超高层建筑施工关键技术

超高层已是我国较为常见的一种建筑形式，今天我们总结了超高层施工的几大要点，一起来看吧。

如何做好超高层施工部署？

施工部署包括施工顺序、流水分段、塔吊选型、施工电梯布置等方面。施工顺序上，应该采用先塔楼后裙楼的安排，在场地狭小的前提下，为了便于平面布置，裙楼地下室宜采用逆作法施工。

流水分段上，对于劲性钢骨柱、普通现浇楼板的框筒或框剪结构，楼板与剪力墙同时逐层施工，所以可以按标准层结构统一整体分段，对于核心筒剪力墙-外钢柱组合楼板的框剪结构，应按先核心筒，后外框的顺序组织流水施工，各分项工程的先后顺序为：核心筒劲性钢柱—核心筒剪力墙—筒外钢柱—钢框架梁—楼板施工，每个工序相差3层。

塔吊选型上，钢构件的截面尺寸和结构布置为关键控制因素，欲选塔吊先确定构件分节，构件分节考虑3点。

（1）分节后的构件数量（即吊次）对工期的影响或与其他工艺时间的匹配。

（2）分节后的焊接量对钢结构安装带来的成本增加。

（3）运输车辆的长度限制和场内场地限制。在这些问题确定后，可初步选择塔吊型号，另外必须考虑在塔吊位于高空吊装超重构件时的容绳量问题，容绳量的不足导致塔吊不能在高倍率的状态下工作，会严重影响吊重。

施工电梯布置上，超高层项目交叉作业较多，主体、砌筑、装修会同时施工，所以电梯需求量较大，虽核心筒内不是必须布置直达核心筒作业面的电梯，但如果全部布置在建筑物外侧的话，又会影响幕墙施工进度，所以最好是建筑内外同时布置，并以高区、低区或停层区分。电梯宜从地下室生根，可以解决电梯减震器的高度影响，便于上下料，但是应做好未封闭地下室的排水工作。

超深基坑及地下室施工技术

顺作法施工

顺作法是遵循先深后浅的原则，地下室全部采用从下至上的施工步骤，地下室结构完成后再开始上部结构施工。

顺作法优点是施工工艺成熟简单，缺点是施工周期长。

半逆作法施工

半逆作法是主体塔楼区域采用顺作法，周边裙房采用逆作法，先期完成塔楼区域地下室施工，在主体塔楼施工时再采用逆作法施工周边地下室。

半逆作法优点是建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业可有效缩短工期，缺点是需采用双层围护结构，施工成本高。

全逆作法施工

全逆作法是主体塔楼区域及裙房区域全部采用逆作法，基坑支护及桩基完成后首先开始首层施工，首层施工完成后同时向上施工主楼，向下施工地下结构。

半逆作法优点是施工周期大大缩短，缺点是前期建筑物荷载需通过钢结构立柱传力，且地下室梁柱等节点混凝土浇筑困难。

超高层基坑深度超深且多处于繁华地带，基坑支护一般采用地下连续墙+支撑（内支撑或环形支撑）；地下连续墙+拉锚；排桩+支撑；排桩+锚索等支护形式。

部分处于大型整体地下室中的超高层基坑采用坑中坑设计，即大基坑采用一种支护形式，坑中坑采用一种支护形式。如十字门大基坑采用桩锚支护形式，坑中坑采用桩撑支护形式。

高承载力大直径桩基施工技术

随着建筑物高度的不断攀升，桩基承载力要求越来越高，桩长也越来越长，施工难度也越来越大（如十字门塔楼桩基直径达2.4m，持力层达到微风化花岗岩，单桩承载力设计值达65900kN）。部分超高层工程桩基直径可达4m。

大直径嵌岩桩一般可采用旋挖成孔、冲孔成孔、潜孔锤成孔技术。

冲孔成孔适应性强，可以适应多种复杂地质情况，但遇孤石或嵌岩较深时，施工速度慢。可采用水下（地下）爆破技术对孤石及岩层进行爆破后再冲孔施工，可大幅提高工作效率。

嵌岩旋挖需采用特种大功率设备，潜孔锤需采用多孔组合施工，施工难度大，且施工成本高。

大直径灌注桩钢筋笼钢筋规格及数量远远超过普通灌注桩，且桩长长，采用孔口钢筋笼对接，需采用特殊措施及钢筋连接工艺进行施工。

高强混凝土超高泵送施工技术

混凝土浇筑机械选择：超高层每层混凝土浇捣方量较大，混凝土浇筑一般采用二泵二管一泵到顶的施工技术。

应用双泵技术在1组出现故障时，另1组仍可继续进行工作，避免输送中断造成质量事故。

高度较高的巨高层建筑一般会增加备用泵及管路系统。

超高层高压泵带有专项管道水洗技术，利用该专项技术的混凝土活塞、自动补偿磨损间隙的眼镜板、切割环及管路的良好密封性。采用水洗技术，直接用混凝土泵泵送水洗，使其能够做到泵送多高，水洗多高。水洗输送管可以最大限度利用管道中的混凝土，减少混凝土浪费和对施工环境的污染。

垂直运输技术

多吊机廻转平台

超高层建筑塔机布置，常规采用外挂、内爬等形式附着于建筑主体结构，塔机位置固定，吊装范围有限，爬升工艺复杂。为满足吊装需要，施工单位往往会投入数部大型塔机，且附着、爬升耗时费力，投入大、工效低，成为制约超高层建筑施工的关键技术难题。

为攻克这一技术难题，提出建造多吊机廻转平台。该平台由支撑顶升系统、廻转驱动系统、钢桁架平台系统和塔机组成。塔机置于廻转平台系统上，依托平台廻转驱动系统可进行360°圆周移位，实现塔机吊装范围对超高层建筑的360°全覆盖，并可根据吊装需求选择大小级配的塔机进行合理配置，充分利用每台塔机的工作性能，节省30%~40%的费用支出。平台支撑顶升系统为微凸支点形式，依托平台可以实现多塔机整体、连续、快速、安全顶升，简化各塔机附着、爬升工艺，每层可节省约20%的工期。

桁架吊装

通道塔是一种新兴的超高层建筑施工垂直运输系统，包括通道塔基础、塔体，塔体由多个层叠连接的标准节组成，塔体上设有附着连接支撑与建筑水平结构连接。

项目采用通道塔设计为装配式钢结构，构件主要使用工字钢、槽钢和角钢有利于工业化生产，除了部分柱截面分段变化和层高不同外，标准节采取工厂预制、现场预拼、整体吊装的流水作业，效率高，后期拆除也方便。“通道塔”符合施工电梯支撑体系“轻量化、集中化、工业化”的发展新趋势，实现了人、机、料的垂直运输从过去的分散分布变成集中管控，便于动态分析和调配，其占用现场场地少，节约现场有限场地资源。

据了解，500m以上超高建筑，超高层降效（即随着摩天大厦施工高度的攀升，受高度、天气、运力的影响，施工效率会降低）在40%左右，使用通道塔可以把降效降低到10%以内。

超高层钢结构施工技术

超高层钢结构具有安装高度高、构件重量大、操作面狭小、倾斜及悬臂构件多、安装顺序复杂等诸多难度。超高层钢结构均采用塔吊吊装方式，塔吊的布置及选型完全取决于钢结构安装方案。超高层钢结构安装技术、空间结构施工技术、大悬臂安装技术、多角度全位置异性钢结构焊接技术是其关键技术。

因超高层混凝土核心筒与外框钢结构采用错层施工，且混凝土与钢结构的收缩量并不相同，因此在每个施工阶段以及施工结束后，结构外框巨型柱与核心筒之间存在竖向差值，且该差值会导致的水平构件（内外筒刚性连接梁与楼板、伸臂桁架等）产生的附加应力，需根据仿真计算结果进行修正并采取相应施工措施予以解决。

bim技术

专业交叉问题

使用Tekla Structure软件对深化设计模型进行碰撞校核，检测结构节点碰撞、预留管洞碰撞等信息。在检测出碰撞后，经过与结构设计沟通和二次优化，加以合理调整。

该应用使得原本复杂的二维图纸不能体现的问题直观地以三维图像显示出来，便于各方协调处理，克服了信息交流障碍，避免返工，提高了施工效率。同时，为各方提供了良好的作业面。

材料管理问题

钢结构BIM平台，通过物联网无线射频识别技术，实时更新项目材料精确位置，优化排版取料顺序，可直接降低30%以上的找料工作量。

工艺排版是合理利用材料、提高生产效率必不可少的环节，钢结构BIM平台可自动完成截面拆分，直接用于排版软件套料。在提高材料周转率的同时，实现自动化混合排料，使常规板材材料损耗控制在4%左右。

复杂钢节点问题

应用BIM模型后，参与各方均可在模型中直观地获取相应信息，并协调更新模型。如，项目和深化人员在BIM模型中发现，伸臂桁架节点处托座众多、焊接空间有限，若采用设计给出的全焊接形式，工艺难度极大且焊接质量难以保证，经与设计院沟通，将该节点优化为锻钢节点，不仅降低了工艺难度，而且使得质量易于把控。

进度风险控制问题

钢结构BIM平台可以跟踪构件加工、运输、安装情况，通过工序拆分、编码，配合扫描枪进行数据信息采集，实现施工全生命周期的工序管理。

通过施工全过程可视化应用，将各阶段（深化设计、材料采购、加工制作、构件安装）信息同步到BIM管理平台，可实时掌握项目各阶段的状态信息。如使用扫描枪采集相应工序构件信息，自动反馈至BIM模型中，并以预先赋予的不同颜色反映。

模架施工技术

微凸支点智能控制顶升模架（以下简称“凸点顶模”）是第三代超高层施工顶升模架，具有承载力高、适应性强、智能综合控制三大特点，显著提高了超高层施工的机械化、智能化及绿色施工水平，使超高层尤其是近千米的超高层建筑施工的安全、功效大幅提升。

优势

与传统超高层施工模架相比，凸点顶模为超高层建筑施工装备的集成及智能监控提供了重要媒介，实现了施工电梯直达平台，卸料平台、混凝土布料机、临建设施、物料堆场等与模架的融合。在此基础上，经过近两年的研究试验，在武汉绿地中心、北京中国尊项目，国际首创实现了顶模自带大型塔机，将超高层建筑施工的两种大型施工装备进行集成，实现了塔机与模架一体化的安装与爬升，显著提升了超高层建筑施工工效。

构建塔机与模架一体化

（1）塔机采用自立模式直接固定在“凸点顶模”桁架上，塔吊标准节与模架通过基座焊接连接。武汉绿地中心项目即将按照该方式把3台塔机（1台ZSL380塔机，2台ZSL60塔吊）固定在顶模上，目前已投入安装一台ZSL380塔吊。

（2）塔机通过“抬轿子”的方式支承在其周围4个“凸点顶模”的支点上。塔机状态类似于内爬塔机，采用3道附着框传递塔机的荷载，其中第二道附着直接支承在“凸点顶模”的支承系统上，传递塔机承受的竖向荷载，当顶模顶升时带动塔机一同向上运行。北京中国尊项目已按该方式投入安装了两台M900D塔吊。

通过塔机与模架一体化安装与爬升，突出解决了塔吊爬升与模架顶升相互影响、爬升占用时间长、爬升措施投入大等制约超高层建筑施工的关键因素。以北京中国尊项目自带的两台M900D塔吊为例，相比常规塔吊安装方式，可减少塔吊自爬升28次，节省塔吊爬升影响的工期约56d，减少塔吊预埋件400t。