超高层建筑施工中的绿色节能技术

中建五局第三建设有限公司 长沙 410004

1 项目背景

湖南地区近年开始出现较多200 m以上的超高层建筑，由中国建筑五局第三建设有限公司总承包施工的长沙保利国际广场B3栋超高层工程是一座典型的超高层结构形式：混合框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构。该项目地理位置显要，在大力推行绿色施工理念和技术的可持续发展大背景下，从湖南地区的地质和现场环境的地域特点出发，在超高层建筑绿色节能施工技术和措施方面开展研究和应用，有着积极的示范意义。

2 应用工程概况

长沙保利国际广场B3栋是一座5A级写字楼和5星级酒店商务楼，位于长沙市天心区湘江路与南湖路交汇处，工程占地面积约28 150 m2，建筑面积约16万 m2，地下3 层，地上50 层，建筑高度235 m，结构形式为混合框架-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构，外墙装饰为玻璃幕墙。

核心筒施工采用全液压自爬模技术，其钢管柱采用高抛自密实混凝土，框架水平结构楼板采用楼承板。主要的大型机械设备为2 台TCR6055内爬式动臂塔吊，以及作为垂直运输设备的变频中速人货电梯[1-3]。

3 施工中的四节一环保主要技术措施

3.1 节材措施

1）因地制宜，就地取材，充分利用属地化材料资源达到85%以上，如钢筋、预拌混凝土、砂石、水泥等全部为本地采购使用，降低了材料运输费用。

2）采取全液压自爬模施工技术，应用于核心筒竖向结构施工，同时采用大钢模板，使材料本身的周转实现了一套到顶，节约了大量木模板和钢管扣件。

3）钢结构构件、建筑门窗均采用工厂化加工，半成品运输至现场进行装配式施工。环梁钢筋在当地钢材市场的车床精工设备上一次加工成型，大大降低了废品率和返工率。

4）现场临时建筑房屋采用周转型彩钢防火板，采用移动节能厕所。

5）内爬塔吊底部采用随塔吊爬升的封闭平台，降低了钢管扣件搭设全封闭平台的材料使用量。

3.2 节水措施

1）在基坑施工阶段即设置雨水回收利用系统，充分收集自然降水用于大门土方外运的车辆冲洗，以及作为生活区厕所的冲厕用水。

2）建筑结构施工阶段利用地下室建立了雨水回收利用系统，竖向作为超高层消防用水，水平作为清扫路面、抑制扬尘的清洁用水和绿化灌溉用水，并形成循环使用系统。

3）施工现场用水和职工生活区的生活办公用水采取有效的节水措施，安装了节水器具，控制施工用水和生活用水流量，指定生产经理和行政主管分别为施工现场和生活区节水责任人，纳入绩效考核。

4）用水分级管理。杜绝回收系统的自然降水作为生活用水，避免水源对人体健康、工程质量以及周围环境产生不良影响。现场混凝土的养护用水为符合要求的自来水独立系统，与生活区的生活用水系统并联。

5）施工现场排污、生活区排污系统经过沉淀处理后进入市政管网排污系统，避免了污水对施工环境及人的二次污染。

3.3 节能措施

1）优先使用国家、行业推荐的节能、高效、环保的施工设备和机具，如选用中速变频人货电梯、消防变频水泵等。

2）施工现场分别设定生产、生活、办公和施工设备的用电控制指标，生活区职工宿舍全部采用低压36 V电压，发放低压充电器，有效控制了高功率电器使用。

3）在超高层建筑施工的大型机械设备等主要资源组织和现场平面布置时，采用爬模系统降低垂直运输对内爬塔吊的依赖使用，提高了内爬塔吊的使用效率，并充分考虑到超高层施工逐步降效的不利影响，分阶段采用5 台中速变频人货电梯，作为超高层垂直运输中的人和货的运输解决方案。

4）施工现场临时设施采用节能、防火材料，墙体、屋面使用隔热性能好的材料，2 层彩钢房安装吊顶，减少夏天空调、冬天取暖设备的使用时间及耗能量。

5）室外照明采用高强度气体放电灯，办公室等场所采用细管荧光灯，生活区采用紧凑型荧光灯。在满足照度的前提下，办公室节能型照明器具功率密度值≤11 W/m2，宿舍≤8 W/m2，仓库照明≤6 W/m2，并全部采用节能灯具，可以节约用电。

3.4 节地措施

1）项目部根据工程施工各阶段特点，编制了各阶段平面布置图，对加工场地、成品或半成品堆场、原材料堆场、施工道路、办公生活设施等占地指标进行了合理安排。在现场狭窄的场地条件下，钢结构另行安排了场外二次堆场。并对场地平面布置实行动态管理，动态更新，尽可能减少废弃地和死角，对于塔吊无法覆盖的盲区则作为机动材料堆场，以提高场地的有效使用率。

2）对深基坑和筏板基础施工方案进行优化及专家论证，减少了土方开挖和回填量，减少临时道路的占地，并优先将永久道路先行施工。

3）临时设施设计时，办公用房和住宿用房应采用可周转的活动板房，施工人员较多时采用2 层布置，并分阶段、分时搭设，尽可能减少对平面占地的占用。

3.5 环境保护

1）基坑施工时，基坑周围设置高1.5 m的安全栏杆，外挂绿色密目网。地上结构施工时，4层以下采用悬挑脚手架，外挂绿色密目网；4层以上采用全液压爬模技术的一体化施工技术平台，全封闭或附加封闭系统。

2）施工现场道路做硬化处理，特别是在桩基施工阶段，现场平面全部做硬化处理，人工挖孔桩施工时同步设置碎石夯实地坪，土方集中堆放。裸露的场地和集中堆放的土方则采用彩条布覆盖、固化或绿化等措施。所有进出场的现场施工道路均做到及时清扫、洒水压尘。

3）施工现场的建筑垃圾按指定场所进行中转堆码，然后按照主管部门要求进行外运处理。生活、办公区设置足够多的大直径垃圾桶，与市政清洁单位签约清洁工每天清理、外运本项目的办公和生活垃圾。

4）施工噪声控制，运输材料的车辆进入施工现场，严禁鸣笛；装卸材料做到轻拿轻放；使用低噪声、低振动的机具；施工场地的强噪声设备安装降噪棚子（图1），降低噪声分贝。

图1 输送泵降噪棚子

5）做好夜间施工安排，降低夜间施工噪声，通过连续测试机械设备夜间施工的分贝值调整大型机械设备使用时段，避免对周边居民的不利影响。

6）施工区混凝土输送泵冲洗水经二次沉淀后，或循环使用或排入市政污水管网；现场厕所污水经化粪池系统处理，可以排入市政污水管网；爬模顶层平台上设移动节能厕所，每天派专人清理，处理至地面厕所；生活区和办公区污水、油污等液态废污通过沉淀处理后再集中排入市政管网。

4 超高层建筑绿色施工技术探索

4.1 基于爬模及内爬塔吊的一体化施工平台技术研究应用

液压自爬升架体是从德国引进的先进提升体系。作为竖向提升模板体系，可整体提升，也可单体提升，爬升稳定性好，操作方便，安全性高，且可节约大量的工时和材料；而且爬升过程中完全抛开了需要塔吊配备的理念，从而大大降低塔吊的负担。

根据超高层建筑特点，本爬模体系集成了布料机、人货电梯、内爬塔吊、安全防护体系等关键技术于一体，形成了超高层核心筒结构的一体化施工平台技术，实现了超高层绿色节能施工的关键技术突破：

1）超高层施工进度的突破。应用一体化施工平台，可实现4 d乃至3 d施工1 层竖向结构的施工进度，减少固定成本支出，节约了大型机械设备等重要资源的投入费用。该项技术的采用较普通支模系统可节约成本300 万，缩短工期约60 d。

2）实现了节能设计及安全施工。一体化施工平台随核心筒进度提升，外围采用密目钢板网，底部封闭采用厚2 mm钢板作为活动翻板，不仅安全且便于操作，同时也节约了大量安全防护材料费用。

3）内爬塔吊底部封闭平台的研究和应用，确保了内爬塔吊底部的立体防护安全，可节约以往需要层层搭设水平防护的材料费用约35 万元。

4.2 超高层建筑固体垃圾下楼的通道技术

超高层建筑在结构施工及装饰装修阶段，在各个楼层将产生大量的建筑垃圾，如何顺利地将该部分固体垃圾在下楼过程中不抛掷、不散落、不扩大污染，是超高层绿色施工的一个重难点。为了将固体垃圾顺利下楼的同时，减少对垂直运输设备的使用，我们设计了一种附着于电梯井的垃圾下楼通道，在通道内设置了弯道缓冲。该技术的采用大大降低了塔吊或人货电梯的使用，提高大型机械设备使用工效。同时有利于集中、快速将建筑垃圾下楼和外运，有利于下楼后的固体垃圾固化、减量化处理。

4.3 利用雨水收集系统转为变频高压消防用水技术

根据实际需要，在首层（或地下室）、中间避难层25层、屋顶分别设置一个消防水池，首层水箱与雨水收集系统相连，采集自然降雨水量，再通过安装变频高压水泵，将水循环输送至系统内的各个水箱以备用。

4.4 超高层楼层施工中的移动厕所节能技术

本工程移动节能厕所在爬模系统上设置2 个装配式可拆除的移动节能厕所。再每隔3 个楼层设置2 个节能厕所。高度超过300 m的超高层建筑，应考虑提前将厕所排污管道随结构层施工进行提前插入安装，采用冲水式厕所，地面设置容器式化粪池，集中外运。

4.5 5A写字楼内隔墙采用轻质隔墙新型墙体材料

原设计该商务楼的写字楼部分和酒店部分的内隔墙采用同等墙体材料，经与设计、业主进行有效沟通，将写字楼部分的内隔墙改为轻质隔墙，不仅减轻了结构自重，减少现场砂浆搅拌使用量，也为办公室二次装修提供了更多的空间。

4.6 大力发展高抛自密实混凝土施工技术及检测技术

B3栋核心筒结构外围有24 根大截面钢管混凝土柱，针对该结构形式及钢管柱内隔板极为密集，最小间距只有20 cm，须采用高抛自密实混凝土施工。如何保证密隔板位置混凝土的密实和检测是最大的难题。为此，我们开展了自密实混凝土的材性和配比研究，应用效果非常理想。由于不需要振捣，混凝土浇筑所需要的时间大大缩短，工人劳动强度大幅度降低；由于没有振捣噪声，改善了工作环境和安全性，最为无缝地契合了绿色施工理念。

与此同时，我们与国内著名高等院校湖南大学合作，采用该大学的一项发明专利对钢管柱自密实混凝土施工质量进行检测，从而弥补了超声波传统检测技术的缺陷和空白，开启了湖南省内超高层建筑钢管混凝土检测技术的先河。

5 结语

目前湖南省已有数个超高层建筑正在施工，未来也将有更多的绿色摩天大楼高高耸立在湖湘大地。长沙保利国际广场B3栋项目已获得“长沙市绿色工地”称号，并已获批省级绿色建筑示范项目，但在进一步推动超高层绿色建筑施工产学研结合上还需加大创新，我们将严格按照《绿色建筑评价标准》和《绿色建筑推广行动方案》，更加积极有效地推进绿色施工的实施，广泛采用建筑业10 项新技术，在“四节一环保”、“以人为本”的“绿色建筑”理念引导下，摸索出适合超高层绿色建筑施工的成套集成技术，为超高层建筑绿色施工提供更多经验[4-7]。