土建工程施工技术在高层建筑中的应用

赵晓伟

摘要：随着建筑行业的快速发展，城市高层建筑越来越多，相对普通建筑而言，高层建筑的施工方案较为复杂，施工会受到很对因素的制约，且对工程质量的要求较高。特别是土建工程，属于建筑结构关键位置，对建筑的结构稳定性影响极大，而其施工技术是保障施工质量的关键。文章结合实际工程案例，全面探讨了高层建筑土建工程施工技术。

关键词：高层建筑；连续墙；防水；土建工程

一、工程概况

某高层建筑高28层，地下2层，建筑高度197m，建筑总面积为104206m2，工程平面图为长方形，长为86m，宽56m。地下2层主要是由钢筋混凝土做成，地上部分两侧为劲性钢筋混凝土简体，中央结构属钢结构，于6～10层、24～26层、28～屋面1层位置设置钢桁架，联合抗震墙。外墙材料采用金属玻璃，如图1所示：

工程由上而下土层为：2m填土、0.6m粉质粘土、5.2m淤泥质粉质粘土、9.2m淤泥质粘土、6.7m粉质粘土、4.1m粉质粘土、3.5m细粉砂。

二、施工难点分析

第一，基坑开挖平均深10.9m，最深处大于16m，因为建筑四周有其他建筑，地下埋有管路，施工时不可对其造成破坏。

第二，施工时紧靠地界红线，且非常靠近地下1室，导致地下室外墙防水层施工难度较大。

第三，地下室顶板承受的两侧简体的压力较大，故在地下室设置了4榀桁架，均长5516m。

第四，建筑混凝土简体垂直度误差须控制在10mm以下。但因为建筑带有很多没有规则的外伸钢牛腿，造成模板及脚手架施工具有困难。

三、施工技术分析

（一）深基坑围护施工

1.围护结构构成。通过计算，工程人员规划围护结构由以下几个方面构成：

（1）地下連续挡土墙：考虑到工程基坑深度及周边建筑实例，采用C30混凝土做成地下连续挡土墙结构，长33m、厚1m。

（2）钢筋混凝土项圈梁、围檩及支撑：C30混凝土，共三道。将第1道支撑标高控制在最小范围内，根据地下室及挖土机械特点，确定支撑标高，支撑设计要满足围护结构的稳定需要，南北向采用混凝土对撑，周围采用混凝土边桁架和角撑。

（3）立柱：材料选择工程钢管桩，为省时省工，尽量使用原工程桩进行支撑平面布置。

2.施工技术措施分析。

（1）土体加固：因土抗剪能力小，成槽前，用A700mm水泥土搅拌桩对槽壁两侧进行加固处理，以确保成槽的质量；采用劈裂注浆技术对坑内被动土进行加固处理，提高其抗剪能力。

（2）降水：利用轻型井点降水方法降水2周；采用20m长的喷射井点，对深层土体进行降水，使土体固结，从而使土体抗剪能力得到响应提高。开挖时，地下水降至基坑以下约1m时，施工效果最好。

（3）利用支撑作栈桥：该工程施工场地狭小，仅有一条宽约5m的公用施工道路位于建筑西侧。为此，利用第1道支撑南北向的对撑，设计2个施工栈桥，宽12m左右，和公用道路连通，使问题得到解决。未解决基坑出土困难问题，在栈桥完工后，2道栈桥靠近南侧各设置1台QTG260起重机，最后出土量达4000m3/d。

（4）分层开挖：先适量挖建筑四周土体，是土体应力得到一个缓慢的释放，避免因突然卸载使地下连续墙受力猛增而变形。挖土时，同时卸载立柱桩四周土体，以确保立柱桩周边土压力的平衡。

（二）地下室外墙防水层施工

1.施工流程。按照设计要求，需要在地下室外墙迎水面和底板底部设置防水层，并要着重考虑防水层端部、节点及贯穿部位的防水工作。本工程围护结构与地下室外墙之间供施工人员进行外墙防水层施工地空间十分有限，为此，工程设计人员决定在地下室结构前进行防水层施工。

2.防水层施工。

（1）底板工程桩端防水层施工：先清理工程桩周围垃圾、杂物，使其表面洁净平整。涂防水涂膜于桩周围宽10cm左右的位置，并1层涤纶布环桩粘贴，然后重复均匀涂3～4层涂膜，贴网眼麻片于最后1层涂膜上。

（2）地下室墙体与垫层接缝处防水施工：底板下防水层施工完成后设置FC板保护层。墙体与垫层接缝处，先将涂膜刷在涤纶布上，涤纶布与墙体及垫层防水层搭接，考虑上部结构的沉降，在墙体及垫层阴角处预留一定长度。

（三）地下室预应力混凝土桁架施工

1.预应力混凝土桁架施工。建筑地下1层两简体间C、D、E、F轴各有1榀预应力混凝土桁架，其中上弦杆采用后张法施加预应力，每根上弦杆配4束钢绞线，施加4000kN的有效应力，超张拉103%。采用4根大梁对称张拉，每根梁内4孔进行对称对角张拉。施工过程中，张拉时必须保证顶板受力均匀，避免先浇混凝土导致约束受力不均，故先不浇捣桁架竖腹杆和斜腹杆，等到上弦梁板中应力稳定后，再进行竖腹杆、斜腹杆的支模及混凝土浇筑施工，并且混凝土后浇桁架不会容易出现裂缝。在施工过程中，利用排架支撑地下室顶板。

2.监测。应力随上部结构施工逐渐上升，在到5层时达最高点绝大多是测点预应力在20MPa以上，5层变换就不太明显了。在连接上部结构第1道钢桁架后，在2个简体创造了新的约束，导致应力再次上升，之后就保持平稳了。

（四）高层结构爬升模板体系施工

1.导轨式爬模方案。本工程东西两座劲性钢筋混凝土简体12层以下为矩形，12层以上为品字形，在中间钢桁架部位各伸出1500mm长H型钢牛腿，结构是比较特别的，遵照3级工艺流程，需要先吊装劲性钢结构，接着安装混凝土结构，最后吊装中间纯钢结构，3级流程之间均相差3～6层。利用2台M440型塔吊进行垂直运输。为了减小垂直运输量并保证立体施工安全，采用导轨式爬升脚手架进行简体施工，结合大模板施工形成导轨式爬模方案，整体提升和单片提升都可以进行。从12层开始设置爬架，直到建成屋顶后再拆除。

2.由爬架改制成导轨式爬模。导轨式爬模实际上是由常规导轨式爬升脚手架改造而成的，在改造设计过程中，为施工满足，对大模板水平和垂直两个方向的附加力需要采取对治措施。普通的爬升脚手架架宽900mm，为了使大模板提升方便且保养易行，所以改造爬架为下半部宽1200mm的爬升主体，上半部保留原来的宽900mm的挂模体，搭上下面的爬升主体架，并确保保持约500mm间隙，利于模板清洁保养和钢筋绑扎工作。为了提高爬模侧向刚度，在吊点位置加设之字形横向斜杆。

3.大模板施工。按照4m和4.5m两种层高来设计大模板，单块重1500kg，面积S=6m×4.6m=27.6m2。大模板设计考虑结构最大要求进行，强度、挠度、迭加变形均满足最大要求。

在地面对大模板进行拼装，利用塔吊吊在架体上，和架体一同上升。为保养大模板，架体和模板之间留着空隙，塞薄型海绵条于每块模板下和模板内拼缝内，可使模板不易变形，也确保墙面光洁、规整。检测显示，本工程东西简体的垂直偏差控制在10mm以内。

4、结构转换层施工技术

高层建筑由于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。因此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。上部分布置小空间，下部分布置大空间。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。通过转换层上下层间位移角及内力变化情况的分析，可得出影响其抗震性能的主要因素。

结束语

综上所述，高层建筑工程的施工技术对各个方面都有较为严格和缜密的要求和方法。无论是对于工程本身的质量还是对工程的造价控制来说，先进的施工技术都能带来最大化的期望值。 本工程经过工程人员的验算分析，提出了正确的施工方案，成功地解决了各种难题，使工程达到了社会效益和经济效益的双赢。

参考文献：

[1]吴辉宾，王家健.高层建筑施工管理存在的问题与应对策略[J].价值工程，2011，（11）.

[2]田鸿昊，李亮.高层建筑深基坑支护施工管理分析[J].中国高新技术企业，2010，（9）.

[3]王丹.淺议高层建筑土建工程施工管理[J].中国房地产业，2011，（3）.