高層建筑工程設(shè)計(jì)與施工管理控制實(shí)例探析

陳 兵

（湖南中大設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410075）

0 引言

建筑工程管理主要是運(yùn)用健全的管理體系和設(shè)備技術(shù)為項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)和建筑質(zhì)量提供保障。目前，一些項(xiàng)目的參建單位多，缺乏有效的信息溝通和協(xié)同機(jī)制，導(dǎo)致工程項(xiàng)目進(jìn)度緩慢，效率低下，在一定程度上加大了建筑工程的管理難度。面對(duì)建筑行業(yè)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，為保障建筑公司工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量并提升企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，提升建筑工程管理水平變得越來(lái)越重要[1]。

基于此，本文結(jié)合山東省日照市某高層建筑項(xiàng)目，從建筑防水、電梯設(shè)計(jì)、鋼筋布置、混凝土裂縫預(yù)防、樁基方案優(yōu)選以及大體積混凝土設(shè)計(jì)與施工六個(gè)方面，詳細(xì)分析了高層建筑工程設(shè)計(jì)與施工管理的控制要點(diǎn)，以期為相關(guān)工程管理人員提供參考和借鑒。

1 工程概況

該高層建筑項(xiàng)目位于山東省日照市，南側(cè)鄰近膠州路，西側(cè)靠近尚德路，北側(cè)為淄博路，東側(cè)為青島路。項(xiàng)目規(guī)劃總占地面積為96936.0m2，其中建設(shè)用地面積為56801.9m2，共包含9棟建筑。其中，超高層辦公樓一棟，地面以上總計(jì)86 層，建筑高度達(dá)到390m，建筑面積為19.48萬(wàn)m2，修建完成后用作辦公酒店，建筑主體為框筒結(jié)構(gòu)。另外，超高層公寓兩棟，其中一棟地面以上總計(jì)73層，建筑高度為248.9m，建筑面積為11.65萬(wàn)m2，修建完成后用作公寓和辦公樓，建筑主體為剪力墻結(jié)構(gòu)；另一棟地面以上總計(jì)39層，建筑高度為139.9m，建筑面積4.28萬(wàn)m2，建筑主體為剪力墻結(jié)構(gòu)。其余6棟均為普通住宅，建筑高度為65.1～99.2m 不等，項(xiàng)目建筑面積約173196.44m2，建筑主體均為剪力墻結(jié)構(gòu)。各樓棟均有地下車庫(kù)，地下車庫(kù)均為框架結(jié)構(gòu)，總共三層，總建筑面積為65980.48m2，建筑高度為11.7m。

2 工程管理的控制要點(diǎn)

結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際情況，從建筑防水、電梯設(shè)計(jì)、鋼筋布置、混凝土裂縫預(yù)防、樁基方案優(yōu)選以及大體積混凝土設(shè)計(jì)與施工六個(gè)方面介紹工程設(shè)計(jì)與施工管理中的控制要點(diǎn)。

2.1 建筑防水

建筑防水是重要的分項(xiàng)工程，特別對(duì)于大型地下室來(lái)說(shuō)，容易發(fā)生多點(diǎn)滲漏的問(wèn)題[2]。因此，需要重點(diǎn)考慮地下防水方式并慎重選擇防水材料。剛性外防水層為摻入特種外加劑的防水砂漿，但大面積防水砂漿容易開(kāi)裂，會(huì)導(dǎo)致外防水失效，并且對(duì)施工的要求較高。剛性外防水難以滿足防水剛?cè)嵯酀?jì)的原則，且施工周期較長(zhǎng)（剛性外防水層需滿足養(yǎng)護(hù)周期）。設(shè)置內(nèi)防水層對(duì)地下室的節(jié)點(diǎn)處理較多，如室內(nèi)隔墻位置等，施工難度較大、周期較長(zhǎng)。相較于外防水層來(lái)說(shuō)，內(nèi)防水層施工方面更沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，并且混凝土密實(shí)劑為專利性材料，增加了工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益更差。

結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目主體部位采用外防水的做法更為有利。外防水層由柔性防水層和混凝土自防水共同組成。柔性外防水卷材大部分采用3+4瀝青防水卷材或1.2厚高分子自粘膠膜防水卷材，施工周期和混凝土質(zhì)量易于控制。由于高分子自粘膠膜防水卷材可以節(jié)省一道細(xì)石混凝土保護(hù)層施工，工期方面還可較少細(xì)石混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，在進(jìn)度上具有較大的優(yōu)勢(shì)，而且造價(jià)上和3+4的瀝青防水卷材施工成本基本持平，綜合以上分析結(jié)果，該工程底板最終采用高分子自粘膠膜防水卷材。另外，該項(xiàng)目中設(shè)計(jì)約有7000多根抗浮錨桿，為避免錨桿對(duì)外防水層的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)采用內(nèi)防內(nèi)排的防水模式，增加剛性外防水層，并在混凝土基礎(chǔ)筏板中添加混凝土密實(shí)劑。

2.2 電梯設(shè)計(jì)

不同時(shí)速電梯安裝成本不同。對(duì)于普通高層住宅來(lái)說(shuō)，電梯設(shè)計(jì)時(shí)速不宜過(guò)高，常規(guī)住宅較多采用時(shí)速1.75m/s和2m/s的電梯。原設(shè)計(jì)考慮采用時(shí)速為2.5m/s的電梯，對(duì)于該住宅建筑來(lái)說(shuō)，電梯時(shí)速過(guò)高，存在一定的浪費(fèi)。另外，安裝2.5m/s 時(shí)速的電梯總體費(fèi)用更高，對(duì)地坑緩沖深度，機(jī)房提升高度要求也更高。對(duì)比2m/s時(shí)速的電梯可知，2.5m/s時(shí)速的電梯地坑緩沖深度需加深300mm，機(jī)房地面抬高1m，屋面造型抬高1m，施工成本明顯增大，施工周期顯著加長(zhǎng)。

對(duì)于多層地下室，則要根據(jù)車位的使用情況考慮是否在地下室層層停靠。減少一層停靠相當(dāng)于減少相應(yīng)樓層的門機(jī)，轎廂鎖，控制面板等，可以工程中減少機(jī)電設(shè)備的投入。現(xiàn)場(chǎng)也可以預(yù)留洞口供后期人員改造加設(shè)停靠站，可以減少前期的機(jī)電設(shè)備投入。

對(duì)于高速電梯，井道最小尺寸過(guò)小則難以滿足轎廂尺寸要求，如果采用定制轎廂則會(huì)增加電梯安裝成本。高速電梯未下到最底層，且相應(yīng)位置如果轎廂與對(duì)重（或平衡重）之下確有空間，還要增加對(duì)重安全鉗，基坑深度也會(huì)相應(yīng)增大，還需要增加層高避免出現(xiàn)地下室凈高不夠的情況。

2.3 鋼筋布置

鋼筋安裝關(guān)系到結(jié)構(gòu)主體的安全性能和抗震性能，也是質(zhì)量檢驗(yàn)的重點(diǎn)。尤其是當(dāng)代建筑施工不斷加快的進(jìn)度，導(dǎo)致個(gè)別建筑成為“樓歪歪”、“樓垮垮”。工程管理過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)控制鋼筋布置，避免出現(xiàn)施工質(zhì)量問(wèn)題。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的梁、柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)相差過(guò)大的情況，應(yīng)增加密目網(wǎng)。密目網(wǎng)隔離位置處鋼筋間距較密，如果處于箍筋加密區(qū)，會(huì)導(dǎo)致隔離不到位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避開(kāi)箍筋加密區(qū)。墻身鋼筋在基礎(chǔ)中的錨固，應(yīng)在錨固段設(shè)置橫向鋼筋，且間距不大于500mm，并不少于兩排。

暗柱邊緣構(gòu)件鋼筋滿足直錨要求時(shí)，可僅將角筋伸至底部進(jìn)行彎錨，且彎錨的鋼筋間距不得大于500mm。柱鋼筋在基礎(chǔ)中錨固，符合小偏壓柱的基礎(chǔ)高度不小于1200mm 以及大偏壓柱的基礎(chǔ)高度不小于1400mm 的情況，可僅將柱四角的縱筋彎錨。設(shè)計(jì)中應(yīng)在錨固段補(bǔ)充點(diǎn)鋼筋，避免施工鋼筋缺失的現(xiàn)象。次梁宜選用直徑20mm以下的鋼筋，否則難以實(shí)現(xiàn)梁的錨固要求[3]。建議邊梁的寬度采用250mm（住宅不宜采用250mm 寬的梁），鋼筋直徑選用16mm 以下的，否則應(yīng)有加強(qiáng)錨固的設(shè)計(jì)說(shuō)明。

2.4 混凝土裂縫預(yù)防

混凝土是一種容易收縮開(kāi)裂的材料，對(duì)溫度、施工方式以及構(gòu)件尺寸等極為敏感。該項(xiàng)目住宅樓澆注完成后地下室存在長(zhǎng)度不一，寬度0.1～1mm的裂縫。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度較短的墻體幾乎未出現(xiàn)裂縫，地下室外墻裂縫間距2～3m 左右，墻長(zhǎng)超過(guò)6m 的墻體普遍出現(xiàn)裂縫。對(duì)施工過(guò)程資料、開(kāi)盤鑒定報(bào)告、養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度報(bào)告以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行分析，建議混凝土施工時(shí)注意以下幾個(gè)方面：

（1）外墻拆模不宜過(guò)早，加強(qiáng)混凝土施水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜過(guò)短；

（2）建議優(yōu)化設(shè)計(jì)荷載，降低未做上部結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；

（3）原材料控制方面盡量降低水泥用量并采用低水化熱水泥；

（4）適當(dāng)控制水灰比，對(duì)泵送高度不高的位置，可減少對(duì)坍落度的要求；

（5）集中力作用處（如主梁搭墻處），設(shè)計(jì)方可考慮增設(shè)框柱或暗柱。

2.5 樁基方案優(yōu)選

高層建筑地基承載力不滿足要求時(shí)，可采用地基處理或樁基礎(chǔ)兩種方案[4]。對(duì)于超高層建筑以及樓體自重較大的建筑，由于地基處理的范圍大、間距密、施工周期長(zhǎng)，通常選擇樁基礎(chǔ)方案。樁基礎(chǔ)的荷載傳遞更直接，基礎(chǔ)筏板的厚度也可不斷優(yōu)化。該工程原設(shè)計(jì)采用1.2m旋挖灌注樁基礎(chǔ)，大部分樁位與承重構(gòu)件通過(guò)筏板連接，樁數(shù)量較多且筏板較厚，配筋量較大，施工成本較高。設(shè)計(jì)方案優(yōu)化過(guò)程中選擇了1.5m大直徑基樁，單樁承載力提高，樁數(shù)量由217根減少為100根，施工周期大大減少。優(yōu)化樁位布置后，筏板厚度也由原來(lái)的2.5m優(yōu)化為2.2m。為確保超高層建筑樁基的可靠性，建議每根樁采用超前鉆，灌注樁入巖深度由1.5m調(diào)整為0.8m，并明確超前鉆深度。樁基礎(chǔ)工程優(yōu)化后，工程造價(jià)極大減少，減少了工程的總體投入。

2.6 大體積混凝土的設(shè)計(jì)與施工

高層建筑地下室底板厚度一般較厚，該工程最厚部位有2.5m，涉及到大體積混凝土的設(shè)計(jì)及施工。大體積混凝土施工過(guò)程控制不好或者采取的措施不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)裂縫，影響混凝土的力學(xué)性能，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)主體安全產(chǎn)生不利影響。表面裂縫一旦產(chǎn)生，還會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能，可能導(dǎo)致地下室出現(xiàn)滲漏等病害[5]，因此大體積混凝土的設(shè)計(jì)和施工非常重要。

設(shè)計(jì)大體積混凝土應(yīng)考慮采用低水化熱水泥，適當(dāng)增加粉煤灰摻入量，降低水泥用量，優(yōu)化混凝土配合比，在滿足強(qiáng)度要求的前提下減少混凝土的絕熱升溫。選定配合比后，可以適當(dāng)增加膨脹劑的量，以減少混凝土的收縮開(kāi)裂。合理設(shè)置主體結(jié)構(gòu)的后澆帶，后澆帶避免設(shè)置在截面變化的位置以及應(yīng)力集中的部位，保證溫度應(yīng)力在施工過(guò)程中及時(shí)消除。

施工過(guò)程中應(yīng)提前規(guī)劃好運(yùn)輸路線，避免高峰期城市擁堵導(dǎo)致混凝土供應(yīng)不連續(xù)。提前做好泵車停靠位置的標(biāo)識(shí)，如在高層地下室頂板設(shè)置泵車點(diǎn)；罐車經(jīng)過(guò)地下室頂板時(shí)，應(yīng)確保施工未完成的地下室頂板安全，必要時(shí)增加臨時(shí)支撐點(diǎn)。

澆筑過(guò)程中需安排備用機(jī)械設(shè)備，防止?jié)仓^(guò)程出現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題導(dǎo)致澆筑中斷的情況。對(duì)選定的配合比進(jìn)行溫度及應(yīng)力場(chǎng)分析，計(jì)算結(jié)果與絕熱升溫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，同商品混凝土攪拌站共同確定降溫和養(yǎng)護(hù)措施。

在大體積混凝土內(nèi)部預(yù)埋一定數(shù)量的冷卻水管，冷卻水管應(yīng)保證暢通不被封堵，并間隔一定距離設(shè)置溫度計(jì)，出現(xiàn)溫度異常的情況須有預(yù)警，隨時(shí)采取降溫措施。澆筑完成后應(yīng)覆蓋混凝土，并進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期結(jié)合絕熱升溫實(shí)驗(yàn)確定，不得少于7d。大體積混凝土的施工涉及到的細(xì)節(jié)較多，應(yīng)在事前有預(yù)案，事后能控制的條件穩(wěn)步進(jìn)行，才能確保施工主體的質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑工程管理涉及到的內(nèi)容較多，管理工作應(yīng)從方案設(shè)計(jì)開(kāi)始，管理人員需對(duì)整個(gè)建設(shè)過(guò)程有清楚的認(rèn)識(shí)。管理時(shí)，對(duì)關(guān)鍵工程需有預(yù)判能力，避免出現(xiàn)重復(fù)變更的情況。對(duì)于重要的施工環(huán)節(jié)應(yīng)做到事前預(yù)控，涉及到技術(shù)問(wèn)題時(shí)應(yīng)從多角度進(jìn)行考慮。總之，對(duì)于高層建筑工程管理應(yīng)對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)控制，提高整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。