在中間鋼桁架部位各伸出1500mm長H型鋼牛腿，結構是比較特別的，遵照3級工藝流程，需要先吊裝勁性鋼結構，接著安裝混凝土結構，最后吊裝中間純鋼結構，3級流程之間均相差3～6層。利用2臺M440型塔吊進行垂直運輸。為了減小垂直運輸量并保證立體施工安全，采用導軌式爬升腳手架進行簡體施工，結合大模板施工形成導軌式爬模方案，整體提升和單片提升都可以進行。從12層開始設置爬架，直到建成屋頂后再拆除。

2.由爬架改制成導軌式爬模。導軌式爬模實際上是由常規導軌式爬升腳手架改造而成的，在改造設計過程中，為施工滿足，對大模板水平和垂直兩個方向的附加力需要采取對治措施。普通的爬升腳手架架寬900mm，為了使大模板提升方便且保養易行，所以改造爬架為下半部寬1200mm的爬升主體，上半部保留原來的寬900mm的掛模體，搭上下面的爬升主體架，并確保保持約500mm間隙，利于模板清潔保養和鋼筋綁扎工作。為了提高爬模側向剛度，在吊點位置加設之字形橫向斜桿。

3.大模板施工。按照4m和4.5m兩種層高來設計大模板，單塊重1500kg，面積S=6m×4.6m=27.6m2。大模板設計考慮結構最大要求進行，強度、撓度、迭加變形均滿足最大要求。

在地面對大模板進行拼裝，利用塔吊吊在架體上，和架體一同上升。為保養大模板，架體和模板之間留著空隙，塞薄型海綿條于每塊模板下和模板內拼縫內，可使模板不易變形，也確保墻面光潔、規整。檢測顯示，本工程東西簡體的垂直偏差控制在10mm以內。

4、結構轉換層施工技術

高層建筑由于結構下部樓層受力很大，上部受力較小，正常布置時應當是下部剛度大、墻多、柱網密，到上部漸減少墻、柱。因此結構的正常布置與建筑功能之間就產生了矛盾。 為了滿足建筑功能的要求，結構必須以和常規相反的方式進行布置。上部分布置小空間，下部分布置大空間。上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實現這種結構布置，就必須在結構轉換的樓層設置轉換層。這種轉換層廣泛應用于剪力墻結構及框架-剪力墻等結構體系中。通過轉換層上下層間位移角及內力變化情況的分析，可得出影響其抗震性能的主要因素。

結束語

綜上所述，高層建筑工程的施工技術對各個方面都有較為嚴格和縝密的要求和方法。無論是對于工程本身的質量還是對工程的造價控制來說，先進的施工技術都能帶來最大化的期望值。 本工程經過工程人員的驗算分析，提出了正確的施工方案，成功地解決了各種難題，使工程達到了社會效益和經濟效益的雙贏。

參考文獻：

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