科技創效與精益管理助推超高層項目建設高效履約

王 龍 張 鵬 樊 芋 王振宇 朱少東 馬瑞強

(中國建筑土木建設有限公司，北京 100071)

1 研究背景

1.1 社會背景

土地被視為一種有限的可再生資源,隨著社會的發展越發稀少,復合性的功能性建筑成為主導,現代化的超高層摩天大樓是這種密集型的集中體現,使城市具有獨特性并能為城市成員們提供多種多樣的活動,融合城市的社會功能和文化傳統。太原華潤中心北區項目作為山西省太原市超高層建筑的典型代表，正適應了現代化超高層建筑發展趨勢。

1.2 課題背景

依托太原華潤中心北區項目兩棟超高層單體項目，開展科技創新，旨在提升項目人員技術管理能力，通過技術創新創效，同時開展精益管理，基礎管理與創新管理雙管齊下，為超高層建筑施工積累經驗，提供借鑒。

2 創新特點

2.1 鋼結構深化設計-鋼結構與鋼筋連接節點優化

超高層建筑中，通常框架柱為勁性鋼骨混凝土柱形式，通過進行鋼結構普遍存在的鋼筋與鋼結構連接節點的技術難題，通過鋼結構深化設計軟件(tekla)，結合鋼筋下料方式進行鋼結構與鋼筋連接的技術優化，將原有通長筋焊于連接板方式優化為支座負筋焊于連接板形式，大大降低施工難度，且有效保證了鋼筋焊接長度，大大提高了施工容錯率，降低施工難度，加快施工速度，如圖1。

圖1 連接形式調整

2.2 BIM應用技術

BIM技術在基礎應用方面及多算對比應用、下料加工應用、施工措施應用、物資材料管理、移動終端BIM應用、協同管理平臺應用、施工質量BIM應用、施工安全BIM應用等拓展應用方面進行了較為全面的應用，對設計管理及項目管理中的BIM應用進行了價值剖析，降低了施工成本，提升精益管理品質，如圖2。

圖2 BIM效果圖及BIM平面布置圖

施工現場應用，通過場地平面布置的虛擬演示，合理優化現場平面布置，尤其依據場地變化動態調整場地平面布置，最大限度利用現場施工場地，從而達到高效利用，方便使用的目的。

基于BIM的節點應用，將各專業BIM模型進行整合，利用Navisworks軟件進行多專業模型碰撞，找出碰撞點進行修改；將修改完畢的管線反饋給設計，提出設計變更，設計院進行審核。

工程進度管控應用，通過與進度相關聯，模擬工程主體結構施工進度，從而根據施工進度確定勞動力需求計劃、機械租賃(購買)計劃、物資需求計劃，并細化進場時間節點，從多維度對工期進行管控。通過4D模擬施工，多視角的展示，可以更加直觀地展現施工過程，并且可以與實際情況對比，及時進行糾偏，更好地控制施工進度。同時還能根據資源曲線的走勢，判斷材料用量，及時聯系供貨商，保證材料供應。

基于BIM的質量應用，項目對管線的綜合排布進行了優化，排布遵循功能適用、施工方便、美觀規整的原則進行，尤其是針對公寓樓業態，由于設計團隊在設計之初沒有經驗可以借鑒，故而在設計過程中的各專業設計均存在不同程度的缺陷，項目部依托項目BIM小組，首先開展了標準層走廊的管線綜合排布優化，如圖3、圖4。

圖3 走廊管線優化前

圖4 走廊管線優化后

2.3 鋁合金模板應用

通過經濟論證，采用鋁合金模板比傳統輪扣架體+木模板體系針對于標準層較多的結構形式更經濟。

工藝流程：測量放線→剪力墻、梁鋼筋綁扎→墻模板安裝→梁模板安裝→樓板模板安裝→模板驗收→板鋼筋綁扎→鋼筋驗收→澆筑混凝土→拆?！D運至下一層。

使用總結有以下幾個方面。

針對超高層建筑層高較高問題，通過在支撐架體計算過程中增設水平橫桿增強架體穩定性，在抗傾覆驗算時可驗算通過，在墻體模板驗算時，通過加密對拉螺桿孔距增強墻體模板穩定性及剛度。

全鋁合金模板體系，在模板加工廠需要對照模板施工設計圖所的模板及配件清單進行加工，并對各個模板及配件進行標注編號，以便在組裝中安編號進行拼裝。模板出廠前需要對照模板施工設計圖，按照模板編號進行整體試拼裝，將出現的各種問題解決，方便現場的模板施工，保證現場的施工質量及施工進度，提高工作效率。全鋁合金模板按照編號及施工位置分別堆放，便于現場施工人員的操作。對于單塊模板最大尺寸都能實現單人搬運并組裝。模板施工時，施工人員一般只需配備一把錘子即可實現模板的安裝固定，以及后續的拆除工作。模板在拆除后可通過預先設置的周轉孔進行上下層間模板的傳遞，避免了大型施工設備的使用，從而減少模板收集，堆垛，運至落料平臺，周轉，分類等過程，提高現場施工效率。

全鋁合金模板具有標準化、組拼化的特點，故而在深化前必須提前與建設單位及設計單位進行溝通，確定最終版施工圖紙，聲明圖紙中各構件的結構尺寸及位置不可更改，因為全鋁合金模板一旦深化完成，再次變更需重新深化，增加或更換部分模板組件，造成成本增加，工期延長。若提前沒有聲明，則此部分成本可能由我單位承擔，有成本風險。

由于鋁合金模板成型質量高，可達到薄抹灰甚至免抹灰效果，故而為節約成本，在混凝土表面的抹灰厚度可縮減至5mm～8mm，而后砌墻體的抹灰厚度為15mm，在砌體結構與主體結構交界處需鋪貼金屬網防止開裂，為保證抹灰工程施工完成后墻面平整，消除混凝土墻體與砌體結構抹灰厚度差值，在主體結構施工時，需預留企口，以解決砌體結構與主體結構抹灰厚度不同的問題。

鋁模深化過程中還可將砌體結構中尺寸較小的構造柱、抱框柱、過梁等在砌體結構施工過程中不易施工的構件隨主體一次成型，不過須經設計同意(有些部位的砌體結構構件可隨主體一次成型，有些構件設計不建議一次成型，如外窗下墻體)，還要進行成本分析，如圖5。

（三）有利于培養學生良好的學習習慣。英語詞匯的積累是一件需要耐心以及細心的事情，所以這也要求學生在詞匯的積累過程中有一個端正的學習態度。英語學科本身就具有零散的特點，所以在英語詞匯的教學過程中首先教師要引導學生學會對詞匯進行分類，有的單詞在形式上看起來差不多，但是其意思卻差的很多，學生在這樣的學習中就需要擁有細心，并且在詞匯的記憶中擁有耐心，對詞匯的記憶同時還要有恒心。經歷了這樣的學習過程才能有助于學生養成良好的學習習慣，讓學生在獨立思考的過程中鍛煉自己的思維，促進英語的綜合學習。

圖5 組合鋁合金模板成型效果

2.4 第三代集成式爬架應用

針對超高層建筑矩形造型的結構形式，同時無外伸結構及外露構件的特點，同時為解決超高層建筑外防護施工難度大，危險系數高，外架施工質量不易保證，安全隱患大的施工難題，采用第三代集成式爬架。

結合超高層建筑實際施工特點，通過爬架與普通外腳手架經濟對比可知，當懸挑長度超過17層(未考慮工期因素)時，爬架比懸挑腳手架獲得更多經濟效益。

安裝工藝流程：搭設平臺架并做水平調整→鋪設龍骨板→安裝下節導軌、豎龍骨、輔助豎龍骨→加輔助支撐桿及斜拉桿→水平鋼性拉結→安裝第二道龍骨板→安裝第一道安全立網→安裝第一道附墻件并卸荷→安裝中節導軌、豎龍骨、輔助豎龍骨→連續組拼架體直到安裝完2層各組架為止→連續組拼架體直到安裝完3層各組架為止→連續組拼架體直到安裝完4層各組架為止→鋪設電源線→安裝提升設備(進入運行階段)。

使用總結有以下幾個方面。

針對超高層建筑層高較高，爬架設計高度為21m的問題，通過加密設置提升掛座，增強主龍骨鋼材壁厚等措施，保證爬架在安裝工況、提升工況、使用工況、拆除工況等各類工況下均能安全平穩運行，并且通過專項設計，細化節點，重新計算等技術措施，保證使用過程中的安全性能，同時專項方案經過專家論證。

使用過程中，承擔了各類內外部檢查，提升了工地形象，為新技術的推廣奠定了基礎。

架體單元結構根據圖紙及外立面結構特點深化設計。升降采用正掛自倒鏈電動葫蘆升降，安全方面全集成金屬爬架由桁架結構組成，整體剛度較強，作業面設置安全腳手板，與墻體緊密連接，做到了完全封閉，安全系數大大提升；并且全封閉降塵、降噪音，具有極廣的應用前景。

3 主要應對風險

3.1 主要風險因素分析

(1)政策風險 經濟政策風險是本項目在實施階段遇到的最常見的風險，尤其是自2017年初開始，國家環保政策收緊，出臺一系列管控制度，致使項目物資供應受到影響。

(2)管理風險 項目的實施有一定的周期，涉及的環節較多，在這期間如果出現一些人力不可抗拒的意外事件或某個環節出現問題以及宏觀經濟形勢發生較大的變化，項目組織結構、管理方法可能不適應不斷變化的內外環境，將會大大影響項目的進展或收益。

(3)技術風險 超高層寫字樓及公寓項目，施工技術難度大，尤其在混凝土裂縫控制、高強度混凝土應用、型鋼混凝土組合結構、大體積混凝土施工、超厚墻體施工、超高層高結構全鋁合金模板施工、后澆帶封閉施工、LOFT公寓夾層混凝土結構一次成型、幕墻吊籃免配重施工、機械設備的選擇、大宗物資技術參數的選擇等等方面存在技術風險。

(4)經濟風險 本項目為合同形式為總價合同，合同調差面臨巨大風險。

3.2 風險防范和降低風險對策

(1)應對政策風險的對策 及時收集國家各項政策，篩選有效信息，研判最佳方案，合理確定項目實施方案；加強內部管理，提高施工現場管理水平，增強抵御政策風險的能力。

(2)應對管理風險的對策 制定合理高效的組織機構，科學的管理制度，精益管理方法，通過內外部培訓學習，提高項目整體管理水平，全面執行成本管理、創新管理、組織管理，以適應不斷變化的外部環境。

(3)應對技術風險的對策 通過對標同類型項目，汲取先進技術經驗，結合超高層建筑施工實際特點，制定了有針對性的施工方案，通過優化混凝土配合比及優化配筋率，增加抗裂構造鋼筋、采用60d齡期粉煤灰混凝土、BIM技術、復雜梁柱節點模擬及優化、大體積混凝土溫度控制技術、超厚墻體鋁合金模板加固技術、超高層高結構全鋁合金模板施工技術、后澆帶提前封閉施工技術、LOFT公寓夾層混凝土結構一次成型施工技術、幕墻吊籃免配重施工工法等先進技術及部分具有自主知識產權的新技術，減輕項目技術風險。

(4)應對經濟風險的對策 通過收集過程資料，以不可抗力為切入點，充分利用國家環保政策變化、疫情防控政策等突發事件，完善項目索賠資料，通過價差調整及重計量，扭虧為贏，減輕經濟風險。

通過采用一系列新技術，解決施工過程中的重難點，在質量、工期、安全、成本管理中成效顯著，取得了可觀的經濟效益，利用一系列技術措施實現精益管控，取得了良好的管理效益及經濟效益，最終項目超額完成了最初制定的質量、進度、安全、科技目標，積累了超高層建筑施工經驗，激發了新技術應用激情，為后續繼續采用新技術，并在此基礎上創新創效提供了實踐支撐，為后續類似工程的施工提供了借鑒。