浅析高层建筑工程项目的施工技术

顾军明 杨贵

摘要:高层建筑与多层建筑的施工技术有很多不同点，本文着重分析了高层建筑中常见的施工技术，供同行参考。

关键词: 高层建筑；工程项目；施工技术

近年来高层建筑发展迅速，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。下面就高层建筑的特点探讨一下其常见施工技术及措施。

1 现代高层建筑施工特点

就主体结构的施工而言，高层建筑与多层建筑的施工技术有相同之处外，也有不同的一面。从逐层施工的方法来看，基本相同。但从整个建筑来看，并不相同。主要原因是由高度增高、体量增大，带来了施工的差异。高层建筑的施工概括起来，有“高”、“深”、“大”、“长”、“密”5 个特点。

1.1 “高”

（1）建筑物的高度高

由此导致高层建筑施工的主要特点之一是垂直运输工作量大，没有与之相适应的垂直运输设备，要建造高层建筑是极为困难的。

（2）高空作业多

高空作业要突出解决好材料、制品、机具设备和人员的垂直运输。在施工全过程中，要认真做好高空安全保护、防火、用水、用电、通讯、临时厕所等问题，防止物体坠落打击事故。

（3）施工技术要求高

目前国内多层、低层建筑以砖混结构为主，高层建筑则以钢筋混凝土为主，并逐步发展钢和钢混结构。因此，以钢筋混凝土和钢为主要结构材料及相关的施工技术成为高层建筑施工的特色。而钢筋混凝土又以现浇为主，需要着重研究解决各种工业化模板、钢筋连接、高性能混凝土、建筑制品、结构安装等施工技术。

1.2 “深”

深，是指基础埋置深度深。高层建筑为了保证其整体稳定性，地基埋置深度不宜小于建筑物高度的1/12，采用桩基时，不宜小于建筑物高度的1/15（桩的长度不计算在埋置深度内），至少应有一层地下室。因此，一般埋深至少在地面以下5m。超高层建筑的基础埋置深度更是达20m 以上。深基础施工，地基处理复杂。尤其是在软土地基，基础施工方案有多种选择，对造价和工期影响很大。研究解决各种深基础开挖支护技术，是高层建筑施工的重点之一。

1.3 “大”

高层建筑体量大，工程量大，据统计，我国目前高层建筑平均建筑面积约为1.5 万m2。由于工程量大，工程项目多，涉及单位多、工种多。特别是一些大型复杂的高层建筑，往往是边设计、边准备、边施工，总、分包涉及许多单位，协作关系涉及众多部门。这就带来了高层建筑施工计划、组织、管理、协调的难度大。必须精心施工，加强集中管理。

当然，由于高层建筑层数多、工作面大，就可充分利用时间和空间，进行平行流水立体交叉作业。

1.4 “长”

高层建筑施工周期长，季节性施工（雨施、冬施）不可避免。一般多层住宅每栋平均工期在10 个月左右，而高层建筑的施工周期平均为2 年左右。要缩短施工周期，主要是缩短结构和装饰施工周期。各种高层结构体系可以采用不同的施工方法。而现浇混凝土是高层建筑施工的主导工序，合理的选择模板体系是缩短主体结构工期，降低成本的主要途径之一。

1.5 “密”

密是指高层建筑的施工条件复杂。高层建筑一般在市区施工，建造在密集的建筑群中，因此施工用地紧张，要尽量压缩现场暂设工程，减少现场材料、制品、设备储存量，根据现场条件合理选择机械设备，充分利用工厂化、商品化的产成品。施工时还必须保护相邻建筑、道路和地下管线不遭损坏，一般在基础工程施工时，均要采用妥当的挡土或加固措施。

由于“高”、“深”、“大”、“长”、“密”，也就带来了高层建筑施工中安全隐患多，如何在确保质量和工期，尽量降低施工造价的同时，加强施工安全方面的预防和管理，尽可能避免发生安全事故，是高层建筑施工中，从施工组织到施工技术诸方面都必须度重视的问题。

2 高层建筑基础施工技术

高层建筑中的基础是整个房屋结构的重要组成部分，其造价和工期分别约占建筑物土建总造价的20～30%，占总工期的30～40%左右。高层建筑基础施工有如下特殊性：

（1）基础埋置较深

根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》规定，基础埋置深度，天然地基时应为建筑高度的1/12；桩基时应为建筑高度的1/15，桩长不计在埋置深度以内。且充分利用地下空间，高层建筑一般将地下室建成三～四层，深达20 多m，所以深基础工程已成为建造高层建筑的条件。

（2）深基坑工程的设计与施工风险较大。

高层建筑在城市鳞次彬比，施工场地狭窄。由于邻近建筑及四周市政工程设施的安全和保护，对基坑工程的稳定和位移要求很严，而基坑工程在施工过程中大部分是临时工程。深基坑的开挖与支护，这是地下工程极其富有变化的领域，它包含土力学强度与稳定问题、位移变形问题、土与支护结构相互作用问题以及环境岩土工程问题。这些问题随着岩土性质不同而差异很大。设计施工不当，极易发生基坑工程事故。

土方工程包括大量土方挖运和拆除支护以及回填，有的工程土方量很大，如何挖运是重要内容。拆除支护支撑，也是在设计方案中应考虑的问题。

（3）大体积混凝土的施工

箱基和筏基的底板较厚，特别是厚筏板其底板混凝土常达3～4m 厚，例如新上海国际大厦筏板76m×72m，板厚3～3.5m，混凝土17000m3。大体积混凝土的关键是施工方法、施工技术措施问题，如何能不间断地一次浇筑上万立方米的混凝土，并能控制水泥水化热所引起的混凝土升温、降温及收缩各阶段产生的裂缝，是大体积混凝土施工的重点。

（4）正确处理好主房与裙房的基础关系

由于建筑功能的需要，高层建筑往往设置主楼与裙房，并必须连结在一起。主楼高裙房低，沉降不同。因此在设计与施工时，

必须防止两者间产生较大的差异沉降，并应符合规范要求。

不高层建筑常用的基础形式有：十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础、桩基础和复合基础。

为了保证基础的稳定性，防止基础滑移，高层建筑基础工程施工时，必须解决人工地基、降低地下水位、支护工程、基础混凝土浇筑以及防止基础施工影响邻近建筑和地下管道等问题。

高层建筑的基础施工主要有降水及土方开挖、基坑的支护、基础混凝土浇筑等工作。

3 混凝土工程施工技术

混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水、水泥的强度成正比。影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比要控制好混凝土质量最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。

混凝土质量控制包含两个基本内容:

（1）使混凝土达到设计要求的质量标准。

（2）在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本，这两条要求实际上是尽量降低混凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。

混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面入手。

①设计合理的混凝土配合比

合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计和验收标准。

②正确按设计配合比施工

按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比(材料不合格不收料除外)。

③加强原材料管理

混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

④进行混凝土强度的测定

以28d 强度为准，为施工简便和质量保证，我们一般做7d试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确其质量。

4 结构转换层施工技术

高层建筑从建筑的功能上一般上部要求小空间的轴线布置，而下部则需要大空间的轴线布置。上述要求与结构合理、自然布置正好相反。由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部受力较小，正常布置时应当是下部刚度大、墙多、柱网密，到上部渐减少墙、柱，扩大轴线间距。结构的正常布置与建筑功能之间就产生了矛盾。

为了满足建筑功能的要求，结构必须以和常规相反的方式进行布置。上部布置小空间，下部布置大空间。上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱。为了实现这种结构布置，就必须在结构转换的楼层设置转换层。

这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架- 剪力墙等结构体系中。

对上述两类转换结构，转换层高度是影响其抗震性能的主要因素之一，转换层高度越高，转换层上下层间位移角及内力突变越明显，设计时应限制转换层设置高度。转换层与其上层的侧向刚度比对结构抗震性能有一定影响。对转换层位置较低的带转换层的剪力墙结构，控制侧向刚度比可以控制转换层附近的层间位移角及内力突变。

对于带转换层的剪力墙结构或筒体结构，可采取以下措施强化下部结构：加大筒体及落地墙厚度、提高混凝土强度等级、必要时可在房屋周边增置部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体、提高抗震能力；可采取以下措施弱化上部：不落地剪力墙开洞、开口、减小墙厚等。

5 施工后浇带施工技术

在高层建筑物中，由于功能和造型的需要，往往把高层主楼与低层裙房连在一起，裙房包围了主楼的大部分。从传统的结构观点看，希望将高层与裙房脱开，这就需要设变形缝；但从建筑要求看又不希望设缝。因为设缝会出现双梁、双柱、双墙，使平面布局受局限，因此施工后浇带法便应运而生。

对高层主楼与低层裙房连接的基础梁、上部结构的梁和板，要预留出施工后浇带，待主楼与裙房主体完工后(有条件时再推迟一些时间)，再用微膨胀混凝土将它浇筑起来，使两侧地梁、上部梁和板连接成一个整体。这样做的目的是为了把高层与低层的差异沉降放过一部分，因为高层主楼完成之后，一般情况下，其沉降量已完成最终沉降量的60%～80%,剩下的沉降量就小多了，这时再补齐施工后浇带混凝土，二者差异沉降量就较小，这部分差异沉降引起的结构内力，可由不设永久变形缝的结构承担。

施工后浇带的位置宜选在结构受力较小的部位，一般在梁、板的变形缝反弯点附近，此位置弯矩不大，剪力也不大；也可选在梁、板的中部，弯矩虽大，但剪力很小。在施工后浇带处，混凝土虽为后浇，但钢筋不能断。如果梁、板跨度不大，可一次配足钢筋；如果跨度较大，可按规定断开，在补齐混凝土前焊接好。后浇带的配筋，应能承担由浇筑混凝土成为一整体后的差异沉降而产生的内力，一般可按差异沉降变形反算为内力，而在配筋上予以加强。后浇带的宽度应考虑便于施工操作，并按结构构造要求而定，一般宽度以700mm～1000mm 为宜。施工后浇带的断面形式应考虑浇筑混凝土后连接牢固，一般宜留直缝。对于板，可留斜缝；对于梁及基础，可留企口缝，而企口缝又有多种形式，可根据结构断面情况确定。

6 结语

正是由于高层建筑自身的特点，施工工艺技术要求高，其设计与一般多层建筑有很大的不同，对结构的安全度要求特别高，因此，在高层建筑施工中应从各个方面施工质量，同时灵活的将建筑与结构统一，以确保整个高层建筑工程的质量。