探析超高建筑工程施工關鍵技術發(fā)展

【摘要】針對在城市建設與發(fā)展中數(shù)量越來越多的超高層建筑，對其樁基工程技術、混凝土工程技術、模板工程技術和數(shù)字化技術的發(fā)展進行深入分析，旨在為超高層建筑工程建設的進一步發(fā)展提供參考借鑒。

【關鍵詞】超高層建筑;施工關鍵技術

在城市化進程速度日益加快的局勢下，城市土地資源利用方面的矛盾越來越突出，高層與超高層建筑由此成為解決城市土地資源缺乏問題的重要方法。對于高層與超高層建筑，不同國家提出了不同的概念，目前以美國提出的得到共識，它按照建筑的層數(shù)將建筑劃分成以下4種類型：第1類建筑為9～16層，建筑高度在50m以內(nèi);第2類建筑為17～25層，建筑高度在75m以內(nèi);第3類建筑為26～40層，建筑高度在100m以內(nèi);第4類建筑為超高層建筑，其層數(shù)超過40層，建筑高度在100m以上。對于超高層建筑，其施工關鍵技術有別于其他類型的建筑，這些施工關鍵技術的發(fā)展，在很大程度上決定了超高層建筑的未來建設與發(fā)展。

1、樁基工程技術

樁基在超高層建筑中為主要基礎類型，保證樁基質(zhì)量是確保建筑安全與使用效果的重點所在。在超高層建筑不斷發(fā)展的進程中，樁基施工技術同樣得到一定程度的發(fā)展。就目前來看，在超高層建筑工程中常用樁基類型包括：灌注樁、鋼管樁與預制樁。

（1）預制樁（圖1）主要有方樁與管樁兩種類型，承載力較高，而且耐久性良好，具有施工成本相對較低，施工質(zhì)量容易控制和工期較短等優(yōu)勢，在當前的超高層建筑中得到了廣泛的應用。通過對預制樁的合理應用，能極大的加快施工效率并保證施工質(zhì)量，使工程獲得顯著的經(jīng)濟效益。然而這種類型的樁基也存在一定缺陷，比如擠土效應相對較大和承載力有限等，目前主要應用于環(huán)境相對寬松，且對承載力要求不高的情況中[1]。

（2）鋼管樁如圖2所示，具有承載力較大、工期短和質(zhì)量容易控制等優(yōu)勢，通過大量的實踐與研究，目前已經(jīng)形成了針對鋼管樁的成套施工技術，通過對這些施工技術的應用，能大幅減少對周圍環(huán)境造成的不利影響，然而這種樁基類型也存在一定的缺陷，比如成本相對較高，和施工中容易產(chǎn)生噪音，這些缺陷的存在，在一定程度上限制了其發(fā)展。

（3）灌注樁對地層有較高的適應性，而且施工投入相對較少，成本較低，能形成較大的承載力，對環(huán)境也不會造成太大的影響，正十分廣泛的應用于高層及超高層建筑，如圖3所示。另外在鉆孔灌注樁基礎上進行后注漿，能進一步提高樁基質(zhì)量與可靠性，對樁身承載環(huán)境予以有效改善，進而大幅提高樁基承載力。

2、混凝土工程技術

對于超高層建筑，其基礎底板是主要受力結構之一，對耐久性與整體性均提出了很高的要求，在通常情況下需要一次性完成整體澆筑，采用相應的施工工藝。然而由于基礎底板是典型的大體積混凝土，所以在施工中可能出現(xiàn)裂縫的問題，溫度控制始終是大體積混凝土施工的關鍵問題，需在今后的發(fā)展過程中，將其作為主要問題來解決。目前通過對大體積混凝土施工質(zhì)量有關的各方面因素的分析和實踐，包括混凝土配合比、外加劑添加、水化熱、混凝土攪拌、初凝與終凝時間等，提出了能有效降低水化熱并減小收縮的成套技術，從根本上解決裂縫控制與溫度控制等方面的難題，在實際的工程應用中取得了明顯的成效。以某超高層建筑工程為例，引入了由日本研發(fā)生產(chǎn)的設備，其基礎底板的混凝土澆筑量達到了5500m3，板厚為2.0m，采用分層的方法進行澆筑，共分成4層，每層500mm厚，通過分層澆筑，有效控制了裂縫的產(chǎn)生[2]。

3、模板工程技術

對于超高層建筑，其模板工程技術的發(fā)展，以液壓爬模為核心代表。液壓爬模實際上是一種采用液壓千斤頂作為主要動力方式的模板施工裝備，它具有安裝與使用靈活，且提升控制精準等優(yōu)勢，目前已經(jīng)廣泛應用于超高層建筑。國外的一些發(fā)達國家針對液壓爬模的研究起步較早，在70年代末期，德國首次提出液壓爬模技術，之后奧地利等國也相繼進行了液壓爬模技術的分析和研究。液壓爬模系統(tǒng)的設計不僅科學合理，而且對不同的結構都有很強的適應性，能大幅減少人員的勞動量，加快實際施工效率，現(xiàn)階段國外大部分超高層建筑建設都利用液壓爬模技術。在我國，對液壓爬模技術進行的研究起步較晚，在80年代才開始對國外已經(jīng)達到比較先進的液壓爬模技術進行分析，但通過不斷的自主研發(fā)，提出了符合我國基本國情的液壓爬模技術方法，并在很多超高層建筑工程實際中得到應用，驗證了液壓爬模技術的合理性與有效性。在90年代之后，基于科技的快速發(fā)展，我國的液壓爬模技術得到了進一步的改進，比如將液壓油缸作為爬模系統(tǒng)的動力，使液壓爬模技術可以在任何高度不超過200m的超高層建筑中得到應用[3]。

4、數(shù)字化技術

數(shù)字化技術為新興技術，無論是我國還是國外，都對這項技術給予了高度重視，他和工程建設領域之間的融合，使建筑領域得到了全面的改變，也給建筑領域創(chuàng)造出很大的效益，能提高整個工程建設的質(zhì)量。

以某超高層建筑工程為例，圍繞數(shù)字化技術進行大量創(chuàng)新分析和研究，取得了很多創(chuàng)新性成果，建立了以數(shù)字化技術為中心的超高層建筑施工體系，對信息化技術和模型參數(shù)化技術進行整合應用，實現(xiàn)了對建筑的綠色建造與虛擬仿真，使建筑工程的設計、加工制作與施工管理均實現(xiàn)一體化，充分體現(xiàn)出數(shù)字化管理具有的作用與功能。

（1）工程建設期間，研究得出并廣泛應用了不同的數(shù)字化加工手段，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)加工方式的根本改變，極大的提高了工程的建造技術水平[4]。

（2）采用“直接面向于綠色施工的成套施工技術”，可以對原本十分復雜的方案實施模擬分析與仿真，進而實現(xiàn)對施工方案的全面優(yōu)化，使整個施工過程都得到有效的管理。

（3）采用建筑施工全過程動態(tài)跟蹤與檢測技術，對不同方案對應的效果實施動態(tài)跟蹤和評價，以此為方案的優(yōu)選和可靠實施奠定良好的基礎。

（4）建立綠色施工虛擬平臺，并開發(fā)不同的平臺軟件，包括深基坑變形控制和預警、超長構件安裝施工姿態(tài)演示與控制等，對整個施工過程進行嚴格的控制與管理。

（5）此外還研發(fā)出專門的機器人，對復雜的鋼結構實施數(shù)字化加工，以3D模型為基礎，借助BIM平臺對所有建筑信息進行整合，使從設計到施工的所有數(shù)據(jù)均實現(xiàn)無縫對接，同時借助數(shù)字化系統(tǒng)對機器人進行操控，使其對復雜的鋼結構進行加工，以此極大的提高鋼結構加工效率與精度[5]。

結語：

綜上所述，對于我國的超高層建筑工程，無論是樁基工程、混凝土工程、模板工程還是數(shù)字化技術，都得到了快速的發(fā)展，工程建設的技術水平得到了很大程度的提高，為適應城市化進程發(fā)展和人民生活需求日益提高方面，提供了可靠技術支持。

參考文獻：

[1]王亞榮，黃聲享，匡翠林.融合GNSS和加速度計監(jiān)測數(shù)據(jù)的超高建筑動態(tài)特性分析[J].測繪通報，2019，11（08）：14-19.

[2]馬靜.鋼梁與筒架交替支撐式整體爬升鋼平臺模架在超高建筑復雜核心筒結構建造中的應用[J].建筑施工，2019，41（01）：109-112.

[3]徐磊，花力，朱剛.超高層建筑施工電梯空中托換平臺體系的設計與應用[J].建筑施工，2014，36（06）：720-722.

[4]辛業(yè)洪，韓杰，黃浩，趙超.某超高建筑空調(diào)系統(tǒng)排風全熱回收方案的生命周期成本分析[J].建筑設計管理，2013，30（03）：70-72+79.

[5]徐立斌，葉浩文，丁銀仙.高性能混凝土的配制及其超高泵送技術在超高層建筑中應用簡介[J].混凝土，2012，10（08）：100-103+106.

作者簡介：

封居偉（1983.11-），男，工程師，大專，主要從事建筑工程工作。