高层建筑施工控制的要点

1、引言

随着我国社会经济的蓬勃发展,建筑科学和建筑技术也有了高速发展。尤其在城市,随着土地的紧张及进一步充分发挥土地的综合利用率,高层建筑正在日益成为城市建设的主体。一般而言,9~16层(<50m)为一类高层,17~25层(<75m)为二类高层,26~40层(<100m)为三类高层,>40层(>100m)为超类层。由于高层建筑的投入相对多层大,且施工周期长,混凝土浇筑量大,工程质量及安全等方面有它的特殊性,笔者从进一步加强质量及确保安全角度出发,结合在实践中的一些体会,谈谈个人的一些看法。

2、高层建筑的强度控制

强度主要是指混凝土的强度。高层建筑由于混凝土用量大,施工周期长,气候及工作条件影响因素多,有时会发生混凝土强度离散性大,甚至不合格。

2.1配比的选定

工程开工前,一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土,并都要到法定试验机构做级配试验,待级配报告出来后,根据级配做配合比试验(实验室配比),在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。有资料统计显示,若因砂的含水率增多,砂率下降2%一3%,混凝土强度将下降15%~20%,而水泥数量的影响为5%~20%,石子及砂的级配影响为5%~20%;水灰比影响为多增l%,强度降低5%一10%。既然影响如此之大,那就应该采取相应措施进行控制。

(1)根据地区市场原材料情况进行不同配比的试验,以确保在施工过程中配比的及时调整,如5~40mm石子,M<2.3细砂做一组,5—40mm石子,M≥2.3中粗砂做一组等等。

(2)对实验室配比结合原材料的含水量、含泥量进行施工配合比调整,以确保实验室配比的实际通用性。在实际施工中要加强原材料把关工作,沙石级配不良时,采取相应措施调整,如适量掺入0.5L~10L沙石等。

2.2严格养护制度

高层建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不仅能缩短施工周期,而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明,在配比、原材料、振捣控制严格的情况下,仍出现混凝土强度不足。分析其原因,多为抢工期、养护时间严重不足。据有关专家测试结果,其强度比全湿养护28天:全湿养护3天:空气中养护28d分别为2:1.5:1.由此可见养护的重要性。

(1)对大体积浇筑量大的混凝土应有养护方案,从养护开始至养护结束应有专人负责,从主观意识上要对养护有足够的认识。养护方案中应从人员、水源、昼夜、覆盖等多方面措施进行考虑,不漏主要关键细节。

(2)加强养护期的督查。对养护所采取的措施及现场养护情况进行跟踪记录,及时发现问题,确保养护的有效性。

2.3加强混凝土强度评定

剔除试块制作的不规范现象。当混凝土试块的强度测试大于设计强度时,是否就是强度评定合格了呢?不尽然。《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107)规定,混凝土强度应分批进行检验评定。一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配比基本相同的混凝土组成。

根据相应条件选定一种,这其中都涉及到一个标准差问题。高层建筑由于施工周期、混凝土的浇筑、养护等气候条件相差大,混凝土试验值的离散性也较大,即标准差过大,如笼统地作为一批来评定,很可能不合格,因此应分批,按条件基本相同的划为一批进行评定,这样做既符合国家规范要求,也符合现场实际。

3、高层建筑“三线”控制

轴线、标高、垂直度类似于建筑物的经络。对高层建筑来说,由于涉及面广,操作难度大,经常会发生位移或不准现象。“三线”的控制是高层建筑的一大难点。

3.1垂直度的控制

(1)控制垂直度是保证高层建筑的质量基础,也是关键的环节之一。为了控制建筑大楼的垂直度,首先应根据大楼柱网布置情况,先将大楼四个边角柱的位置确定。在安装四个边角柱的模板时,沿柱外层上弹出厚度线,立模、加支撑,采用吊线的方法测定立柱的垂直度:在保证垂直度100%后,对准模板外边线加固支撑、浇筑混凝土。待四角柱拆模后,其他各列柱以该四柱为基线,拉条钢线,控制正面的平整度和垂直度。

(2)过程中的垂直度控制,应用激光仪加重锤进行双重较验,这样更能增添垂直度的准确性,同时加上内、外双控使高层建筑的竖向投测误差能减小到最低限度。

3.2轴线的控制

(1)轴线传递。高层建筑施工过程中,脚手架与施工层同步向上,导致从外围一些基准点无法引测。因此在±0.00结构施工复核轴线无误后,以—层楼面为基准在最长纵横向预埋多块200*200*8mm钢板,在钢板上标出控制轴线或主轴线控制点:二层及以上施工时,以一层楼面为基准在每层楼面相应位置留设200*200mm方洞,采用大线锤引测下层楼面的控制点,再用经纬仪及钢卷尺进行轴线校正,放出各层轴线和细部尺寸线。

(2)过程线的控制。挂起两条线,浇好剪力墙,这是过程线控制的关键。浇筑剪力墙,宜用18mm厚优质胶合夹板,外墙外围组合固定大模,内墙散装散拆进行组合模编号。这样墙体平整度得到了保证,但更要注意的是墙体的垂直度。为此:①模板支撑时严格控制好剪力墙的四角,确保四个角的垂直度偏差在最小范围内:②浇筑混凝上时,在剪力墙外平面的腰部和顶部挂双线,确保线和模板始终保持一致,发现问题及时调整,从而达到线性控制的目的。

3.3标高线的控制

(1)在每层预控轴线的至少四个洞口(一般高层至少要由3处向上引测)进行标高的定位,同时辅以多层标高总和的复核,然后辅以水准仪抄平,复核此四点是否在同一水平面上,以确保标高的准确性。

(2)这其中对四个洞口标高自身的准确性要求提高,因施工过程中模板、浇筑、加载等原因,洞口标高可能失去基准作用。为此必须确保引测点的可靠性,加强洞口处模板支撑,同时辅以直径为12钢筋控制该部位楼面厚度,确保标高的准确。

(3)在大楼四角、四周具备条件处设立层高、累计层高复核点,每层向上都附以该位置进行复核,防止累计误差过大。层面标高复核过程中必须实现每层面的四个洞口控制点与外层高复核点在同一水平面上方能确认标高的准确性,达到标高控制的目的。

4、建筑裂缝的控制

从我国的《混凝上结构设计规范》看出,裂缝宽度在不同的环境下,不同的混凝土结构其裂缝宽度也有不同的控制标准,允许裂缝最大为0.2mm~0.4L.但作为裂缝控制来说,应以预控为主,等裂开了、缝增大了再补救那是万不得已。裂缝分为运动、不稳定、稳定、闭合、愈合等几大类型。虽说骨料内部凝固时产生的微观裂缝不可避免,但从质量角度考虑应尽可能减少。由于高层建筑混凝土强度普遍较高、混凝土量较大、且带有地下室,所以裂缝产生的可能性更大。下面主要叙述有关对裂缝的“放”、“抗”相关措施。

所谓“放”,就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施;所谓“抗”,就是处于约束状态下的结构,在没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的措施。

4.1设计措施

(1)“放”的措施:设置永久性伸缩缝;外墙面适当位置留分隔缝等。

(2)“抗”的措施:避免结构断面突变带来的应力集中:重视对构造钢筋的配置;对采用混凝土小型空心砌块等轻质墙体,增设间距≯3m的构造柱,每层墙高的中部增设厚度120mm与墙等宽的混凝土腰梁;砌体无约束端增设构造柱;预留的门窗洞口采用钢筋混凝土框加强;两种不同基体交接处,用钢丝网(每边搭接≮150mm)进行处理;屋面保温层与隔气层的合理设置等。

(3)‘放’、‘抗’相结合的措施:合理设置后浇带,采取相应补偿收缩混凝土技术,混凝土中多掺纤维素类等。

4.2施工措施

(1)‘放’的措施:砌筑填充墙至接近梁底,留一定高度,砌筑完后间隔至少一周,宜15d后补砌挤紧;合理分缝分块施工;在柱、梁、墙板等变截面处宜分层浇捣等。

(2)‘抗’的措施:①尽量避免使用早强高的水泥,积极采用掺合料和混凝土外加剂,降低水泥用量(宜<450kg/m3)。实践经验表明,每m3混凝土的水泥用量增加10kg,其水化热将使混凝土的温度升高1℃。高层混凝土用量大,有时还有大体积混凝土,从经济、实用角度宜掺入外加剂。当然掺入外加剂后,要预计对早期强度的影响程度。据此可提请设计科研部门予以探讨和评定。②选择合理的最大粒径砂石,这样可减少水和水泥用量,减少泌水、收缩和水化热。有资料显示:用5~40mm碎石,比用5—25mm的碎石,可减少用水量6~8?K/m3降低水泥用量15kg/m3;用M=2.8的中粗砂比用M=2.3的中粗砂,可减少用水量20—25kg/m3,降低水泥用量20~25?K/O。③在施工工艺上,应避免过振和漏振,提倡二次振捣、二次抹面,尽量排除混凝土内部的水分和气泡。④现浇板中的线盒置于上、下层筋中间,交叉布线处采用线盒,沿预埋管线方向增设直径为6150,宽度≮450L的钢筋网带。

(3)‘放’、‘抗’相结合的措施。在混凝土裂缝的预防中,对新浇混凝土的早期养护尤为重要。为使早期尽可能减少收缩,需主要控制好构件的湿润养护,避免表面水分蒸发过快,产生较大收缩的同时,受到内部约束而易开裂。对于大体积混凝土而言,应采取必要的措施(埋设散热孔、通水排热),避免水化热高峰的集中出现;同时在养护过程中对表面、中间、底部温度进行跟踪监测(尤其在前3天)。对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温宜控制在25℃以内,否则因温差过大产生混凝土裂缝。

5、高层建筑的安全管理

由于高层建筑施工周期长、露天高处作业多、工作条件差,以及在有限的空间要集中大量人员密集工作,相互干扰大,因此安全问题比较突出,在此对安全管理综述以下主要控制点:

5.1基坑支护

(1)基坑开挖前,要按照土质情况、基坑深度及环境确定支护方案。(2)深基坑(h≥2m)周边应有安全防护措施,且距坑槽1.2m范围内不允许堆放重物。(3)对基坑边与基坑内应有排水措施。(4)在施工过程中加强坑壁的监测,发现异常及时处理。

5.2脚手架

(1)高层建筑的脚手架应经充分计算,根据工程的特点和施工工艺编制的脚手架方案应附计算书。(2)架体与建筑物结构拉结:二步三跨,刚性连接或柔性硬顶。(3)脚手架与防护栏杆:施工作业层应满铺,密目式安全网全封闭。(4)材质:钢管Q235(3#钢)钢材,外径48mm,内径35mm,焊接钢管、扣件采用可锻铸铁。(5)卸料平台:应有计算书和搭设方案,有独立的支撑系统。

5.3模板工程

(1)施工方案:应包括模板及支撑的设计、制作、安装和拆模的施工程序,同时还应针对泵送混凝土、季节性施工制定针对性措施。(2)支撑系统:应经过充分的计算,绘制施工详图。(3)安装模板应符合施工方案,安装过程应有保持模板临时稳定的措施。(4)拆除模板应按方案规定的程序进行先支的后拆,先拆非承重部分。拆除时要设警戒线,专人监护。

5.4施工用电

(1)必须设置电房,两级保护,三级配电,施工机械实现“四个一”;施工现场专用的中心点直接接地的电力线路供电系统中心采用TN—S系统,即三相五线制电源电缆。(2)接地与接零保护系统:确保电阻值小于规范的规定。(3)配电箱、开关箱:采取三级配电、两级保护,同时两级漏电保护器应匹配。

现代高层建筑随着社会生产和科学技术的进一步发展,一大批先进的仪器和施工工艺越来越广泛地应用到施工中,这对设计、施工、监理也提出了越来越高的要求。强度、三线、裂缝、安全都是些门类科学,值得进一步研究、探讨。以上仅是本人从实践角度对高层建筑的控制提些微薄的观念,望同行对本文不到之处多提宝贵意见。

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