科技创效与精益管理助推超高层项目建设高效履约

王 龙 张 鹏 樊 芋 王振宇 朱少东 马瑞强

(中国建筑土木建设有限公司，北京 100071)

1 研究背景

1.1 社会背景

土地被视为一种有限的可再生资源,随着社会的发展越发稀少,复合性的功能性建筑成为主导,现代化的超高层摩天大楼是这种密集型的集中体现,使城市具有独特性并能为城市成员们提供多种多样的活动,融合城市的社会功能和文化传统。太原华润中心北区项目作为山西省太原市超高层建筑的典型代表，正适应了现代化超高层建筑发展趋势。

1.2 课题背景

依托太原华润中心北区项目两栋超高层单体项目，开展科技创新，旨在提升项目人员技术管理能力，通过技术创新创效，同时开展精益管理，基础管理与创新管理双管齐下，为超高层建筑施工积累经验，提供借鉴。

2 创新特点

2.1 钢结构深化设计-钢结构与钢筋连接节点优化

超高层建筑中，通常框架柱为劲性钢骨混凝土柱形式，通过进行钢结构普遍存在的钢筋与钢结构连接节点的技术难题，通过钢结构深化设计软件(tekla)，结合钢筋下料方式进行钢结构与钢筋连接的技术优化，将原有通长筋焊于连接板方式优化为支座负筋焊于连接板形式，大大降低施工难度，且有效保证了钢筋焊接长度，大大提高了施工容错率，降低施工难度，加快施工速度，如图1。

图1 连接形式调整

2.2 BIM应用技术

BIM技术在基础应用方面及多算对比应用、下料加工应用、施工措施应用、物资材料管理、移动终端BIM应用、协同管理平台应用、施工质量BIM应用、施工安全BIM应用等拓展应用方面进行了较为全面的应用，对设计管理及项目管理中的BIM应用进行了价值剖析，降低了施工成本，提升精益管理品质，如图2。

图2 BIM效果图及BIM平面布置图

施工现场应用，通过场地平面布置的虚拟演示，合理优化现场平面布置，尤其依据场地变化动态调整场地平面布置，最大限度利用现场施工场地，从而达到高效利用，方便使用的目的。

基于BIM的节点应用，将各专业BIM模型进行整合，利用Navisworks软件进行多专业模型碰撞，找出碰撞点进行修改；将修改完毕的管线反馈给设计，提出设计变更，设计院进行审核。

工程进度管控应用，通过与进度相关联，模拟工程主体结构施工进度，从而根据施工进度确定劳动力需求计划、机械租赁(购买)计划、物资需求计划，并细化进场时间节点，从多维度对工期进行管控。通过4D模拟施工，多视角的展示，可以更加直观地展现施工过程，并且可以与实际情况对比，及时进行纠偏，更好地控制施工进度。同时还能根据资源曲线的走势，判断材料用量，及时联系供货商，保证材料供应。

基于BIM的质量应用，项目对管线的综合排布进行了优化，排布遵循功能适用、施工方便、美观规整的原则进行，尤其是针对公寓楼业态，由于设计团队在设计之初没有经验可以借鉴，故而在设计过程中的各专业设计均存在不同程度的缺陷，项目部依托项目BIM小组，首先开展了标准层走廊的管线综合排布优化，如图3、图4。

图3 走廊管线优化前

图4 走廊管线优化后

2.3 铝合金模板应用

通过经济论证，采用铝合金模板比传统轮扣架体+木模板体系针对于标准层较多的结构形式更经济。

工艺流程：测量放线→剪力墙、梁钢筋绑扎→墙模板安装→梁模板安装→楼板模板安装→模板验收→板钢筋绑扎→钢筋验收→浇筑混凝土→拆模→转运至下一层。

使用总结有以下几个方面。

针对超高层建筑层高较高问题，通过在支撑架体计算过程中增设水平横杆增强架体稳定性，在抗倾覆验算时可验算通过，在墙体模板验算时，通过加密对拉螺杆孔距增强墙体模板稳定性及刚度。

全铝合金模板体系，在模板加工厂需要对照模板施工设计图所的模板及配件清单进行加工，并对各个模板及配件进行标注编号，以便在组装中安编号进行拼装。模板出厂前需要对照模板施工设计图，按照模板编号进行整体试拼装，将出现的各种问题解决，方便现场的模板施工，保证现场的施工质量及施工进度，提高工作效率。全铝合金模板按照编号及施工位置分别堆放，便于现场施工人员的操作。对于单块模板最大尺寸都能实现单人搬运并组装。模板施工时，施工人员一般只需配备一把锤子即可实现模板的安装固定，以及后续的拆除工作。模板在拆除后可通过预先设置的周转孔进行上下层间模板的传递，避免了大型施工设备的使用，从而减少模板收集，堆垛，运至落料平台，周转，分类等过程，提高现场施工效率。

全铝合金模板具有标准化、组拼化的特点，故而在深化前必须提前与建设单位及设计单位进行沟通，确定最终版施工图纸，声明图纸中各构件的结构尺寸及位置不可更改，因为全铝合金模板一旦深化完成，再次变更需重新深化，增加或更换部分模板组件，造成成本增加，工期延长。若提前没有声明，则此部分成本可能由我单位承担，有成本风险。

由于铝合金模板成型质量高，可达到薄抹灰甚至免抹灰效果，故而为节约成本，在混凝土表面的抹灰厚度可缩减至5mm～8mm，而后砌墙体的抹灰厚度为15mm，在砌体结构与主体结构交界处需铺贴金属网防止开裂，为保证抹灰工程施工完成后墙面平整，消除混凝土墙体与砌体结构抹灰厚度差值，在主体结构施工时，需预留企口，以解决砌体结构与主体结构抹灰厚度不同的问题。

铝模深化过程中还可将砌体结构中尺寸较小的构造柱、抱框柱、过梁等在砌体结构施工过程中不易施工的构件随主体一次成型，不过须经设计同意(有些部位的砌体结构构件可随主体一次成型，有些构件设计不建议一次成型，如外窗下墙体)，还要进行成本分析，如图5。

（三）有利于培养学生良好的学习习惯。英语词汇的积累是一件需要耐心以及细心的事情，所以这也要求学生在词汇的积累过程中有一个端正的学习态度。英语学科本身就具有零散的特点，所以在英语词汇的教学过程中首先教师要引导学生学会对词汇进行分类，有的单词在形式上看起来差不多，但是其意思却差的很多，学生在这样的学习中就需要拥有细心，并且在词汇的记忆中拥有耐心，对词汇的记忆同时还要有恒心。经历了这样的学习过程才能有助于学生养成良好的学习习惯，让学生在独立思考的过程中锻炼自己的思维，促进英语的综合学习。

图5 组合铝合金模板成型效果

2.4 第三代集成式爬架应用

针对超高层建筑矩形造型的结构形式，同时无外伸结构及外露构件的特点，同时为解决超高层建筑外防护施工难度大，危险系数高，外架施工质量不易保证，安全隐患大的施工难题，采用第三代集成式爬架。

结合超高层建筑实际施工特点，通过爬架与普通外脚手架经济对比可知，当悬挑长度超过17层(未考虑工期因素)时，爬架比悬挑脚手架获得更多经济效益。

安装工艺流程：搭设平台架并做水平调整→铺设龙骨板→安装下节导轨、竖龙骨、辅助竖龙骨→加辅助支撑杆及斜拉杆→水平钢性拉结→安装第二道龙骨板→安装第一道安全立网→安装第一道附墙件并卸荷→安装中节导轨、竖龙骨、辅助竖龙骨→连续组拼架体直到安装完2层各组架为止→连续组拼架体直到安装完3层各组架为止→连续组拼架体直到安装完4层各组架为止→铺设电源线→安装提升设备(进入运行阶段)。

使用总结有以下几个方面。

针对超高层建筑层高较高，爬架设计高度为21m的问题，通过加密设置提升挂座，增强主龙骨钢材壁厚等措施，保证爬架在安装工况、提升工况、使用工况、拆除工况等各类工况下均能安全平稳运行，并且通过专项设计，细化节点，重新计算等技术措施，保证使用过程中的安全性能，同时专项方案经过专家论证。

使用过程中，承担了各类内外部检查，提升了工地形象，为新技术的推广奠定了基础。

架体单元结构根据图纸及外立面结构特点深化设计。升降采用正挂自倒链电动葫芦升降，安全方面全集成金属爬架由桁架结构组成，整体刚度较强，作业面设置安全脚手板，与墙体紧密连接，做到了完全封闭，安全系数大大提升；并且全封闭降尘、降噪音，具有极广的应用前景。

3 主要应对风险

3.1 主要风险因素分析

(1)政策风险 经济政策风险是本项目在实施阶段遇到的最常见的风险，尤其是自2017年初开始，国家环保政策收紧，出台一系列管控制度，致使项目物资供应受到影响。

(2)管理风险 项目的实施有一定的周期，涉及的环节较多，在这期间如果出现一些人力不可抗拒的意外事件或某个环节出现问题以及宏观经济形势发生较大的变化，项目组织结构、管理方法可能不适应不断变化的内外环境，将会大大影响项目的进展或收益。

(3)技术风险 超高层写字楼及公寓项目，施工技术难度大，尤其在混凝土裂缝控制、高强度混凝土应用、型钢混凝土组合结构、大体积混凝土施工、超厚墙体施工、超高层高结构全铝合金模板施工、后浇带封闭施工、LOFT公寓夹层混凝土结构一次成型、幕墙吊篮免配重施工、机械设备的选择、大宗物资技术参数的选择等等方面存在技术风险。

(4)经济风险 本项目为合同形式为总价合同，合同调差面临巨大风险。

3.2 风险防范和降低风险对策

(1)应对政策风险的对策 及时收集国家各项政策，筛选有效信息，研判最佳方案，合理确定项目实施方案；加强内部管理，提高施工现场管理水平，增强抵御政策风险的能力。

(2)应对管理风险的对策 制定合理高效的组织机构，科学的管理制度，精益管理方法，通过内外部培训学习，提高项目整体管理水平，全面执行成本管理、创新管理、组织管理，以适应不断变化的外部环境。

(3)应对技术风险的对策 通过对标同类型项目，汲取先进技术经验，结合超高层建筑施工实际特点，制定了有针对性的施工方案，通过优化混凝土配合比及优化配筋率，增加抗裂构造钢筋、采用60d龄期粉煤灰混凝土、BIM技术、复杂梁柱节点模拟及优化、大体积混凝土温度控制技术、超厚墙体铝合金模板加固技术、超高层高结构全铝合金模板施工技术、后浇带提前封闭施工技术、LOFT公寓夹层混凝土结构一次成型施工技术、幕墙吊篮免配重施工工法等先进技术及部分具有自主知识产权的新技术，减轻项目技术风险。

(4)应对经济风险的对策 通过收集过程资料，以不可抗力为切入点，充分利用国家环保政策变化、疫情防控政策等突发事件，完善项目索赔资料，通过价差调整及重计量，扭亏为赢，减轻经济风险。

通过采用一系列新技术，解决施工过程中的重难点，在质量、工期、安全、成本管理中成效显著，取得了可观的经济效益，利用一系列技术措施实现精益管控，取得了良好的管理效益及经济效益，最终项目超额完成了最初制定的质量、进度、安全、科技目标，积累了超高层建筑施工经验，激发了新技术应用激情，为后续继续采用新技术，并在此基础上创新创效提供了实践支撑，为后续类似工程的施工提供了借鉴。