超大型综合体“商业区提前营业”的关键技术研究与实践

2020-12-24高卫明上海建工四建集团有限公司上海201103

建筑科技 2020年3期

高卫明（上海建工四建集团有限公司，上海 201103）

伴随城市化进程的快速推进，大型城市综合体不断涌现。这类项目具有体量大、建设周期长、资金投入大、回本收益慢等显著特点，若能将建筑物按照功能划分，进行分区域分阶段交付运营，实现部分区域“提前营业”的模式，将产生巨大的经济和社会效益。

超大型城市综合体通常包含 1 幢甚至多幢超高层建筑，具有空间体量巨大、功能业态众多、结构体系独特、机电系统复杂等特点，工程本身具有极大的建造难度。部分区域提前营业交付运营，需要统筹协调运营与持续施工的需求，由此产生更多的建造技术和管理难题，对施工策划和统筹管理提出更高的要求。本文以南京某项目为案例，从总体部署、机电系统拆分及合成交付、消防疏散、综合管理等方面来探索和研究超大综合体项目商业部分提前营业课题。

1 工程背景概况

南京某大型综合体建筑项目位于江苏省南京市建邺区核心商务区，地下 4 层，建筑面积约 21.1 万 m2；地上由 3 幢高度分别为 368 m、328 m 和 300 m 的塔楼，200 m 高的空中连廊、9 层商业裙房（局部 10 层）以及配套的 15 层立体车库组成。地上建筑面积约 70.7 万 m2，总面积约 91.8 万 m2，总投资约 100 亿元，是全球最高的非对称三塔连体建筑，建成后为华东地区乃至全国的城市商业新地标。

项目按照建筑功能业态和空间结构划分为商业裙房和塔楼两大区域。商业区域总面积约 49.8 万 m2，营业后将一举刷新韩国釜山新世界百货以 29.0 万 m2保持的“全球最大百货公司”吉尼斯纪录。

裙房和塔楼共用地下结构，裙房为钢筋混凝土框架结构；塔楼为核心筒+钢框架结构；空中连廊为钢框架桁架结构，与 3 幢超高层塔楼非对称刚性连接。本工程机电系统复杂，技术接口和联动控制技术复杂，各类机房分布面广，设备种类和数量众多，主要大型机电设备有热水锅炉 13 台、冷冻机组 21 台、板式交换器 19 台、变压器 66 台、开式冷却塔 22 台和 PHU、AHU 空调箱共 678 台。其中，塔楼的 10 台热水锅炉和 9 台冷冻机组布置在地下室共用机房；裙房屋面的 10 台开式冷却塔同时供向裙房和塔楼；电气、消防、排水等主管经商业裙房水平布设后与塔楼竖向接驳连通。

2 技术路线和总体部署

项目策划阶段，针对 92 万 m2的超大型城市综合体，从建筑功能、结构情况、空间格局、系统布置、总体配套等方面综合分析提前营业的可行性，确定总体原则：① 提前交付区域不少于商业面积的 80%，即至少 40 万 m2商业营业；② 提前营业时间比整体竣工时间提早不短于一年，充分体现提前营业的商业价值；③ 提前营业商业和室外环境的消防疏散符合规范；④ 后续塔楼区场地和施工环境因素对商业安全营运影响最小化。

以交付范围和交付时间为目标，建立时空分析模型，模拟商业独立运营情况下塔楼施工整体工况。以商业裙房安全运营为前提，统筹协调 2 大区域相互影响、互相作用的逻辑关系，优化调整提前营业与塔楼施工相互影响因素，确定以商业提前营业为重心的策划技术和作出的总体部署，包含以提前营业为核心目标的总进度计划，分阶段分区域的动态场布，2 大区域的人流和车流交通流线设计，垂直运输系统无缝衔接转换，对营运安全有重大影响的分部分项技术路线，2 阶段专项验收及最终合成交付等。

2.1 提前营业的范围确定和塔楼工况分析

通过对裙房及地下室使用功能、机电系统、交通流线等的分析，确定商业提前营业区域，包含 4 层地下室、10 层商场、15 层立体车库、西北下沉式广场、3 幢塔楼 10 层以下的外框、塔楼核心筒内服务商业区的管弄井和消防楼梯、除塔楼施工场地外的全部室外总体。

商业裙房提前营业时，后续施工的 3 幢塔楼及空中连廊的主体结构基本完成，机电等大型设备基本吊运至楼层，塔吊等大型机械拆除，T 1 塔楼高区外幕墙施工中，T 2、T 3 塔楼以及空中连廊外幕墙基本完成，三幢塔楼均处于装饰阶段，以室内作业为主。此工况对提前营业区域的运营安全提供最大保障，使营业区内人群的心理负面影响降到最低。

2.2 突出以提前营业为核心的总进度安排

经工况分析和流程设计，为平衡裙房提前营业价值和塔楼后续施工所需场地，确定商业裙房提前至少 14 个月交付营业，并将此目标值列为工程最重要的里程碑节点。

地下室阶段，统筹考虑裙房和塔楼施工，按照“塔楼区域先行”和“裙房范围有序跟进”的原则，重点部署地下室顶板分区施工的计划。上部商业裙房施工阶段，综合采用“平面分区，竖向分层，分专业流水搭接施工”的方式，合理部署机电、幕墙、装饰、景观等工序分阶段进场，加快裙房进度。

全面梳理塔楼施工的内容，对提前营业有较大影响的施工分项如空中连廊结构施工、塔楼及连廊幕墙、大型垂直运输设备拆除等，提前安排完成或者将影响降到最低。提前营业前，裙房和塔楼 10 层以下的机电管线安装完成，包括服务塔楼 10 层以上的机电竖向总管安装完毕；与塔楼共用的管弄井内服务于商业区域的竖向干管及支管安装完毕；商业区机电系统单机和联动调试完成，具备独立运行功能。施工进度安排重要节点见图 1。

图1 南京某大型综合体进度安排重要节点

2.3 空中连廊的施工总体部署

本工程空中连廊位于 200.0 m 高空，投影尺寸约 71.5 m×59.0 m（4 400.0 m2），涉及 43～49 层，共 7 个楼层，总高度约 40 m。空中连廊由底部转换桁架、楼层钢梁及外立面连接体桁架组成，用钢量约 7 200 t。

为降低高空作业对商业营运造成的安全风险，模拟构建高空吊装工况与裙房的空间位置关系；梳理连廊提升的前置条件，如加固裙房屋面和布置拼装胎架、3 幢塔楼施工至预定高度，对应连廊层的塔楼结构强度达到设计值，3 幢塔楼的结构沉降趋于稳定，裙房屋面收尾和预留时间调试等。经方案比选后确定“底部转换桁架层整体提升+上部钢构件散拼”的技术路线，确保连廊施工对商业提前营业的影响降至最低。

空中连廊技术路线从方案设想、模拟计算、设计确认、专家论证到正式部署，历时 2 年多，最终于 2017 年 10 月 26 日顺利完成提升（历时 8 d），消除了裙房营业最大的威胁。

3 机电施工关键技术

机电系统以机房、设备的供向为安装策划核心，主要管线、管井为主干，消防、安保、弱电系统为前提，综合外总体及市政配套为基础，采用“总、分、总”的方法（综合总体考虑，分区分阶段实施，整体合成），综合分析各系统支撑提前营业区域的可行性，以及正式水电气等外界能源分阶段接入及供应的利弊。针对两大区域分阶段分区域调试及系统二次接驳合成的可行性及可能遇到的问题，统筹优化机房、设备、管线合理布局及分区分阶段实施采取的措施。

以商业提前营业为目标，选定机电设备和弱电系统，确定各系统安装进度节点、拟订设备采购计划、机房启用时间、系统开通时间及 3 幢塔楼的联动调试计划等。机电工程系统细分营业区、施工区的系统界面和接口处理方式，要满足商业区设备和管线正常运行，兼顾后续塔楼管线设备的有序施工，保障提前营业区和塔楼施工区的系统相互独立，分段调试，达到分区验收的条件。针对提前交付内容，结合单位工程划分报监，提前策划并与受监部门沟通商业裙房竣工验收事宜，完成人防、规划、消防、资料等专项验收。

3.1 商业区机电系统部署

商业裙房实现提前交付运营的必要前提是机电系统独立运行。通过营业区机电系统梳理，提前营业前需完成的机电工作主要有：大型设备吊装、10 层以下垂直干管敷设、分阶段受电、二次接驳预留、营业区系统调试、消防验收等。

塔楼机电系统部分设备布置在裙房机房内，这类设备需提前选型和采购，在裙房营业前吊装就位。途经营业区的塔楼各系统管道随裙房进度同步敷设到位，如给排水系统管道、暖通系统中的冷冻机房管线及冷却塔、电气系统中高压室及发电机房至塔楼各变电所的供电线路等可根据塔楼施工进度延后安装，将位于营业区的管线提前安装到位，塔楼区管线施工至 10 层设备层，预留二次接驳位置和单独标识。

本工程部分后浇带对设备用房的交付有着制约作用。后浇带在地下 4 层、3 层横穿冷冻机房，在地下 3 层穿越商业变电站，后浇带不封闭将直接影响商业机电安装和系统运行的完整性。通过梳理确认，温度后浇带要在相邻结构完成2个月后封闭。对于沉降后浇带，要优化、调整位置和根据沉降观测数据确定提前封闭的时间。

3.2 机电系统二次接驳、合成交付

机电系统合成交付前完成二次接驳、分段调试。

(1) 塔楼机电系统与商业裙房预留接口接驳。3 幢塔楼 10 层为设备层，与裙房区域连通，将其作为二次接驳的施工楼层。商业区交付营业前，主要机电管线在 10 层预留接口。接驳前，须通过人工排查和管线气压试验相结合的方式对营业区各系统管线进行排查和筛选，同时建立补偿机制，对失效的管线查找原因，采取机械疏通或者分段替换的解决方法。如塔楼供水及供热系统均来源于裙房地下室，塔楼排水系统需通过裙房排向室外，则二次接驳前需对原商业区域施工预留管线进行排查，对符合要求的管线完成接驳和单机调试。

(2) 临时系统在不间断营业下转换成永久系统。临时系统转换前充分考虑对商业运营的影响，在商业营业影响最小的情况下，进行错峰施工更换。例如，裙房和塔楼 10 层以下属共用区域，为满足裙房提前营业，塔楼 10 层以下采用临时排水管道连接市政管弄井。塔楼外总体施工时，将临时排水系统在不中断营业的情况下更换成永久排水系统。

完成塔楼和裙房的二次接驳和联动调试后，组织工程验收和合成交付。

4 提前营业区域的消防及疏散综合布置

满足商场的应急疏散是交付营业的前提条件。以运营环境为基础，消防规范为前提，按照不同功能楼层起火和蔓延趋势建立应急疏散模型，包括火灾演变分析模型、各楼层人员疏散分析数字化模型、消防应急救援分析模型等，见图 2。

图2 楼层人员疏散模型

结合模型数据对防火分区、疏散通道等消防设计内容进行优化调整以适应提前营业需求，对消防、安保系统、设施及控制系统提前交付、二次接驳时无缝衔接转换作针对性部署。通过对消防救援空间和流线分析，对消防环道、消防登高等空间需求与施工状态进行动态管理与协调，必要时采取补偿措施：① 动态策划施工区场布，在施工区设置临时消防通道和临时登高面，实现商业区和施工区消防环通，保障消防救援“保通可达”。② 商业裙房营业区经首层出入口、下沉广场、地下车库出入口进行疏散。部分商业消防疏散口位于塔楼施工区内，在施工区内的消防疏散口布置安全通道指引标识等，满足商业人流疏散要求。

除商业区域的横向消防疏散外，对营业区与施工区采取竖向分段分层、水平分区隔离的临时措施，阻断通道、管弄井等可能存在的过火、串烟现象。同时，以商业区营运的消控中心为依托，建立运营方与施工方联防联动的管理机制，协同应对各类应急情况。

5 提前营业的综合管理

商业裙房提前交付运营，面对上下立体交叉作业和地面可利用面积空间少的局面，须增加安全防护及防水、防尘、防噪声的措施。尤其是安全防护方面，通过对“裙房营业、塔楼施工”状态进行多影响因素耦合分析，采取针对性措施形成地下地上全方位分区分段的立体隔离及安全防护体系。具体如下。

(1) 营业区与施工区之间的隔离。对人员、车辆进行流线分析，梳理营业区和施工区之间的通道与界面，按重要性程度、区域特点、视觉需求等建立“多层次、多界面、多种类”的隔离体系，包括：① 地下室和商场通往塔楼施工区的路径上布置消防推杠锁和警示标语，避免顾客误入施工区或者施工人员无证进入商场；② 地面上，营业区和施工区用绿色景观围挡分开，达到外部美观和施工隔离的效果；③ 商业裙房屋面和塔楼 10 层设备层设置门禁系统，从竖向分隔营业区和非营业区。

(2) 施工区域布置隔离阻断、引水系统。对雨水、施工废水、调试用水依据来源、水流路径和不同区域对水的敏感性等进行分析，建立“疏堵结合、永临结合”“隔离区、隔离层、隔离点相配套”的严密高效的排放体系。具体为：① 分别在 3 幢塔楼的 12 层设置阻水硬隔离，将 12 层作为 “临时屋面”，施工用水和雨水经其有组织地导流到 12 层楼面内；② 对楼梯间、管弄井等部位进行临时封闭，沿着核心筒外侧设置挡水槛；③ 在竖向井道里增加水平阻水隔离，避免水流顺着井道前进影响商业运行；④ 幕墙在位于人货电梯部位形成的缺口处，上下整体在幕墙与结构接口周边形成雨水收集和排放系统，通过临时雨水管接入商业永久排水管和裙房屋面，最后经排水管排入完善的顶板排水系统；⑤ 在重要区域设置缓冲区，例如在塔楼 11 层增加一道临时防水槛，双重防护设于 10 层的设备层。见图 3。

图3 塔楼阻水硬隔离示意图和实拍照片

(3) 构建多层次立体作业安全防护体系。应用数字化手段，对施工区坠落的风险等级、落点分布、严重程度等进行分析，构建涵盖地下、地面、裙房屋面、塔楼施工的立体安全防护体系：① 在通往地下室商场的自动扶梯上设置防护棚，确保顾客通行安全；② 在临近商场出入口的施工区围挡外设置警戒线隔离、建立缓冲区；③ 在裙房屋面搭设临时软隔离、防护商场采光顶和裙房屋面设备；④ 结合幕墙进度在塔楼外框设置多道外挑钢制硬隔离及挑脚手隔离，在立体防护下方施工作业区。