建筑業 10 項新技術在濟南長清四館工程的應用

劉 媛，張寒松，孔令海

（1.山東中醫藥大學第二附屬醫院，山東 濟南 250001；2.山東平安建設集團有限公司，山東 濟南 250306）

0 引言

隨著國家經濟建設的迅猛發展，我國建筑業在新技術、新材料、新工藝和新方法的產生與應用方面層出不窮，因而需要從業人員不斷學習、更新、提升以往的專業技術知識，這樣才能跟上時代發展的節奏。住房和城鄉建設部建筑業 10 項新技術（2017 版）充分吸納了近年來工程建設行業實踐積累的創新技術與成果，必須大力推廣應用，這樣才能適應建筑業技術進步與可持續發展的大好局面。

1 工程概況

濟南市長清區四館項目位于濟南市長清區賓谷街以南，清河街以北，蓮臺山路以東，規劃路以西?？偨ㄖ娣e約 5.77 萬 m2，其中地上建筑面積 4.41 萬 m2，包括文化館、圖書館、檔案館、博物館、劇院、青少年活動中心，地下建筑面積 1.37 萬 m2，主要功能為車庫和設備用房等。工程總投資約 4 億元，建成后將成為濟南市長清區集教育、文化、休閑、娛樂為一體的地標性大型公共建筑，項目建設之初便確立了山東省建筑業新技術應用示范工程的目標，建成后將成為濟南西部城區一道靚麗的風景線。

2 住建部 10 項新技術應用項目

為適應當前建筑業新技術迅猛發展的形勢，加快推廣應用促進建筑業結構升級和可持續發展的共性與關鍵技術，引導企業采用先進適用、成熟可靠的新技術，提高工程科技含量，保證工程質量和安全生產，自 2017 年起，住房和城鄉建設部工程質量安全監管司組織國內建筑行業百余位專家，對《建筑業 10 項新技術（2010）》進行了全面修訂，并于 2017 年 10 月 25 日下發了《關于做好〈建筑業10項新技術（2017）〉推廣應用的通知》。本文以濟南市長清區四館工程為例，將該工程應用的 10 項新技術內容做了簡明闡述，旨在為推動建筑業技術水平升級做出積極貢獻。

2.1 混凝土樁復合地基技術應用

本項目由于建筑物占地面積大，加之為連體建筑群，東西方向總長 126 m，南北方向總長 118 m。在此區域內共計施工 PHC 管樁 1 039 根，通過在基底和樁頂之間設置 250 mm 厚的褥墊層，保證樁、土共同承擔上部荷載，使樁、樁間土和褥墊層一起構成復合地基。

為防止建成后建筑物產生不均勻沉降，應用了物聯網、BIM 技術對管樁的定位及施工過程進行了施工仿真精細分析與演示。在實際施工過程中，由于場地內有深厚填石層，對超長樁垂直度控制有較大難度，經試樁試驗，采用了特制的大角度十字錐形鋼樁頭，提高了管樁在碎石層的穿越能力，加快了施工速度。同時配備兩臺經緯儀正交觀測校正，用水準尺隨時測量樁體垂直度和樁端面水平度，從而確保了樁基子分項工程的順利施工。

2.2 高強高性能混凝土技術

本工程混凝土強度有 C30、C40、C45 三種等級，施工中全部采用預拌商品混凝土，并摻加高效防裂抗滲外加劑，共計 1 230 t。應用部位為基礎、梁、柱、墻、板等，合計澆筑方量約計 34 000 m3。

因混凝土澆筑體量大，為確保預拌混凝土的供應和質量，選擇了 3 家高質量攪拌站供應。在施工現場組織 5 臺輸送泵，其中 1 臺為備用。在混凝土工程施工前，為確保混凝土的和易性和可泵性，分別要求各攪拌站及有資質的第三方檢測公司實驗室選用不同摻量的外加劑做統一配合比設計，而后會同建設單位及監理單位從中選擇一組最優配合比用于混凝土施工，從而確?；炷恋臐仓|量。

2.3 混凝土裂縫控制技術

本工程地下結構超長，為控制結構裂縫，在材料選擇、施工工藝等多個環節進行了精心控制，實踐表明選擇抗裂性較好的混凝土是控制裂縫的重要途徑。具體采取措施如下所述。

在原材料選擇方面，采用符合現行國家標準的普通硅酸鹽水泥，水泥比表面積＜350 m2/kg，水泥堿含量＜0.6 %，采用多級級配粗骨料，堆積密度＞1 500 kg/m3，采用聚羧酸系高性能減水劑，摻加粉煤灰礦物摻合料，使用 Ⅱ 級粉煤灰及微珠，微珠性能具有滾珠效應，顯著降低水泥剪切應力，降低混凝土塑性黏度。在摻量 8 %～15 % 時，混凝土黏度降低 30 %～60 %，相同塌落度或擴展度條件下，添加微珠的混凝土塑性黏度明顯降低。

在超長結構施工前首先進行溫度應力驗算，包括澆筑體的入模溫度、收縮力等，確定施工階段混凝土澆筑體的溫度峰值、內外溫差、降溫速率等，制定相應溫控技術措施及養護方案，合理劃分留置后澆帶。

本工程混凝土在澆筑期間，為防止失水過快，采取了適當的擋風措施，同時對混凝土表面采用塑料薄膜覆蓋及時養護，以避免水分蒸發過快，導致開裂，確保了施工質量。

2.4 熱軋高強鋼筋技術

本工程使用國家鋼筋標準 GB 1499.2－2018《鋼筋混凝土用鋼第 I 部分：熱軌帶肋鋼筋》中規定的熱軋帶肋鋼筋 790 t，屈服強度為 400 MPa，能顯著提高結構構件的受力性能，從而減少鋼筋用量，提高配筋效率。通過應用高強鋼筋，經綜合造價分析，平均減少鋼筋用量約 11 %～17 %，節材效果顯著，按大型公共框架體系節約鋼筋用量，換算成經濟效益比對，可節約造價 28～42 元/m2，經濟效益顯著。

2.5 銷鍵型腳手架及支撐架

本工程青少年活動中心采用了銷鍵型輕型腳手架，搭設面積 2 000 m2，該輕型腳手架的立桿為Φ48×3.2焊管制成，每隔 0.48 m 焊有一個槽鍵連接座，橫桿為Φ48×2.5，斜桿為Φ42×2.5 焊管制成。

銷鍵型鋼管腳手架支撐架施工前要進行受力分析計算，編制切實可行的專項安全施工方案，以保證架體的穩固。

該腳手架適應性強、安全可靠、搭設效率高，腳手架所用管材便于倉儲、運輸與堆放管理。

銷鍵型鋼管腳手架支撐由于接頭傳力可靠，立桿與立桿的連接為同桿件插承，桿件受力合理，不易失穩，綠色環保，節約材料，安全可靠，經濟效益顯著。

2.6 組合鋁合金模板施工技術

本工程施工過程中應用了鋁合金模板。該模板強度高、自重輕、施工成品精度高、拼縫少、單塊幅面大、連接簡便、周轉利用率高，且回收價值大，具有較高的綜合經濟效益。應用該項技術，成型的混凝土表面滿足了施工規范要求，澆筑成型的混凝土觀感質量有了可靠保證。

2.7 鋼及混凝土組合技術應用

地下車庫應用鋼混凝土梁與鋼混凝土柱，鋼構件為十字型鋼柱，梁鋼結構構件為工字鋼梁，材質為 Q345B，組合梁高跨比小且承載力高，型鋼混凝土柱的采用顯著減小了柱的截面尺寸，提高了承載力，剛度大且抗震性好。型鋼混凝土鋼柱、鋼梁均外包鋼筋混凝土共同承擔受力，因而受力良好且施工速度快，該項施工關鍵技術是采用合理的免振搗混凝土，從而確保梁柱混凝土的密實性，鋼骨混凝土除鋼結構優點外還具備混凝土結構的優點，同時結構具有良好的防火性能。

2.8 夾心保溫墻板技術

本工程建筑內隔墻采用預制夾心隔墻板，在工程主體結構施工中，在驗收合格的結構層，可提前進行吊裝，省去了傳統建筑中砌筑作業；同時由于預制構件在工廠預制成型，外觀清水質量良好，省去了抹灰層，大大提高了施工效率，使建筑物內可利用面積得以適當增加；同時隔音保溫效果良好且防火，由于質量可靠，提高了墻板的使用壽命，相應降低了墻體維護費用［1，2］。

2.9 裝配式混凝土結構建筑信息模型應用技術

本工程局部結構應用的水平構件有：工廠預制加工生產的鋼筋桁架疊合樓板、梁、樓梯；豎向構件有：預制柱。

在應用階段應用 BIM 技術進行了可視化設計，應用信息化三維技術提高了設計準確度，尤其對各類管線的布設與碰撞問題提前進行了優化處理。

在構件生產階段應用二維碼，將構件全過程生產狀況信息有效地采集錄入到二維碼中，從而對工廠化生產的預制構件實現了設計、生產、運輸、施工安裝、后期維護的信息共享與交流。

2.10 應用 BIM 管線綜合技術

本工程是大型公建類項目，機電管線眾多，有強電、弱電、給排水、采暖、通風、消防等，如相關專業配合不當，將使地下車庫管線布設不僅不美觀，而且將降低空間使用率，導致地下車庫凈高降低。本工程應用 BIM 智能化管理技術，在施工前期就對建筑、結構、電氣、暖通、消防等專業進行了模型分析預處理，對各專業圖紙進行了模擬碰撞檢查，既滿足了各專業的圖紙規范要求，同時又使地下管線的排布科學美觀，避免了實際施工中因圖紙矛盾造成的返工，節約了工程造價，提高了施工速度。

對施工作業班組，利用 BIM 模型，通過 BIM 技術的智能化、可視化、參數化等特性，對多種施工工藝方案的可實施性進行了比較，最終確定了最佳施工方案，使各班組對圖紙設計意圖的理解及安裝作業次序做到了胸有成竹，避免了因誤讀圖紙導致的施工差錯。

由于圖紙制作、處理、審核均在現場，使與機電工程安裝有關的建設、監理、總包、勞務分包的管理及施工人員，均可通過相關各專業圖紙進行及時調整，準確把握圖紙變更狀況，精準施工，確保工程的施工質量，降低成本造價。

2.11 工業化成品支吊架技術

在地下車庫施工中，首先經由 BIM 模型確認無誤的機電管線排布圖，快速從圖庫中選出成品支吊架組件，并經強度復核計算，在工廠制作出符合工程實際應用的裝配式組合吊架；其次，在施工安裝場地，應用汽車吊、塔吊等大型機械化設備，直接實現了預制構件的現場吊裝，實時測量提高安裝精度，降低安全風險隱患，從而實現了工地綠色、環保、節能的目的［3，4］。

2.12 綠色施工技術

1）環境保護。在工地大門口顯著位置設置六板二圖，在工地圍擋頂部設置降塵噴霧裝置，現場場地進行硬化處理，專人灑水降塵，長期堆土覆蓋密目安全網。土方車輛車廂采用全密閉方式運輸，大門口處設置專用洗車臺，輪胎及車輛清潔后方可上路行駛。

塔吊大臂處增設噴霧裝置，垃圾分類放置，樓層內設置環?？梢苿訋?，固定廁所設置化糞池，定期清理，設置噪聲監測點，配備常規醫務室，現場垃圾進行有效分類，易產生揚塵污染的水泥與干粉砂漿儲存方式應用罐裝，并在附近高設架設防塵霧炮，確保了揚塵的控制。

2）節材與材料資源利用。通過鋼筋專用軟件進行優化鋼筋下料，最大限度利用定尺鋼筋，利用鋼筋下腳料制作模板定位筋、馬蹬筋，利用木材邊角廢料制作踢腳板、平面洞口防護等。剩余混凝土制作砌體混凝土木磚；安全防護設施采用定型化、工具化、標準化圍欄。

3）節水與水資源利用?，F場設置雨水回收池，對基坑降水及雨水加以利用，主要用于綠化用水、防塵降塵、沖灑路面、清洗車輛，廁所內沖刷采用專用節水型器具，做到節約用水。

4）節能與能源利用。對主要耗能設備進行改造及更新，建立設備維護檔案，定期檢查，材料購買按就近、優質、低價的原則進行采購。現場用電按辦公區、施工區分別計量。在工人生活區屋面采用平板式太陽能熱水器，通往施工現場的主干道均采用太陽能路燈進行照明，辦公區域及工人宿舍節能燈具的使用率均達到了 100 %。

5）節地與土地資源保護。合理布置施工現場，充分利用原有建筑物進行了合理利用，減少臨設建設面積，最大限度地減少竣工拆除浪費，合理利用土地資源［5，6］。

2.13 高性能外墻保溫技術

本工程外墻保溫應用石墨聚苯乙烯板，面積約 9 600 m2。該產品是通過應用化學工藝，經科學改良形成的新型外墻保溫產品，其優點是導熱系數更低、防火性能更高。

該外墻外保溫技術體系是由膠黏劑、石墨聚苯乙烯板、錨栓、抹面膠漿、耐堿玻纖網格布、飾面層等組成。主要施工工藝如下：建筑物基層清理浮漿→石墨聚苯乙烯板刷界面劑處理→施工面石墨聚苯乙烯板點框法布膠粘貼→抹面膠漿批涂→第一道玻纖網布鋪設抹面→錨栓固定→5～7 mm 保溫砂漿找平→第二道玻纖網鋪設抹面→細部節點變形縫、門窗洞口、保溫端口→線條構造設置。

2.14 基于物聯網的勞務信息管理技術

本工程應用該項技術，對進入施工現場的勞務作業人員，利用高效綜合的信息化技術進行管理，主要體現在以下方面：實名制考勤管理、現場安全防護用品應用教育管理、現場違章作業視頻監控管理、工資發放監管、后勤保障等方面，輔助提升了政府相關主管部門對勞務用工監管效率，有效化解了勞務工資糾紛，有效保障了企業和勞務工人的權益。

作業人員進入施工現場時，通過道閘進行人臉識別，對其他進入施工現場的人員進行登記管理，管理及作業人員信息與公司人力資源管理平臺進行對接，及時準確反映出勤率。由于有準確的考勤記錄，月底在結算人員工資時，確保無糾紛，實現了對工地現場的精細化管理。

通過安全帽上的智能定位蜂鳴器，對工人進入危險區域能及時預警并反饋給現場管理人員進行實時監督，有效地防止了人身傷害事故的發生。實踐表明，應用該項技術使企業的安全生產事故率得以大幅降低，無重大安全事故發生，維護了企業的經濟效益與社會形象。

2.15 深基坑施工監測技術

深基坑工程屬于危大工程，由于基坑邊坡失穩，導致護坡塌方的事故頻發，因此在施工過程中必須進行有效監測，以確保施工環境及周邊環境安全。

本工程基坑深度 6.8 m，由于基坑較深，為確保安全，采用自動化監測技術，實現自動且實時地數據采集、傳輸，一旦出現監控數據異常，管理人員的電腦及手機能及時進行報警，提高了風險防范處理能力，確保基坑安全。

本工程實時監測的內容有：墻體水平位移的監測、地下水位變化的監測、土釘軸力數據變化情況的監測、基坑周邊地表沉降數據監測、建筑物沉降數據監測。在以往施工中，基坑邊坡監測方法通常為項目部技術人員在現場用儀器采集數據，再經過人工換算形成報表，而后分析基坑穩定情況，效率低且存在邊坡失穩風險，利用自動化監測系統替代人工測量后，通過安裝在相關部位的檢測設備實現了數據實時采集，頻次快、時效性高、數據真實可靠，有效地防控了基坑失穩事故的發生。

2.16 綠色施工實時監測技術

1）安裝揚塵監測系統，實現實時監控，對工程現場 PM2.5、PM10、風速、風向、噪音數值實現了同步傳送，不僅省時省力，同時實現了對工地現場的高效率管控。

2）視頻探頭全面覆蓋施工現場各個角落區域，尤其對高大模板的支設質量、鋼筋綁扎、混凝土澆筑與養護進行有效監測管理，確保了工程質量。每天完整記錄了施工現場的質量、安全、進度情況，及時掌握施工現場的第一手資料，及時糾偏，確保了工期。

3）通過對進出施工現場的人員、車輛、存土覆蓋、材料堆放、大型機械運行等實時監控，確?，F場安全文明施工有序進行。

4）通過對現場及宿舍區所用水電、空調的定時自動化管理和云端控制，避免了能源浪費，實現了精細化管理。

2.17 基于 BIM 的現場施工管理信息技術

本工程應用 BIM 技術，進行了施工方案的優化管理，具體位置通過 BIM 三維模型建模，針對重要的鋼結構構件施工連接節點，采取了補焊加勁肋的形式進行節點加強，并通過 BIM 建模及有限元分析法計算驗證節點受力情況，確保受力可靠。

1）質量管理。利用 BIM 技術，直觀地向施工作業班組進行了可視化技術交底。質量檢查人員在日常巡視檢查過程中，如發現質量問題后可及時通過手機拍攝照片，利用廣聯達 BIM5D 平臺將問題推送給相關責任人，進行整改后再拍照留存。通過 PC 端模型視圖追蹤功能，打印質量、安全整改通知單，分析梳理質量問題發生及整改過程，有針對性地采取防范措施，提高工程質量。

2）進度管理。對于不同的流水施工段，按相關工序詳細劃分，例如：土方開挖、鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑工序，落實到相關的現場負責人手機端，將現場實際施工進度及時回傳，利用平臺自動比對實際進度與計劃進度的偏差，采取措施調整現場施工進度計劃，提高項目管理效率。

3）構件運輸管理。在 BIM 模型中，每個鋼構件及預制構件都設有獨立的二維碼，包含構件名稱、材質、尺寸、位置、施工工藝等信息。利用物聯網、大數據、BIM 技術，實現了構件廠家從制作、運輸到安裝的全過程管理。

4）施工安全管理系統。利用信息平臺，安全人員每天將巡查現場發現的安全隱患，及時拍照上傳，由項目經理指定相關管理人員及時落實整改。同時平臺有安全資料云庫，便于管理人員隨時查閱學習安全規范和政府主管部門、公司相關安全規定。

定期利用無人機拍攝施工現場全貌，通過現場全景照片及時掌握現場安全文明管理現狀及施工進度，從而減輕現場管理人員的工作強度，對施工管理起到輔助監督作用，公司管理人員也可通過平臺網頁端或二維碼掃描 VR 實時查看工地最新動態與項目信息。

5）智慧工地的實施。基于該平臺，可實現會議紀要、工程變更與簽證、工程旬、月、季報等重要文檔的留存、網上審批、流轉，實現無紙化辦公，提高遠程辦公效率。

基于 BIM 技術的信息化管理模式是未來建筑業發展的必然趨勢和方向，通過有效的信息上傳下達，實現了遠程化施工管理的目標。

在本項目中，由于應用了 BIM 技術，不但提高了施工效率和施工質量，有效地防范了施工安全風險，從而提高了工程效益，實現了綠色施工科技管理的目的。

濟南市長清區四館工程成功應用建筑業 10 項新技術，收到了顯著的經濟效益和社會效益，各項經濟指標都創出了公司歷史上的最好成績，施工速度大大加快，為評選省、市精品工程打下了堅實的基礎。新技術在濟南市長清區四館工程的應用，經測算節約了工程成本造價達 280 萬元，并為企業贏得了良好的社會信譽。建筑業 10 項新技術的實施對全公司整體施工技術的進步起到了先導輻射作用，帶動了一大批工程采用了新技術、新工藝，使公司施工技術水平得到了整體提高。本工程在實踐過程中，完成了施工技術研究兩項，總結了 5 項先進的施工工法，編制了實用新型專利 3 項，提高了企業的科技含量，該工程從開工到竣工驗收僅用 14 個月的時間，圓滿地完成了施工任務，工程質量經濟南市質量監督站核驗為優良工程。

3 結語

本文通過對大型公共建筑的施工實踐，注重新技術、新材料、新工藝的結合，應用總承包管理的施工優勢，引入了智慧化管理技術，尤其在樁基施工、外墻保溫、綠色施工等方面，突出了綠色建造、裝配式、BIM 信息化應用等內容，強調了技術的可靠性與先進性，但在新技術的全面綜合應用方面還有待深入探索與研究，為今后類似的工程施工提供有益的借鑒意義。Q