探析超高建筑工程施工关键技术发展

【摘要】针对在城市建设与发展中数量越来越多的超高层建筑，对其桩基工程技术、混凝土工程技术、模板工程技术和数字化技术的发展进行深入分析，旨在为超高层建筑工程建设的进一步发展提供参考借鉴。

【关键词】超高层建筑;施工关键技术

在城市化进程速度日益加快的局势下，城市土地资源利用方面的矛盾越来越突出，高层与超高层建筑由此成为解决城市土地资源缺乏问题的重要方法。对于高层与超高层建筑，不同国家提出了不同的概念，目前以美国提出的得到共识，它按照建筑的层数将建筑划分成以下4种类型：第1类建筑为9～16层，建筑高度在50m以内;第2类建筑为17～25层，建筑高度在75m以内;第3类建筑为26～40层，建筑高度在100m以内;第4类建筑为超高层建筑，其层数超过40层，建筑高度在100m以上。对于超高层建筑，其施工关键技术有别于其他类型的建筑，这些施工关键技术的发展，在很大程度上决定了超高层建筑的未来建设与发展。

1、桩基工程技术

桩基在超高层建筑中为主要基础类型，保证桩基质量是确保建筑安全与使用效果的重点所在。在超高层建筑不断发展的进程中，桩基施工技术同样得到一定程度的发展。就目前来看，在超高层建筑工程中常用桩基类型包括：灌注桩、钢管桩与预制桩。

（1）预制桩（图1）主要有方桩与管桩两种类型，承载力较高，而且耐久性良好，具有施工成本相对较低，施工质量容易控制和工期较短等优势，在当前的超高层建筑中得到了广泛的应用。通过对预制桩的合理应用，能极大的加快施工效率并保证施工质量，使工程获得显著的经济效益。然而这种类型的桩基也存在一定缺陷，比如挤土效应相对较大和承载力有限等，目前主要应用于环境相对宽松，且对承载力要求不高的情况中[1]。

（2）钢管桩如图2所示，具有承载力较大、工期短和质量容易控制等优势，通过大量的实践与研究，目前已经形成了针对钢管桩的成套施工技术，通过对这些施工技术的应用，能大幅减少对周围环境造成的不利影响，然而这种桩基类型也存在一定的缺陷，比如成本相对较高，和施工中容易产生噪音，这些缺陷的存在，在一定程度上限制了其发展。

（3）灌注桩对地层有较高的适应性，而且施工投入相对较少，成本较低，能形成较大的承载力，对环境也不会造成太大的影响，正十分广泛的应用于高层及超高层建筑，如图3所示。另外在钻孔灌注桩基础上进行后注浆，能进一步提高桩基质量与可靠性，对桩身承载环境予以有效改善，进而大幅提高桩基承载力。

2、混凝土工程技术

对于超高层建筑，其基础底板是主要受力结构之一，对耐久性与整体性均提出了很高的要求，在通常情况下需要一次性完成整体浇筑，采用相应的施工工艺。然而由于基础底板是典型的大体积混凝土，所以在施工中可能出现裂缝的问题，温度控制始终是大体积混凝土施工的关键问题，需在今后的发展过程中，将其作为主要问题来解决。目前通过对大体积混凝土施工质量有关的各方面因素的分析和实践，包括混凝土配合比、外加剂添加、水化热、混凝土搅拌、初凝与终凝时间等，提出了能有效降低水化热并减小收缩的成套技术，从根本上解决裂缝控制与温度控制等方面的难题，在实际的工程应用中取得了明显的成效。以某超高层建筑工程为例，引入了由日本研发生产的设备，其基础底板的混凝土浇筑量达到了5500m3，板厚为2.0m，采用分层的方法进行浇筑，共分成4层，每层500mm厚，通过分层浇筑，有效控制了裂缝的产生[2]。

3、模板工程技术

对于超高层建筑，其模板工程技术的发展，以液压爬模为核心代表。液压爬模实际上是一种采用液压千斤顶作为主要动力方式的模板施工装备，它具有安装与使用灵活，且提升控制精准等优势，目前已经广泛应用于超高层建筑。国外的一些发达国家针对液压爬模的研究起步较早，在70年代末期，德国首次提出液压爬模技术，之后奥地利等国也相继进行了液压爬模技术的分析和研究。液压爬模系统的设计不仅科学合理，而且对不同的结构都有很强的适应性，能大幅减少人员的劳动量，加快实际施工效率，现阶段国外大部分超高层建筑建设都利用液压爬模技术。在我国，对液压爬模技术进行的研究起步较晚，在80年代才开始对国外已经达到比较先进的液压爬模技术进行分析，但通过不断的自主研发，提出了符合我国基本国情的液压爬模技术方法，并在很多超高层建筑工程实际中得到应用，验证了液压爬模技术的合理性与有效性。在90年代之后，基于科技的快速发展，我国的液压爬模技术得到了进一步的改进，比如将液压油缸作为爬模系统的动力，使液压爬模技术可以在任何高度不超过200m的超高层建筑中得到应用[3]。

4、数字化技术

数字化技术为新兴技术，无论是我国还是国外，都对这项技术给予了高度重视，他和工程建设领域之间的融合，使建筑领域得到了全面的改变，也给建筑领域创造出很大的效益，能提高整个工程建设的质量。

以某超高层建筑工程为例，围绕數字化技术进行大量创新分析和研究，取得了很多创新性成果，建立了以数字化技术为中心的超高层建筑施工体系，对信息化技术和模型参数化技术进行整合应用，实现了对建筑的绿色建造与虚拟仿真，使建筑工程的设计、加工制作与施工管理均实现一体化，充分体现出数字化管理具有的作用与功能。

（1）工程建设期间，研究得出并广泛应用了不同的数字化加工手段，实现了对传统加工方式的根本改变，极大的提高了工程的建造技术水平[4]。

（2）采用“直接面向于绿色施工的成套施工技术”，可以对原本十分复杂的方案实施模拟分析与仿真，进而实现对施工方案的全面优化，使整个施工过程都得到有效的管理。

（3）采用建筑施工全过程动态跟踪与检测技术，对不同方案对应的效果实施动态跟踪和评价，以此为方案的优选和可靠实施奠定良好的基础。

（4）建立绿色施工虚拟平台，并开发不同的平台软件，包括深基坑变形控制和预警、超长构件安装施工姿态演示与控制等，对整个施工过程进行严格的控制与管理。

（5）此外还研发出专门的机器人，对复杂的钢结构实施数字化加工，以3D模型为基础，借助BIM平台对所有建筑信息进行整合，使从设计到施工的所有数据均实现无缝对接，同时借助数字化系统对机器人进行操控，使其对复杂的钢结构进行加工，以此极大的提高钢结构加工效率与精度[5]。

结语：

综上所述，对于我国的超高层建筑工程，无论是桩基工程、混凝土工程、模板工程还是数字化技术，都得到了快速的发展，工程建设的技术水平得到了很大程度的提高，为适应城市化进程发展和人民生活需求日益提高方面，提供了可靠技术支持。

参考文献：

[1]王亚荣，黄声享，匡翠林.融合GNSS和加速度计监测数据的超高建筑动态特性分析[J].测绘通报，2019，11（08）：14-19.

[2]马静.钢梁与筒架交替支撑式整体爬升钢平台模架在超高建筑复杂核心筒结构建造中的应用[J].建筑施工，2019，41（01）：109-112.

[3]徐磊，花力，朱刚.超高层建筑施工电梯空中托换平台体系的设计与应用[J].建筑施工，2014，36（06）：720-722.

[4]辛业洪，韩杰，黄浩，赵超.某超高建筑空调系统排风全热回收方案的生命周期成本分析[J].建筑设计管理，2013，30（03）：70-72+79.

[5]徐立斌，叶浩文，丁银仙.高性能混凝土的配制及其超高泵送技术在超高层建筑中应用简介[J].混凝土，2012，10（08）：100-103+106.

作者简介：

封居伟（1983.11-），男，工程师，大专，主要从事建筑工程工作。