谈高层建筑施工技术

陈和平

摘要:近年来,随着我国经济水平的不断提高以及城市化建设进程的不断加快,各类建筑工程随之增多,其中又以高层建筑所占的比例较大。由于高层建筑本身占地面积较小、使用功能齐全,现已成为建筑工程中的重点建设项目之一。然而,高层建筑体量大、施工周期长、分项工程多、高空作业量大,这都对高层建筑的施工技术提出了较高的要求。为了确保高层建筑的整体质量,必须对其各方面的施工技术予以重视。基于此点,本文首先对高层建筑及其施工技术特点,并在此基础上对高层建筑主要施工技术进行了系统详细的分析。

关键词:高层建筑施工技术施工质量混凝土施工钢筋施工

中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0032-02

我国虽然幅员辽阔、地大物博,但随着近些年社会的不断发展及城市建设速度的不断加快,可用的建筑用地越来越少。为此,不少建筑开发商都将开发的重点放到了高层建筑上。这是因为高层建筑本身占地面积小,楼层多容量大,十分符合当前社会发展及城市建设的需要。在高层建筑不断增多的同时,人们也开始越来越多地关注其工程质量,而在整个高层建筑的建设过程中,施工技术是控制质量的关键因素之一。借此,本文就高层建筑施工技术进行研究探讨。

1 高层建筑及其施工技术特点

1.1 高层建筑简介

高层建筑主要是指建筑本身的高度或层数超过一定的范围,这类建筑均被称之为高层建筑。对于高层建筑的界定各国均有着不同的标准,如美国将7层或是24.6m以上的建筑称为高层建筑,英国则是将高度≥24.3m的建筑称为高层建筑。中国在2005年时对高层建筑做出规定,即10层以上的住宅建筑或是高度超过24m的其他类型民用建筑均为高层建筑。可以说高层建筑是一个城市发展的必然趋势,这是因为当城市的生产及消费发展到某一特定程度时,都会把提高建筑的层数作为建设重点。根据大量的实践经验证明高层建筑能够带来较为明显的社会效益和经济效益,这主要是由高层建筑自身的特点决定的。高层建筑具有如下特点:其一,可以使人口集中,并以建筑内部的横向及竖向交通缩短各个部门间的联系距离,进而达到提高工作效率的目的;其二,有效地缩小了建筑占地面积,使其在城市中心选址变为可能;其三,可使市政建设投资大幅减少,经济效益良好。

1.2 高层建筑施工技术特点

(1)高空作业多。这一施工特点主要是由高层建筑本身的特点决定的。由于高层建筑楼高层多,从而使得垂直运输工作量相对较大。高空作业需要处理大量的建筑材料、机具设备以及人员运输等工作,施工过程中应注意该环节的安全问题,避免引起不必要的安全事故。

(2)工程量大。由于高层建筑的工程总量较大,分项工程项目较多,从而形成了多单位、多工种共同作业的局面,尤其是一些较为复杂且大型的高层建筑,一般都是设计、准备、施工一并进行,总承包与分包涉及多个单位和部门,彼此之间的协作关系十分复杂。这在一定程度上增加了施工组织计划以及协调管理等方面的难度。为此,应在施工过程中,强化集中管理。

(3)基础埋深度较深。由于高层建筑本身体量较大、高度较高,故此其整体稳定性至关重要。为有效地确保高层建筑稳定性能够符合规范标准要求,地基基础的埋深度应不小于建筑实际高度的1/12,若采用的是桩基础结构,除应不小于建筑高度的1/15外,还应有至少一层的地下室结构。

(4)施工周期长。据不完全统计,普通的高层建筑施工周期大约需要2年左右的时间方可完成。而在整个施工过程中,主体结构及装饰的施工周期是最长的,想要有效地缩短施工周期,可从这两个方面着手。

(5)施工要求相对较高。在高层建筑当中,一般以钢筋混凝土为主要结构材料,与之相关的施工技术也随之成为主要施工技术。而在大部分的高层建筑施工中,采用的基本都是现浇钢筋混凝土,这就需要对钢筋连接、模板加工、结构安全以及高性能混凝土等施工技术进行重点研究。同时,建筑消防、装饰、防水等要求也相对较高,这些都对施工技术提出了更高的要求。

2 高层建筑主要施工技术分析

2.1 高层建筑桩基础施工技术

灌注桩是目前高层建筑基础工程施工中常用的一种施工技术,为了有效地提高灌注桩的单桩承载能力,可选用混凝土钻孔灌注桩。这种类型的灌注桩在施工技术方面有着其他灌注桩无法比拟的优势,其具有如下优点:可连续一次成桩、污染小、振动低、基本无噪音、可在各种复杂地质条件下顺利完成施工、成桩质量良好。

(1)钻孔灌注桩施工技术控制要点。①施工过程中应严格控制成孔及成桩时间。灌注桩的实际承载能在很大程度上受成孔及成桩时间影响,为此在实际施工过程中必须采取相应的措施加强对成孔及成桩时间的控制,如选择先进的施工工艺、合理选择施工机具、提高各个工序之间的衔接、改善混凝土灌注方法等等,以最短最快的时间成孔成桩。②泥浆。泥浆在整个钻孔过程中有起十分重要的作用,其各项指标直接影响钻孔的效率以及成孔质量,若泥浆的性能较差则会导致桩基承载能力下降,所以必须严格控制泥浆配合比,同时还应按照现场实际情况随时对泥浆性能进行调整,进而使泥浆达到应有的效果,真正起到防止塌孔及悬浮钻渣的作用。③清孔。造成桩顶沉降的主要原因之一是桩底沉渣的存在,而且沉渣也会在一定程度上影响桩基的极限承载力,因此,必须在施工过程中,做好清孔工作,以此来控制桩底沉渣的厚度。由于高层建筑采用的基本都是大直径深长灌注桩,所以至少需要进行两次以上的清孔处理,以此来降低沉渣厚度,确保桩基础承载能力。④混凝土浇筑。由于钻孔灌注桩大多采用的是水下浇筑混凝土的方式,从而使得浇筑过程中很容易出现混凝土离析、缩径,甚至断桩的情况发生,这对桩基的承载力均会造成一定的影响。为此,必须控制好混凝土浇筑这一重要工序。浇筑过程中应严格按照相关规范的要求进行施工,若没有特殊原因应尽量不要半途中断,保证浇筑过程一次性完成。

(2)后压浆施工技术。就钻孔灌注桩这一施工技术而言,其在实际使用过程中,无可避免地会出现持力层扰动现象,加之孔底沉渣的部分残留,或多或少地都会使持力层状况发生改变,同时桩端阻力由于受桩底沉渣的影响很难有效地发挥出其应有的作用。为解决钻孔灌注桩施工过程中存在的这一问题,可采用后压浆技术。该施工技术主要是在已完成的钻孔桩桩底或桩侧进行压浆,这样能够有效地改善桩基于土体之间的条件,并且可以胶结同化桩底沉渣,进而达到提高桩基承载力的目的。

2.2 高层建筑地下室大体积混凝土施工技术

目前,在我国大部分高层建筑中均带有地下室,而地下室工程主要采用的是大体积混凝土施工技术,下面简要介绍一下地下室大体积混凝土施工技术要点。

(1)浇筑和振捣。①混凝土浇筑。地下室大体积混凝土可采取分层连续浇筑的施工方法进行,在进行浇筑时,应尽可能缩短各层间浇筑的间隔时间,并确保在上一层混凝土达到初凝之前浇筑完成下一层混凝土,这样能够有效地降低混凝土裂缝的产生,提高其密实性。需要特别注意的是在高层建筑地下室大体积混凝土施工过程中,严禁随意留有施工缝。②振捣。应在每条浇筑带上布置最少3条振捣棒,位置可选在浇筑带的前、中、后这三个部位上,并且要确保前道振捣棒位置处于最底排钢筋与混凝土的坡脚位置上,这样可有效地提高混凝土下部的密实性。

(2)混凝土养护。由于大体积混凝土本身具有浇筑量大的特点,并且地下室对混凝土的整体性要求也相对较高,故此必须采取相应的措施加强混凝土养护。由于大体积混凝土在养护过程中会产生出发亮的水化热现象,这部分水化热因混凝土体积过大,很难得到及时释放,这样则会使混凝土内外形成较大的温度应力,最终会使混凝土过早的出现裂缝。为防止这种情况的发生,在进行养护时,应尽可能使混凝土保持在适宜的温度及湿度中,可通过在混凝土表面上铺盖塑料薄膜或是草袋等方法,控制混凝土的内外温差。

(3)后浇带施工技术。①后浇带处预应力筋施工。在高层建筑地下室施工中,应重视后浇带处预应力筋施工,采取各自张拉锚固的施工措施,在跨内的后浇带处配备预应力筋,并根据实际施工情况,计算所应增加的预应力筋数量。为了防止地下室施工中模板出现积压问题,应在后浇带两侧的预应力束张拉锚固后再对其模板进行拆除。此外,在施工中还应运用预应力束分块锚固的施工技术,避免由于灾害性荷载所导致的建筑物结构遭受连续性破坏。②预应力张拉顺序。就预应力无梁楼盖而言,控制预应力张拉顺利显得尤为重要。在高层建筑地下室施工中,预应力钢筋在张拉时应严格遵循短向张应力板带、长向预应力板带、短向跨中预应力束、长向跨中预应力束的顺序进行张拉。值得注意的是,对于三孔扁管内的预应力筋,其张拉顺序应是由中间向后两侧进行,这样能够有效降低侧向弯曲时由于摩擦所造成的预应力筋损失。③张拉、灌浆施工技术。在高层建筑地下室施工中,为了防止由于局部压力不足而造成锚垫板后面混凝土出现裂缝现象,应当在混凝土强度达到C35以上时方可张拉。在张拉的过程中,应当采用张拉力与伸长量这两项参数为张拉的控制变量,对其实施张拉力控制,并采取伸长值进行校对。需注意的是,在实际工程中应当严格控制理论伸长值与实际张拉伸长值的偏离范围,力求降低每端钢绞线的回缩量。

(4)地下室防水施工技术。这部分是整个高层建筑地下室施工的重点环节,一旦地下室发生渗漏,轻则影响使用功能,重则会破坏建筑结构的整体稳定性,影响其使用寿命。根据高层建筑地下室的防水等级不同,所采取的施工技术也不相同,但在大体上基本都是采用防水材料或钢筋混凝土结构自防水。若是选择防水材料进行地下室防水的,应在施工时严格控制施工质量,并优选防水材料,如果采用的结构自防水则应采取相应的措施增强其本身防水性能。

3 高层建筑框架结构施工技术

(1)全现浇框架结构的施工技术。该施工技术是框架结构中应用较早也是较为常用的一种施工方法,其特点是结构抗震性能高、整体稳定性强、钢材用量少。①钢筋工程施工技术要点。对于超密集区域的钢筋施工应合理安排钢筋就位的次序,可采取先放样再安装的方式进行;垫块可采用较为坚硬的花岗石,应在骨架就位前放置好,间距应控制1.0m为宜,并统一垫在箍筋下;由于高层建筑中转换层的梁截面较大、钢筋比较密集,从而使得钢筋本身自重较大,为此梁钢筋的绑扎应在底模施工完成后进行,并在梁底纵筋位置上铺设一排钢筋垫铁,其间距应以1.5m左右为宜;必须在主筋铺设完成后,方可进行套箍筋及放吊筋的施工;对于搁架下的横杆应自上而下按顺序逐根拆除,然后在将箍筋与下部钢筋进行绑扎;梁侧模的安装应在钢筋绑扎完成并验收合格后进行;在进行梁柱节点箍筋安装时,必须按预先确定好的数量及位置进行施工,避免发生不放或漏放的情况;对于较大直径的钢筋在进行连接时可采用机械连接技术,但需注意的是采用该技术进行钢筋连接必须控制好钢筋接头的质量,否则会影响整个结构的稳定性;应确保转换梁上下几排的钢筋在绑扎就位后形成垂直的钢筋间隙,这样便于混凝土浇筑施工。

(2)钢结构施工。①钢柱安装。在固定好挂蓝和扶梯等临时设施的前提下,在柱基临时的标高支撑块上安装第一节钢柱。在吊起钢柱后,与准中心线对准并将脚螺丝固定住,对其垂直度进行校正。在钢柱两侧设置临时用的连接板,将其他钢柱均安装在下节钢柱的柱顶,当上下节钢柱对准后,用螺栓将其固定好。在所有钢柱全部安装完毕后,必须对其轴线、垂直度、牛腿面标高等事项进行初次校正,而后再安装固定螺栓、拆除吊索。需注意,在钢柱起吊运行的过程中必须防止与其他固定好的构件相接触,保证吊索具备有效高度。②框架钢梁安装。在吊装钢筋之前,应仔细检查牛腿处的标高与柱子间距。通常情况下,根据钢梁的跨度,将钢梁翼缘处的某个点作为吊点。为了提高吊装钢梁的效率,对于小型钢梁和次梁应利用多头吊索的方式一次性完成数根吊装。但是必须要保证起吊后处于平直状态,方便安装,禁止随意扩孔作为螺栓安装连接点,且一定保证连接板平整。③垂直度校正。在整个钢结构框架施工中,垂直度是较为环节之一,必须做好垂直度的校正工作。一般可采用激光经纬仪对标准柱的垂直度进行测定,在测定时若偏差超过实际允许值则必须采取相应的措施对钢柱进行校正,以确保钢结构的稳定性。

4 结语

总而言之,在高层建筑建设的过程中,施工质量永远应放在首位,而确保施工质量的根本之一则是施工技术。现阶段,高层建筑越来越多,使用功能也越来越强大,这都对施工技术提出了更高的要求。随着我国科学技术水平的不断发展和进步,在未来应多开发一些新的高层建筑施工技术,并在施工过程中多应用一些新材料、新设备、新工艺、新方法,这样一方面可以有效地提高建筑整体质量,另一方面还能够不断提高建筑施工企业的经济效益,可谓是一举两得。

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