没参加过超高层建筑施工?这些超高层施工关键带你“过把瘾”!

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源自丨中铁一局 整理丨豆丁施工 一、工程概况 (一)地理位置 (二)建筑结构形式 珠海横琴港澳金融中心项目位于横琴新区规划中心商务区内,为一栋超高层写字楼。项目总用地面积10163.35平方米,总建筑面积105562平方米。地下4层,地上36层,建筑檐口高度为163.30m。建筑结构形式:钢管混凝土框架-钢筋混凝土结构。 (三)施工进展情况

源自丨中铁一局

整理丨豆丁施工


一、工程概况


(一)地理位置

(二)建筑结构形式

珠海横琴港澳金融中心项目位于横琴新区规划中心商务区内,为一栋超高层写字楼。项目总用地面积10163.35平方米,总建筑面积105562平方米。地下4层,地上36层,建筑檐口高度为163.30m。建筑结构形式:钢管混凝土框架-钢筋混凝土结构。

(三)施工进展情况

本工程自2015年4月1日开始施工,截止2017年8月22日,本工程完成全部地下室结构;完成地上核心筒结构封顶;完成地上塔楼钢结构34层;砌体二次结构完成地下室90%,地上至10层。


二、 工程特点及重难点


1、填海淤泥地质下的深基坑施工

本项目位于珠海市横琴岛上,地质属于人工填海淤泥地质,地下4层深19米,施工难度大。在我项目开工之前,岛内出现多次基坑变形、塌陷的工程事故,因此业主邀请中铁一局进行基坑施工。项目组建伊始,充分调查了周边工地基坑问题,并借鉴广州公司以往类似工程基坑半盖挖工艺成功经验,将原设计的基坑明挖工艺改为半盖挖,使用地下结构楼板作为基坑环撑逆做,核心筒结构顺做。该设计方案节约工期约3个月,节约造价约1000万,施工期间基坑始终处于安全稳定状态,为锁定上部结构标段打下了坚实的基础。同时,在横琴岛上也打出了“中铁一局干基坑第一”的美名。

2、工期紧、任务重、无超高层房建施工组织经验

本工程为中铁一局首次承建超高层房建项目,业主要求出到±0.000后中铁一局必须达到与中建华西等国内知名房建施工企业一样的速度和质量。为此,项目部精心策划,积极采用有利于施工的铝模、爬架工艺,选取合适的起重设备,组织各专业人员施工,最快达到4天一层,平均达到5天一层的施工速度,同时施工质量和安全管理受控。

3、钢结构吊装安全风险高

本工程钢结构总量约1.1万吨,钢构件数量多,人员高空作业风险高。为此,项目部选取有经验的钢结构分包队伍,加强人员安全教育,钢结构施工过程中对钢构件起重吊装、安装焊接及压型钢板铺设等工序重点监控,配置专业钢结构吊装司索;高空作业人员配备专用安全带;钢柱与钢柱之间、钢柱与核心筒之间设置足够的安全生命线,保证高处作业人员安全;设置焊接防护棚,保证钢柱焊接安全。

三、超高层施工关键技术

(1)半盖挖逆作法施工技术

本工程基坑面积约6450m3,基坑开挖深度约19米,根据本工程所采用的半盖挖逆作施工方案以及地下室结构设计情况,竖向分五层开挖,除地下一、二层明挖外,其余土方均采用明暗结合的方式出土,即核心筒区域明挖、周边环板盖挖。同层分区开挖施工环板结构。地下三、四、五层盖挖区因受层高限制,采用PC60+PC120小型挖掘机水平倒运至出土口,采用液压抓斗机垂直提升外运。土方开挖至坑底以上300mm时,采用人工配合机械清除剩余土方,开挖至设计标高后平整基坑,并分块浇筑垫层及底板结构。

逆作法施工对土方开挖进度的影响较大,如何提高土方开挖效率是本项目难点,临时栈桥的设计及运输效率直接制约土方开挖进度,因此本项目对传统的栈桥设计进行优化调整,地面到地下二层采用8米宽钢筋混凝土栈桥直下到二层板面,考虑机械装土操作高度,在二层到三层中间设计机械操作平台,机械在平台上开挖土方装车,通过操作平台直接开挖到底,车辆仅下到二层便可直接装土外运,大大提高效率。

(2)钢结构施工技术

本工程塔楼采用钢结构框架,总用钢量达1.1万吨;在12F/25F设有两个伸臂桁架避难层,采用Q345GJG,其余构件均采用Q345B。

项目钢结构专业分包管理模式进行钢结构施工。项目部严把质量关,重点在原材料的送检使用、构件外观尺寸检查、安装就位偏差检查、焊缝螺栓现场检测等环节,确保合格工程。

(1)原材质量控制

① 钢材

钢结构工程所采用的钢材应具有质量合格证明书,中文标志及检验报告并按照国家地方相关规定进行复检,合格后方可使用。

② 连接材料

钢结构连接分为刚接(焊接)、铰接(螺栓连接)和刚铰接;所采用连接材料应有质量合格证明书,中文标志及检验报告,并符合相关规定要求:

A、 焊丝

B、 高强螺栓

C、 连接板

(2)钢构件加工控制

① 深化设计

本工程钢结构构件均大量采用高强螺栓连接,对加工精度要求较高,设计单位提供的设计图纸为初版简略图,只是简单表示出每榀跨距及所用材料型号,无法直接用于施工,需由具有资质的钢结构分包队对施工图进行二次设计、细化分解。

② 加工精度控制

A、使用自动数控切割机,提高钢板、型钢下料精度

B、修正焊接工艺参数

C、调整节点坡口型式

(3)现场安装和连接质量控制

① 地脚螺栓预埋板安装精度控制

地脚螺栓预埋板的螺栓要求丝扣均匀、螺纹长度,外漏尺寸及垂直度等满足设计要求及规范要求。进场必须通过全部检测后方可使用。

按照施工图纸要求,在钢管柱底部预埋地脚螺栓预埋板,先进行轴线放线定位,以确定定位板的位置,从而确定螺栓的地位点。为保证螺栓的安装精度,采用10mm厚定位铁板来确定螺栓位置的方法,根据设计要求,提前预制螺栓插入位置定位板,安装前复核定位板上螺栓孔的相对位置是否符合设计和施工要求,检查合格后,在定位板上画十字丝并根据定位轴线确定定位板的位置,从而螺栓孔的位置得以确定。

② 钢柱安装精度控制

柱子安装包括:吊升、临时固定、校正、最后固定等工序

吊耳必须在钢结构加工厂使用机械焊接。吊点位置严格按照深化图纸定位。

吊装前,从柱底板以上1000mm弹一条水平线, 以便安装固定前作复查柱子标高的基准线。

钢柱定位后立即使用连接夹板先进行临时固定。钢柱的校正工作一般包括平面位置、标高及垂直度三个方面的内容。柱子的标高控制在吊装前已经完成,柱的平面位置的校正则在对位时完成,在柱临时固定后,只需进行柱的垂直度的校正。校正后用螺栓固定,并加双重螺母防松。

柱标高调节:采取相对标高进行控制,是通过量取上下钢柱标高控制线的距离来调节的:

标高调高:使用千斤顶、钢楔进行调节。

标高调低:主要采用切割部分内衬板进行调节。

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③ 钢梁安装精度控制

所有梁构件采用四点吊装方式,即钢梁两端两个吊耳分别挂一根钢丝绳。中部一根钢丝绳挂两个葫芦,连接中部两侧吊耳,方便安装人员调整钢梁水平度。

纵横轴线校正:首先从柱基正确轴线引至牛腿顶部水平位置,定出轴线距吊车梁中心线的距离,在梁顶面中心线拉一通长钢丝(或用经纬仪均可)逐根梁端部通过调节手拉葫芦调整到位。然后将铁楔卡入焊缝处,再次调整、垫实。

梁垂直度校正。从梁的上翼缘挂铅球下去,测量线绳至梁腹板上下两处的水平距离。

钢梁吊装到位后,按施工图进行就位,并要注意钢梁的靠向。钢梁就位时,先用冲钉将梁两端孔打紧、校正,然后再用普通螺栓拧紧。普通安装螺栓数量不得少于该节点螺栓总数的30%,且不得少于两个。

④ 焊接质量控制

由于工程特性,焊缝除过暗柱小部分焊缝为二级外,钢梁钢柱等均为一级焊缝。焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷;且一级焊缝不得有咬边、末焊满等缺陷,并且严格根据构件形状落实焊接顺序,顺序见下表:

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④高强螺栓施工质量控制

本工程使用扭剪型高强度螺栓,连接方式为采用专用定扭电动扳手。安装高强度螺栓时,螺栓应自由穿人孔内,不得敲打,并不得气割扩孔,不得用高强螺栓作临时安装螺栓,以防止损伤螺纹,引起扭矩系数的变化。高强度螺栓连接应在其结构架设调整完毕后,再对接合件进行矫正,消除接合件的变形、错位和错孔、板束接合摩擦面要贴紧后,进行安装高强度螺栓。为了接合板束间摩擦面贴紧,结合良好,先用临时普通螺栓和手动扳手紧固,达到贴紧为止。在每个节点上穿入临时螺栓的数量应由计算决定,一般不少于高强度螺栓总数的1/3。最少不得少于2个临时螺栓。

(3)核心筒铝模新技术应用

(1)铝模板的技术特点

① 、重量轻、刚度高

铝合金抗弯曲强度为普通钢材三倍;铝模板重量为每平方米25KG。

② 、各类规格型号齐全、精度高

铝合金模板系统施工严密、误差小、精度高,适合高层、超高层建筑标准层以及多栋同户型建筑施工。

③ 、循环使用次数多、成本低

铝模板系统全部配件均可重复使用。在正常施工情况下,铝模板循环使用次数可达300次以上,使用成本相应较低。

④ 、应用范围广、承载能力强

精确设计的铝模系统,适用于所有结构构件,如承重墙、柱、梁、楼板、楼梯、阳台等;运用铝模系统既有质量保证又有准确的尺寸公差。铝模板具备钢模板承载力。

⑤ 、施工效率高、建筑周期短

铝合金模板为快拆模系统,广东地区18-36小时即可拆模,只需配置一层铝模板加三层单支撑即可满足施工,最大程度地提高拼装、拆除施工速度,正常施工可达4-5天一层,从而大幅缩短工期。

⑥、回收率高,残值大

铝模板的回收率达40%以上,残值很高,回收值为全钢模板的数倍。

⑦、支撑体系独特,工地运料、行走方便

模板底部支撑体系采取“单管立式独立”支撑,平均间距1.2米,无需横拉或斜拉助力支撑,施工人员在工地上搬运物料、行走皆畅通无阻,单支撑的拆除轻松便利。

⑧、施工更安全,不产生建筑垃圾

铝模板的安装无铁钉、电锯、残剩木片木屑及其它施工杂物,施工现场环境安全、干净、整洁,不会产生大量的建筑垃圾,完全达到绿色建筑施工标准。

铝模板支撑体系:缺点是应变能力不足,结构稍有变化,工效就降低很多。

(2)铝模板的工艺流程

测量放线→墙柱钢筋绑扎→预留预埋→隐蔽工程验收→墙柱铝合金模板安装→梁板铝合金模板安装→铝合金模板校正加固→梁板钢筋绑扎→预留预埋→隐蔽工程收→混凝土浇筑并养护→铝合金模板拆除→铝合金模板倒运,进入下一楼层铝合金模板的安装流程。

(3)总结

工程实践表明,采用铝合金模板施工,工程混凝土结构表面平整,外观观感好,施工速度快、效率高,有效地缩短了工期,节省了劳动力用量。经济效益、环境效益显著,是一种先进的施工工艺。

(4)高层施工升降平台新技术应用

自爬升式外脚手架:采用折叠式升降脚手架代替普通钢管外脚手架。通过使用折叠式升降脚手架,减少总体施工时间,增加安全性,降低安全风险,提高施工效率,降低了施工成本。珠海横琴港澳金融中心核心筒高层施工升降平台从2层(标高5.4m)开始安装使用进行防护,施工防护至屋顶层(标高163.3m)。使用高层施工升降平台最大防护周长为96.6米,共布置1组22个高层施工升降平台机位。本工程使用架体高度为18.0m,7层脚手板,使用防护高度为157.9米,使用外墙防护面积约为15253.1m2。

架体的组装按高层施工升降平台平面布置方案的布设图和分段吊装图的顺序逐段进行,组装具体要求为:从架体转角处端部开始,依次安装。

安装步骤为:搭设平台架并做水平调整→铺设走道板→安装下节导轨、竖向立杆、辅助竖龙骨→加辅助支撑杆及斜拉杆→水平钢性拉结→安装第二道走道板→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、竖向立杆、辅助竖向立杆→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)→安装第三个附墙件→提升。

在爬架组装时将组装所用材料利用塔吊吊装到施工楼板,在利用人工抬运的方式放到对应的安装位置。


结论


折叠式高层施工升降平台实现了标准化、工具化、定型化。架体工厂化生产,施工现场展开装配,整体吊装就位,杜绝了同类脚手架搭设拆除过程中的高处作业。采用的转轮式防坠器技术先进,构造简单,结构紧凑体积小,承载力大,动作可靠,全封闭,使用寿命长,免维护,适合施工现场的各类环境使用,解决了此类脚手架防坠装置不可靠的问题。架体采用的一体化倒挂葫芦的提升装置,一次安装,降低了作业人员的劳动强度,实现了升降过程的机械化自动运行。折叠式高层施工升降平台技术先进,经济效益及现场应用效果良好,值得在超高层建筑的施工中推广使用,目前核心筒已安全封顶,架体安全拆除。

(5)超高层起重设备选型

对于超高层建筑施工来讲,起重设备选择尤其重要,本工程的起重设备选择需要满足如下条件:

(1)满足材料设备垂直运输,包含:

a. 钢筋模板木方支架小型机具;

b. 钢结构构件、压型钢板、斗装混凝土;

c. 屋面设备;

(2)能装拆;

动臂吊是超高层的首选起重设备,具有起重力矩大,单绳起重量大,回转转速慢,吊物平移比较平稳,塔吊覆盖面积小的特点,一般用在钢结构施工中。但是本工程楼层数和每层面积均较小,施工周期短,核心筒混凝土厚度和配筋需要加强才能满足附着条件,使用成本也较高。

项目实际选用的TC8039塔吊2台,能够覆盖钢筋场和钢结构材料堆放场,能够满足所有材料设备吊装。塔吊可以随结构楼层增高自行加节顶升和附墙,需要拆除时,自降节至7层再空中解体用吊车拆除。

(6)房建超高层流水施工组织

总体上按竖向先下后上,同一楼层先柱后梁,先主体后悬挑,分区进行,错层施工,核心筒结构施工快于钢结构楼5层左右,钢柱、钢梁完成施工后,紧接着进行楼承板的安装、楼层钢筋绑扎、楼层混凝土浇筑等工序,在立面上实现施工工序的有序搭接。

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(7)BIM技术应用

BIM运用于钢结构施工

采用BIM技术进行钢结构的深化设计与施工,这在中铁一局也是第一次采用。项目部调查了周边一些较大的钢结构工程,均采用此项先进技术。

目前总承包中大部分钢结构设计仅仅是进行初步的设计,确定钢结构受力形式和总体结构,而对于钢梁细部结构布置、节点样式及与机电等其他专业配合设计方面几乎为零。因此钢结构专业分包的深化设计就尤为重要。

通过autodesk revit等专业软件,先将粗糙的总承包设计图建立成3D模型。通过此模型来进行深化设计。

对于我们施工单位来说,更加重要的是使用BIM模型进行施工辅助。主要运用于钢结构精确放样、钢结构施工交底、钢结构BIM动画施工及二维码构件管理系统。

在完成BIM模型后,可以根据BIM模型作出精确的计划。任何项目管理的目标就是准确高效的施工计划,以往施工,施工计划凭的是相关规范和施工经验。不同的项目不可能所有的经验都会通用。因此通过BIM技术进行模拟施工,精确的分割任务,将很久以后的工期节点,细化到每天需要完成的工程量,可以很直观的看出计划是否合理,并根据该工程量制定精确的人员、材料、机械计划去达成该目标,避免出现人材机不足影响

施工计划实施。在模型中排定的计划与传统的靠经验制定的计划有非常大的区别,它具有很强的可执行性。因为制定计划时获得的信息均比较全面,施工过程中遇到的问题往往能提前暴露。一旦开始施工,管理人员的重心将由传统的协调解决问题向执行计划转移,使计划从制定到实施均具有较强的执行力。依托钢结构管理平台软件,还可使用二维码扫描系统,在工厂完成构件加工后,将实际结束信息录入模型中,使得总承包可以随时了解各环节程序进展。



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