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超高层建筑群施工技术及地下室施工工艺

文章结合贵阳市某棚户区、危旧房、城中村改造项目实际工程,对超高层建筑群施工过程中的关键技术进行分析研究。通过提出超高层建筑群施工面临的主要问题,从施工组织规划,施工总平面图设计,建筑群塔吊设置,岩溶地区冲孔桩及大型筏板基础施工几个关键技术问题进行了初步的探讨,经分析总结得到了超高层建筑群施工的关键技术及岩溶地区超高层基础及地下室施工的关键工艺,为贵州省在超高层建筑群施工的综合技术研究上提供借鉴。 

  1. 引言 
 
  随着我国不断推进城市现代化的进程,在有限的城市空间内,高效充分地利用城市规划建设用地成为城市建设的首要考虑因素,为此成片超高层建筑群的出现已成为城市规划建设的趋势。本文结合贵阳市花果园五里冲棚户区、危旧房、城中村改造项目R区实际工程,对城市超高层建筑群整体施工中的关键问题及主要技术措施进行分析研究,总结相关超高层建筑群施工技术要点,为西南地区超高层建筑群施工提供借鉴。 
 
  2. 工程概况 
 
  贵阳花果园项目R区位于贵阳市南明区五里冲贵黄路和与西二环交接处。本工程由R1区11栋建筑,R2区5栋建筑及中学一家组成,集办公、住宅、商业、学校等公共配套为一体。建筑层数39~48层,其中地下车库18.3万m2。景观节点效果图见图1,单体建筑楼高及结构形式、使用功能见表1。 
 
  3. 施工过程中主要问题 
 
  通过施工总体规划和现场实际勘查,针对工程实际,主要有以下几方面关键问题。 
 
  (1)场地作业面狭窄。经现场踏勘核实和建筑总平面布置,拟建建筑物地下室底板与建成后市政道路面高差较大,建筑物四周能作为施工场地布置可利用的的范围非常小,场地内实施施工组织相对困难。 
 
  (2)工程量大,工期较紧 。本工程建筑面积约150万m2,人工挖孔桩开挖深度为20m左右且入岩需爆破施工,地下室整体连片,混凝土浇筑量巨大,建筑总高度均超过100m,建筑规模庞大,施工任务很艰巨,建设单位在合同中明确的分项工期节点极为紧张。 
 
  (3)场地移交时间不一致,楼群密集。项目共计16栋楼,在项目部组建及进场前,承诺的交场时间不一定,但交房大致时间确定,给整个施工的工期带来极大的压力。同时,楼群密集,多楼栋同时施工,施工场地狭小。材料进场及楼栋砼浇筑时均需采取必要措施,防止各楼栋同时作业造成施工拥堵。 
 
  (4)桩基施工困难。由于贵阳属西南喀斯特地貌发育地区,桩基施工过程中将可能出现溶洞、地下涌水、岩层断面等不良地质情况。本工程人工挖孔桩桩深大约在20m左右,甚至30~40m,中风化石灰岩作为持力层。开挖时存在爆破,挖孔困难,施工效率不高等问题,特殊的地质条件也为桩基施工带来了较大的安全隐患。 
 
  4. 采取施工方案及解决措施 
 
  4.1施工总平面规划 
 
  根据施工总平面规划,R区施工红线内公园西路、延安南路、花果园西大街、太金线四条市政道路纵横交错,将施工区分割为四个施工作业区,其中施工一区包含R1区1#~6#楼,施工二区包含R2区1#~2#楼,施工三区包含R2区3#~5#楼,施工四区包含R1区7#~11#楼。4个施工区域,在不影响既有市政道路正常通行前提下,对每个施工区域内占用6m市政道路实行封闭管理。 
 
  4.2施工道路规划 
 
  根据施工总平面图和现场实际情况,施工一区施工道路入口位于R1#与6#北侧,纵深连接R1区1#~6#楼,主施工道路宽8m,200mm厚混凝土硬化,并满足会车和臂架泵施工要求;施工二区施工有2个施工出入口,一个从2号洗车池为进入,穿过R区工人生活区,连接R2区1#楼;第二个入口从花果园西大街与公园西路交接处进入,连接R2区2#楼;施工三区施工入口设置思路同施工二区,北侧入口连接R2区3#楼,东南侧入口位于R2区3#、4#楼之间;施工四区主施工道路设置位于R1区7#、8#、9#办公楼和10#、11#住宅楼中部,南北贯通,共计2个施工出入口。 
 
  4.3塔吊布置规划 
 
  群塔作业由于相互距离较近,施工中既要满足生产需求,又要减少相互干扰。因此,安装前必须制定平面布置方案和立体协调方案。方案的制定原则为: 
 
  (1)平面布置时应尽可能覆盖整个施工面,不产生或少产生盲点;相邻塔吊要有足够的安全距离;塔机回转时覆盖面尽可能少重叠或不重叠。 
  (2)塔机垂直运输时应能穿越现场施工构件,确保不同几何尺寸的物件有足够的间隙距离提升到需要的作业平台。 
  (3)塔机应有足够的高度,在考虑到吊钩高度、吊索高度和吊物高度以及安全限位高度后,应有足够的垂直距离保证各种不同几何尺寸物件进行水平运输。 
  (4)塔机相互间的距离应错开,确保吊钩在最大高度回转时不相互碰撞。 
  (5)避开施工范围内的所有设施(如相邻建筑和高压架空线等),在危险距离内应进行隔离防护。 
  (6)坚持中间高、四周低的原则,由于中心位置塔机受周围塔吊的影响和制约较多,因此居中塔机应尽可能保持在高位,并保证其技术性能最好。 
 
  (7)确保塔机回转时与相邻建筑物、构造物及其他设施间的水平和垂直安全距离大于2m,工作中吊物的水平和垂直安全间隙也必须大于2m。两塔之间的最小架设距离应保证处于低位塔机的起重臂架端部与另一台塔机的塔身之问至少有2m的距离;处于高位塔吊的最低位置的部件(吊钩升至最高点或平衡重的最低位置)与低位塔机中处于高位置部件之间的垂直距离不应小于2m。
 
  综合考虑拟建建筑的结构设计、吊物视线、塔吊吊距覆盖范围、塔吊安拆要求,本工程在主体施工期间选用QTZ80 5613附臂自升式塔吊共计21台,办公楼塔吊布置一栋1台,住宅楼按两单元1台或三单元2台,其吊物作业半径保证可覆盖拟建钢筋、钢管、模板、木方等堆料场及整个综合楼主楼施工平面,提高塔吊利用率。吊物视线良好,且有利于其他相关加工场设施的布置和塔吊附墙的设置。同时结构施工时也可作为砼泵送系统故障时,砼垂直运输的应急备用设施。具体塔吊设置及施工总平面图见图2,图3。 
 
  4.4 岩溶地区冲孔桩施工控制措施 
 
  本建筑群所处地质情况为贵州喀什特地形,岩溶发育地区较为广泛,由于溶洞的存在,地质条件较为复杂,不可见因素较多,要保证冲孔桩质量关键技术问题是如何保证成孔过程中不漏浆;如产生了漏浆,要及时处理漏浆使不发生塌孔,保证冲孔桩顺利成孔。施工过程中,还应防止出现桩位偏差、偏孔、堵管、浮笼或掉笼、砼离析等质量通病。其中本工程施工中“冲孔中出现漏浆、塌孔”、“钢筋笼浮笼、掉笼”为主要问题。 
 
  4.4.1 冲孔桩质量控制措施 
 
  (1)施工前做好准备工作。岩溶土洞宏观上虽有发育规律,但在具体的场地上,其分布规律和形态是无常的,因此查清岩溶地区地貌特点是冲孔桩顺利是顺利施工的保证。在成桩前的超前钻工作是必不可少的手段,即在成桩前预先在桩中心进行钻探,准确掌握孔内地质及岩石持力层埋深、厚度、地下水的相关情况及岩面大致走向特点。 
 
  (2)防止卡钻。为了准确了解地质情况,在原勘察报告基础上,对每一根桩都进行第二次补充勘察。摸清每根冲孔桩的溶洞位置,为后续施工奠定基础。每一根桩施工前,复查地质勘察报告和补充勘察报告,对溶洞情况进行认真地核实,并向现场操作班组进行交底。 对有溶洞的桩,先人工挖孔成孔2 ~4 m 深,然后冲孔。冲孔到离溶洞顶板1m左右时,开始选用小冲程进尺,逐渐将顶板击穿。 
 
  (3)岩溶处理方案。开孔深度根据地质情况,一般应大于5m,如果坍塌严重破坏了孔口,需要再造孔时,应选用钢套管护壁,确保施工安全。冲孔成功后加固孔壁,确保不出现漏浆、塌孔。施工时,泥浆的作用是保护孔壁和冷却钻头、排除孔内钻屑,应安排专人密切观察孔内泥浆面的变化。正常情况下孔内充满了循环泥浆,其压力与孔壁周围的土体保持平衡,维持孔壁稳定。若出现漏浆,孔内水位迅速下降,孔壁土体形成空面,易导致孔壁坍塌。 
 
  (4)制定处理岩溶问题应急预案。针对岩溶地区出现的突然地表坍陷和勘探资料没有预见的岩溶问题,要制定应急预案,做到凡事预则立,有备无患。预案的内容主要有:①安排专人观察成孔过程及泥浆面变化,出现异常及时报告并启动应急预案。②现场设专用泥浆池,备有专门泥浆搅拌机,对泥浆的稠度经稠度仪测试后控制稠度,保证供应桩孔。泥浆泵有专人看管,保证泥浆供应。③吊车、挖土机停留现场,救援人员24小时待命。④备有足够的回填及堵漏材料,出现紧急情况能及时供应。 
 
  4.5超高层建筑群地下室施工关键技术 
 
  4.5.1 大体积混凝土施工 
 
  本工程多栋超高层建筑均采用大型筏板基础浇筑地下室底板,超长大体积混凝土施工工艺是大型筏板基础施工的关键。 
 
  4.5.2 控制裂缝措施 
 
  (1)选择低热水泥品种。为了降低水化热,要尽量采用早期水化热低的水泥。 
 
  (2)掺加外加料和外加剂。在超长大体积混凝土中掺人一定量的粉煤灰后,可以增加混凝土的密实度,提高抗渗能力,改善混凝土的工作度,降低最终收缩值,减少水泥用量。 
 
  (3)选取级配良好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩。 
 
  (4)超长大体积混凝土施工时一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。施工方法是在混凝土的内部通入冷却循环水,采用循环法表面保温养护,以便加快混凝土内部的热量散发。另外,混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温、保湿养护,这样不但可以降低混凝土内外温差,防止表面产生裂缝。 
 
  (5)地下室底板混凝土,当设后浇带时,后浇带一侧的地下室底板混凝土应一次浇捣完成。地下室混凝土浇筑应控制混凝土的浇灌速度,并切实做好混凝土早期养护工作,混凝土表面与内部温差应控制在25°以内。当需利用混凝土后期强度时应控制不超过45天。地下室底板受力钢筋宜采用焊接或机械连接,其连接接头必须做抽样拉伸试验,试验的各项指标均要达到设计要求,否则不得使用。小于 22的钢筋可采用搭接,同一截面接头数量不得超过50%。 
 
  5. 结论 
 
  本文结合实际大型超高层建筑群项目,在超高层建筑群施工组织及施工关键技术上总结了相关经验及措施,通过分析研究主要有以下几个方面: 
 
  第一,超高层建筑群施工平面规划需结合实际情况,对施工区域及施工场地内的道路进行合理规划,避免造成施工拥堵。 
 
  第二,超高层建筑群塔吊设置较多,对塔吊的选型及安置位置需结合实际及遵循相应原则进行安排,塔吊操纵需注意安全规范。 
 
  第三,岩溶地区冲孔桩施工需综合考虑复杂的岩溶地质,严格控制冲孔中出现漏浆、塌孔”、“钢筋笼浮笼、掉笼”等问题,主要措施包括合理设计冲孔桩施工方案及作好施工前准备工作,防止卡钻,制定处理岩溶问题应急预案。 
 
  第四,超高层建筑群地下室大型筏板浇筑需考虑大体积混凝土浇筑带来的裂缝问题,通过分析裂缝产生的主要原因,采取选择低热水泥品种,掺加外加料和外加剂,选取级配良好的骨料,降低混凝土浇筑温度等措施对裂缝进行控制。 
 
  参考文献 
 
  [1]曾元昌.高层住宅建筑群塔施工中的安全管理与对策[J].大科技,2011(4). 
  [2]曾昆,李建成.超高层测量关键技术研究[J].测绘地理信息,2012:37(6). 
  [3]沈国达,超高层建筑的施工的测量技术和注意要点[J].建设科技,2012(2). 
  [4]廖佳艳,浅谈岩溶地区冲孔桩施工质量控制要点[J].城市建设理论研究,2012(13). 
  [5]李德智,确保岩溶地区冲孔桩施工质量的一些控制措施[J].广西城建学报,2006(5).

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