由一份超高層施工總結引發，機會總是留給有準備的人！

隨著社會的進步，建築被賦予了越來越多的文化內涵，超高層建築無疑是其中最典型的代表。

對於特殊的工程，設計思路與施工技術是密不可分的，設計需要了解成熟的施工工藝，而施工需要了解準確的設計思路，兩者完美的結合才能共同締造出一座又一座的建築精品。

超高層建築設計特點

一、目前最常用的超高層結構體系

框筒結構

帶加強層的鋼框架筒體結構

鋼框架結構

二、主要構造

厚大筏板、大直徑工程樁、超長樁、地下室框架、轉換層、超大截面牆柱、勁性結構、拉結桁架、鋼管混凝土牆柱、組合樓蓋 ……

三、相對一般高層主要區別

向下較深:

深基坑（支護、開挖）不可遇見因素較多；

核心城區環境條件限制因素多；大底板、長牆對混凝土材料要求高；

向上超高：

構件大、強度高、節點構造複雜；豎向工作面多、超高降效嚴重、人、材、及運輸困難、施工機械與結構施工限制關係大

超高層施工技術總結

以帶加強層的鋼框架筒體結構為例，對超高層結構的施工進行簡單的梳理。

一、典型施工工況

二、深基坑工程施工

在土方工程施工階段，由於設計基坑深度越來越大，相應的開挖深度內地質條件越來越複雜，常規放坡開挖工藝已遠遠不能滿足要求,該方面主要技術有:

樁牆—內支撐支護技術

預應力錨桿支護技術

重力式水泥土擋牆和加筋水泥土擋牆

土釘牆支護技術

基坑止水、降水施工技術

基坑工程信息化施工技術

1、樁牆—內支撐支護技術

基坑四周設置人工挖孔樁排或旋噴樁抵抗四周土體的側向力,根據土質情況,增加內支撐或預應力錨索約束。

支護樁+內支撐

2、預應力錨桿支護技術

它一端與支護樁、格構梁等構築物連接，另一端深入地層中，對錨桿施加預應力；採用水泥漿體將預應力筋與土層粘結的區域，將邊緣土體的側壓力傳至土體深處。

預應力錨桿支護技術目前應用比較廣泛，尤其在隧道、煤巷等領域，西塔基坑支護也輔助採用了此項技術。

3、重力式擋牆或加筋混凝土擋牆

深層攪拌樁組成的重力式水泥土擋牆，可為實體式或格柵式，該擋牆具有擋土和止水雙重功能，一般用於開挖深度不大於6m的軟土地區基坑支護。

當基坑深度超過6m時，可在水泥土中插入加筋桿件，形成加筋水泥土擋牆。

廣州合景工程支護-6.9米以上採用單排水泥攪拌樁（φ550@400，深約10米），樁中加φ140@1200超前支護鋼管樁進行加強。分層設4至5道錨桿，直壁掛網噴射混凝土護壁。

上述為加筋混凝土擋牆與土釘牆支護相結合的複合支護技術。

4、土釘牆支護技術

利用土釘、鋼絲網和噴射混凝土面板，加固坑邊土體，使加固範圍內土體自身穩定性加強，形成類似擋土牆性質的結構，達到支護基坑的目的。

5、基坑止水降水施工技術

基坑止水是指基坑四周利用止水帷幕牆，底部深入岩層，阻止外部地下水進入基坑。

止水帷幕主要包括連續咬合支護樁、地下連續牆、預製鋼板樁等。

基坑降水主要包括深井降水和輕型井點降水。

上海環球、廣州合景項目，受場地和工期限制，主塔樓範圍以外，土方除採用了樁牆支護技術外，地下室採用了逆做法施工工藝，既地下室結構自上而下施工，土方工程穿插進行。

由於基坑設計在施工前，是全隱蔽工況，無法非常準確直觀的掌握地下所有相關的信息，包括各個部位準確的土層分佈、軟弱夾層情況、地下已有設施情況，周邊地下建築物情況、基坑周邊環境等等。

另外，目前國內比較普遍的工藝存在以下限制：入岩難、人工成孔控制使用、遇到地下障礙物處理困難等問題，設計時需考慮比較充分，並有相對應的應急措施。

三、基礎施工

1、超長樁

軟弱地質下的超長樁，（軟弱土層流失的危害）

2、厚大筏板+錨桿

厚——控制熱量

大——控制收縮（混凝土配比，抗拉鋼筋）錨桿長度控制

四、高性能混凝土

強度

施工工作性能：流動性（過鋼筋）、保塑性、初終凝時間、壓力泌水、初始溫度

設計其他性能：收縮指標（早期、中期、長期）、耐久性、抗劈列

施工用的配比需兼顧上述所有特性需求。強度、黏度、溫度、收縮、脆性達到一個矛盾的統一。

尤其對於C70及以上超高性能混凝土，上述矛盾更加突出：（各地地材千差萬別，配比經驗難以規範；攪拌站整體技術實力不夠；設計未考慮混凝土強度發展不同階段的內力變化）

西塔C100混凝土411米超高泵送：

組織、試配、模擬試驗、批量驗證、形成標準。

東塔C80鋼板牆混凝土400米超高泵送：

西塔工作的基礎上增加收縮指標驗證

此項技術裡面需要我們去具體研究的項目就主要包括以下幾個方面:

1、了解周邊市場各種混凝土原材的各項性能指標，並根據配比指標要求，嚴格控制材料的含水率、級配、及溫度。

2、試配滿足強度要求的混凝土，而後調整配比，使其在保證強度不變的前提下，實現可泵性指標，最後對上述混凝土的耐久性、自收縮等性能進行試驗、微調。以下為西塔工程C100及C100自密實混凝土的研發過程。

另外在混凝土施工方面還有一些項目是我們今後需要特別注意的，比如：

鋼管混凝土施工（高拋、頂升與常規澆注方式的選擇與靈活運用，西塔施工中存在巨型傾斜鋼管混凝土澆注，我們選擇的是「准高拋+人工振搗」的方式）；

大體積混凝土施工（澆注順序、分層方式、保溫措施與溫度監控等）；

五、模架

混凝土核心筒豎向結構先行的部署分析：

翻模+爬架的勞動強度和風險

工效（減少了材料若干層的轉運）

鋼框架結構安裝整層校正的前提條件

從上世紀70年代，在高層建築開始興起的時候，新型模板和腳手架技術就在不斷的摸索，不斷的改進，發展到今天，自爬升的模架系統已經成為超高層建築施工中一種不可替代的技術。

目前，世界上自爬升模架系統主要有滑模、爬模、提模和頂模形式。

1、滑模工藝

根據結構形狀，利用定型骨圈將模板約束定位成結構形狀，操作架隨模板設置，模板在新澆混凝土終凝前不脫模滑升。

該工藝適用與結構形狀比較規則的結構，比如煙囪、筒倉等，由於不脫模滑升，混凝土的表面質量難以控制，同時連續不間斷作業，現場勞動強度太大，此工藝目前已較少採用。

2、爬模工藝

爬模工藝由最早的模板與模板互爬、模板與架體互爬，逐漸演變為現在的模架、導軌整體互爬的新型爬模體系，是目前市場上最成熟的工藝。

其工作原理為利用設置在新澆混凝土牆面的爬錐和爬靴，實現模架整體與導軌交替爬升。

由於利用新澆混凝土牆面設置支撐與爬升機構，單點承載能力低，需設置很多數量的支撐點，爬升過程中容易產生偏扭，且無法應對結構比較大的變化，可應用於豎向結構比較規則，變化不大的結構。

爬模施工由於具有比較成熟的市場保證,是目前超高層結構施工中應用最廣泛的工藝之一

3、提模工藝

提模工藝對爬模工藝進行了一定的改良，增加了大鋼平台，採用絲桿提升機代替爬模小油缸作為提升動力，這樣可以根據結構形狀選擇支撐點位置，避免了爬模支撐點位選擇的限制，和新澆混凝土牆面荷載的限制；

模扳、操作架掛設在鋼平台下，增強了結構變化的適應性。該工藝在澳門電視塔和上海環球項目已經成功應用。

廣州新電視塔與上海環球項目核心筒一樣採用了同種同模系統施工。

4、頂模工藝

頂模工藝是我們在施工西塔項目時，自主研發設計的新型模架自爬升體系，針對西塔特點，上述三種體系均不能滿足施工要求，因此我們利用爬模和提模的工作原理，針對西塔的特殊要求研製了頂模系統。

引進大噸位、長行程雙作用油缸，代替提升機，減少了支撐點數量，大大加強了對結構變化的適應；

設置平面剛度較大的桁架式大鋼平台，使得模板可隨架體整體頂升；操作架設計成可滑、可轉、可翻轉、可伸縮，實現高空操作架任意形狀的調整。

爬模工藝因已經具備了比較成熟的市場，具有比較經濟的特點，在超高層結構變化不大的情況下可作為首選；

頂模工藝因具有更強的適應性和操作方便快捷性，而具備了更高的推廣價值。

另外在新型模板技術中，還有一些新型產品和技術也隨著市場的需要逐漸成熟起來，比如：

在新型腳手架方面,也隨著施工的需要出現很多新的產品和工藝。

在外防護架方面,主要有落地式腳手架、分層懸挑腳手架、爬架、和工具式支模架等。

另外，在西塔組合樓蓋模板體系中，為滿足小板厚條件下雙層雙向配筋,我們選擇了鋼筋桁架肋鋼模板體系。

六、鋼筋

鋼筋工程工藝本身比較成熟，但在超高層結構施工中容易有以下問題：

1、鋼管內鋼筋（作業環境問題）

2、暗柱鋼筋（鋼筋凈距問題）

3、水平樓板鋼筋（與豎向構件鋼筋連接問題）粗直徑兩端對接難、小直徑鋼筋量大

高效鋼筋主要是指Ⅲ級鋼、冷扎帶肋鋼筋、工廠預製焊接鋼筋網等可以提高鋼筋工作性能、加強鋼筋混凝土協同受力的性能、減少配筋量，提高現場工效的鋼筋工程施工技術。

此項技術在應用過程中需密切聯合設計和專業廠家，以「保證設計要求、降低材料消耗，減少現場工耗、降低項目成本」為指導原則。

西塔項目中直徑10mm以上的鋼筋全部為Ⅲ級冷扎帶肋鋼筋。

套筒擠壓,為在套筒側壁加壓,使套筒產生塑性變形,進而與帶肋鋼筋緊密咬合的鋼筋連接技術,受制於設備現場轉運不方便，施工速度慢。

錐螺紋則因現場操作扭緊力矩人為隨意性較大，且截面削弱部位強度有所降低。

直螺紋基本解決了以上各點的缺陷，目前應用比較廣泛,直螺紋一般採用滾壓套絲和敦粗套絲來實現加強接頭鋼材強度,解決套絲截面縮小引起的強度降低。

現場實際實施時，需結合工程特點、場地周遍資源情況，綜合考慮成本與工期因素，選擇合適的接頭形式，並針對不同形式的特點確定不同的控制措施。

西塔項目直徑16mm以上的鋼筋全部採用滾壓直螺紋連接的形式，目前市場上已經有了成熟的10~14mm鋼筋的直螺紋加工，但考慮到成本因素，應用不多，可在特殊要求情況下採用。

另外,西塔項目14mm以上的水平鋼筋全部採取預埋直螺紋鋼筋頭的形式,14mm以下直徑的鋼筋則通過多組鋼筋一次反彎實驗和設計論證採用了超規範的」鬍子筋」的預埋方式。

目前市場上已經有了成熟的10~14mm小直徑鋼筋的直螺紋加工，但考慮到成本因素，應用不多，可在特殊要求情況下採用。

七、鋼管混凝土

成熟的澆築工藝：常規、頂升、高拋

工藝選擇與結構形式和混凝土的配比性能有非常大的關係

主要問題：

澆築完成後不可見；

鋼管混凝土大體積溫度控制

鋼管內混凝土裂縫等缺陷對結構的影響

鋼管混凝土檢測

八、鋼結構製作、安裝

鋼結構是目前國家在重點推廣應用的結構體系形式，它受力性能良好、可以比容易的實現各種造型設計，構件工廠化加工大大的降低了現場的勞動強度、廢棄結構不會產生太多的建築垃圾，是今後結構發展的一個方向。

目前比較常見的鋼結構主要包括高層鋼結構、空間鋼結構、輕型鋼結構和鋼—混凝土組合結構。

西塔、廣州電視塔、環球均為高層鋼結構外框加混凝土內筒的結構形式，中央電視台新台址工程則為全鋼結構形式。

製作：

分節（考慮運輸限制與現場吊重限制）、

單元分解（考慮單元構件下料加工，包括焊腳設計、臨時措施件設計等）、

組裝順序與方法（焊接順序、消殘）、預拼裝

安裝：

機械選型、吊裝順序、測量校正、高空焊接

在鋼結構施工方面則主要有以下幾個方面：

鋼結構三唯虛擬電腦放樣技術

鋼結構加工製作技術

殘餘應力消減技術

鋼構件實體預拼裝與電腦模擬預拼裝技術

異形構件現場驗收技術

鋼結構吊裝技術

鋼結構空間測量與校正技術

鋼結構螺栓連接與焊接技術

鋼結構防火、防鏽技術

鋼結構高空安全防護技術

鋼結構施工過程安全驗算技術

鋼結構卸載過程式控制制與應力監測技術

西塔項目鋼結構最大難點為巨型空間「X」節點，其因超大、超寬、超重、超厚、焊逢密集、定位複雜等特點，給構件的深化、下料、加工、運輸、拼裝、驗收、吊裝、校正和焊接均帶來非常大的難度，需利用上述一整套技術進行精確控制。

大型施工設備尤其是塔吊的選擇、布置、加固驗算、安裝、爬升與拆除整套技術，特別是在超高層建築施工過程中：

由於大型塔吊的自重大、體積大、吊運能力高，支撐其安全的反力要求非常大；

受結構自身承載性能和施工工況變化制約；

在廣東地區還要考慮抵抗颱風的能力；

所有工作均在高空操作完成，難度和風險均非常大。

西塔項目選用了三台澳大利亞進口的M900D塔吊，其最大起吊能力為64t，在西塔項目上除安裝、爬升與拆除外，還進行了一次三台塔吊高空移位，70層上下更是根據結構變化情況設計為兩種支撐體系，移位時還存在兩種支撐體系的轉換，整個過程需要進行詳細、準確的分析、驗算與反覆論證，確保現場實施萬無一失。

上海環球項目選用了一台M440D塔吊和一台M900D塔吊，在施工至89層高度時也存在一次高空移位。

大型構件整體安裝技術。

該項技術主要是將構件在地面或胎架上拼裝成型，而後利用塔吊或者集群穿心千斤頂整體提升就位，該技術的核心是保證拼裝構件拼裝完后整體性夠強，驗算吊裝過程中與卸載后各構件應力變化，以此指導吊點布置和臨時支撐設置，實施時採用同步控制系統保證各點同步提升。

一些電廠煙囪鋼內筒提升倒裝法、某些場管鋼結構屋蓋整體安裝卸載、廣州新電視塔頂部桅杆天線提升安裝法均利用此項技術實施。

桅杆天線的安裝：格構是單元吊裝、實腹部分採用頂升或提升的方式由上至下逐段安裝。

屋面塔吊拆除：小拆大

九、組合樓蓋

水平鋼筋處理；

角部鋼筋處理；

與幕牆埋件的配合；

受力功能設計探討。

十、鋼結構防火

厚型放火塗料；

薄型防火塗料；

成品防火材料（防火板、防火毯等）

混凝土或砂漿防火。

十一、虛擬模擬與測量監測

驗算複核施工過程結構安全性；

驗算複核施工過程壓縮變形情況，指導現場變形預調；

驗算複核施工過程各項重大措施安全性（包括結構承載能力和措施自身安全性）

驗算複核施工過程中日照、溫差、風等因素影響下的結構變形情況；

全過程監測複合，驗證、修正計算結果。

施工過程虛擬模擬技術

複雜空間結構三維深化設計技術

電腦模擬預拼裝技術

實體控制點坐標逆向驗收技術

中央電視台新台址主樓工程新技術應用情況主要包括以下幾個方面:

1、超高層鋼結構安裝成套施工技術

2、傾斜塔樓和大懸臂的整體預調值計算

3、主樓施工階段結構分析

4、施工過程結構變形監測技術

5、複雜超高層建築的鋼結構深化設計及加工技術

6、超厚、超大體積底板混凝土施工技術

7、鋼纖維混凝土製備及施工綜合技術……

1、裙房地下室逆做法施工技術

2、M440D和M1280D大型塔吊的安裝、爬升與拆除

3、底板大體積混凝土施工

4、超高層結構測量與施工過程結構變形監測技術

5、複雜超高層建築的鋼結構深化設計及加工技術

6、提模施工技術

7、預製組合力管整體吊裝技術……

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