浅析高层建筑中土建施工技术的应用

摘 要：随着城市化进程不断加快，城市土地资源紧俏。高层建筑受到城市和建筑师的青睐，同时需要的土建施工技术也相对提升，不断研发新的高层建筑土建施工技术，不断引进和革新国内外先进的土建施工技术理论并结合自身实践经验，为我国高层建筑工程施工技术的进一步发展提供动力。

关键词：高层建筑；土建施工；技术应用

Pick to: along with the accelerating urbanization process, urban land resources are tight. High-rise buildings and architects, city need to civil construction technology is also relatively improve at the same time, constantly developing new high-rise building construction technology, constantly introduce domestic and foreign advanced construction technology and the innovation theory and combined with their own practical experience, to the further development of high-rise building construction technology in China.

Key words: high-rise buildings; Civil engineering construction; Technology application

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

在我国，高层建筑发展迅猛，特别是建筑正向外形复杂化、功能多样化、结构类型复杂化的目标不断发展，但由于高层建筑具有楼层多、建筑高、结构复杂多样，对施工工艺和技术的要求非常高，施工工期较长，对施工完整性、结构荷载科学、施工工序等要求较高。所以，为确保高层建筑施工的顺利进行，在建筑工程施工中，强化和规范建筑工程施工，特别针对高层、超高层建筑，加强工程施工技术进行科学地、全方面地研究，以保证施工质量和安全。以下本文将对土建施工中的基础、转换层及泵送技术在高层建筑中的应用进行阐述。

一、基础施工技术在高层建筑中的应用

高层建筑常用的基础结构可分为片筏基础、箱形基础、桩基础和复合基础。高层建筑的基础因地基承载力、抗震稳定和功能要求，一般埋置深度较大，且有地下结构。当基础埋置深度不大，地基土质条件好，且周围有足够的空地时，可采用放坡方法开挖。放坡开挖基坑比较经济，但必须进行边坡稳定性验算。在场地狭窄地区，基础工程周围没有足够的空地，又不允许进行放坡时，则采用挡土支护措施。

1.护坡桩的支撑形式

（1）悬臂式护坡桩(无锚板桩)。对于粘土、砂土及地下水位较低的地基，用桩锤将工字钢桩打入土中，嵌入土层足够的深度保持稳定，其顶端设有支撑或锚杆，开挖时在桩间加插横板以挡土。

（2）支撑(拉锚)护坡桩。水平拉锚护坡桩：基坑开挖较深施工时，在基坑附近的土体稳定区内先打设锚桩，然后开挖基坑1m 左右装上横撑(围檩)，在护坡桩背面挖沟槽拉上锚杆，其一端与挡土桩上的围檩(墙)连接，另一端与锚桩(锚梁)连接，用花篮螺栓连接并拉紧固定在锚桩上，基坑则可继续挖土至设计深度。支护护坡桩：基坑附近无法拉锚时，或在地质较差、不宜采用锚杆支护的软土地区，可在基坑内进行支撑，支撑一般采用型钢或钢管制成。支撑主要支顶挡土结构，以克服水土所产生的侧压力。支撑形式可分为水平支撑和斜向支撑。

（3）土层锚杆。将受拉杆件的一端(锚固段)固定在边坡或地基的土层中，另一端与护壁桩(墙)连接，用以承受土压力，防止土壁坍塌或滑坡。

2.常用护坡桩施工技术

深层搅拌水泥土挡土桩施工：利用水泥作固化剂，将土与水泥强制拌和，使土硬结形成具有一定强度和遇水稳定的水泥土加固桩。若将深层水泥土单桩相互搭接施工，即形成重力坝式挡土墙。常见的布置形式有：连续壁状挡土墙、格栅式挡土墙。钢筋混凝土护坡桩：钢筋混凝土护坡桩分为预制钢筋混凝土板桩和现浇钢筋混凝土灌注桩。预制钢筋混凝土护坡桩施工时，沿着基坑四周的位置上，逐块连续将板桩打入土中，然后在桩的上口浇筑钢筋混凝土锁口梁，用以增加板桩的整体刚度。现浇钢筋混凝土护坡桩，按平面布置的组合形式不同，有单桩疏排、单桩密排和双排桩。

3.地下连续墙施工技术

地下连续墙施工：在地面上采用专用挖槽机械设备，按一个单元槽段长度(一般6~8m)，沿着深基础或地下构筑物周边轴线，利用膨润土泥浆护壁开挖深槽。地下连续墙施工过程主要划分为三个阶段：准备工作阶段、成槽阶段和浇筑混凝土阶段。挖槽机械设备主要是深槽挖掘机、泥浆制备搅拌机及处理机具。地下连续墙挖掘机械有多头钻、挖掘机及抓斗式挖掘机。为了保证挖槽竖直并防止机械碰撞槽壁，成槽施工之前，在地下连续墙设计的纵轴线位置上开挖导沟，在沟的两侧浇筑混凝土或钢筋混凝土导墙。地下连续墙施工是利用泥浆护壁成槽。泥浆的作用是维持直立槽壁面的稳定性，利用泥浆循环携带出挖掘土渣，同时泥浆还能降低钻具温度，减少磨损。通常用机械将膨润土搅拌成泥浆；控制泥浆性能的指标有密度、粘度、失水量和泥皮性质。地下连续墙施工单元槽段的长度，既是进行一次挖掘槽段的长度，也是浇筑混凝土的长度。划分单元槽段时，还应考虑槽段之间的接头位置，以保证地下连续墙的整体性。开挖前，将导沟内施工垃圾清除干净，注入符合要求的泥浆。地下连续墙槽段之间的垂直接头，作为基坑开挖的防渗挡土临时结构时，要求接头密合、不夹泥；作为主体结构侧墙或结构部分的地下墙，除要求接头抗渗挡土外，还要求有抗剪能力。

二、施工转换层技术在高层建筑中的应用

转换层是为了实现置换作用而建立的，一般的高层建筑转换与它的支持系统结构尺寸都较大，借地面支撑负荷较重。要求下部结构支撑牢固。分层浇筑时先用已浇部分构件承载、借助下部垂直构件卸荷以及充分利用钢架等特点。一般情况下，高层建筑转换层结构对楼面水平刚度有着较为严格的要求。在确定高层建筑转换层结构时，由于转换板重量与载荷比较大，因此选择合理适用的模板支撑计划尤为重要。对于设置模板支持体系，需要检查转换层的承载能力。对一些大体积的混凝土转换板在施工时要采取必要的措施预防混凝土收缩裂缝与温度裂缝的产生。转换板因为筋较密且钢架的结构高，所以施工时要采取一定的稳定措施。定期监测转换板的变形与混凝土施工温度，及时采取预防与纠正。

在模板与支撑组成模板体系里，模板的刚度与承载力，要满足一定的要求，首先在浇筑混凝土时，模板的接缝要严密，应当浇水湿润模板，模板内不能有积水。其次模板和混凝土接触的地方要清理和涂刷合适的隔离剂。模板内的余物要清理干净。模板结构选择需要符合实用、经济以及安全原则。模板材料一般选用木质与钢材，这些材料刚度应满足要求，确保模板结构的承载力、足够的弹性模量，模板与混凝土接触表面光滑平整等特性。设计模板支架时要充分考虑模板架重量标准值、钢筋重量标准值以及新施工的混凝土对模板侧压力值等。脚手架的水平宽度和纵向长度及垂直高度比值要小，所以有必要设置与墙连接件，连接杆件的紧固件节点在负载作用下，具有抗旋转的能力。

转换层结构支撑体系设计时，一般要满足牢固性与经济性、便利性与美观以及多功能与通用性等要求。特别是高层建筑转换层框架体系，在结构计算上有一定的特殊性，主要表现在构架的不严密、节点性能的差异性、结构与材料缺陷控制困难以及负荷载变化等特点。在高层建筑转换层支撑体系验算时，要参考极限承载力，与正常使用极限状态来确定计算的项目。在计算立柱支持体系牢固性时，要充分考虑到承载力对框架的影响因素，这些因素包括支撑架的几何形状、螺栓的拧紧扭矩以及支撑设置等。

具有一定厚度与体积较大的转换板混凝土钢筋布置较密，工程条件与施工技术复杂，在浇筑大面积混凝土时，对温度应力的影响要考虑周到，且尽量使混凝土内部温度与外部温差减少。在高层建筑转换层施工中，要采取有力的措施，确保混凝土混合设计。首先用水量要控制好增加混凝土的强度。混凝土外加剂使用须合理。可选取系数较大的骨料。冷却水管先埋在混凝土中。通过混凝土表面隔热与掷石块，调整其表面温度下降的速度。大体积混凝土施工前对辅助机械与材料要事先预备好，以适应施工的特殊性。制定施工方案应当侧重混凝土搅拌、运输以及浇筑的方面。制定混凝土的保温措施，确定混凝土浇筑温度及材料测温的措施并且制订安全与消防细则等。在施工的过程中，大体积的混凝土浇筑的温度要少于29~C，如果多了要采取降温措施，混合后的混凝土要及时运到浇筑地点进行入模。

大体积混凝土须符合整体连续浇筑的要求，根据其钢筋密度、混凝土运送及构件几何尺寸，选用分层、分段以及斜面分层浇筑方案，其中分层方案在结构几何尺寸较小的建筑工程使用，分段适合于规模较大，厚度薄的建筑工程，对长度大于厚度3倍的建筑工程使用斜面分层。混凝土的养护在施工后须及时进行，它对收缩开裂可以起到预防作用，其硬化的温度与湿度条件要符合要求，一般情况下，混凝土浇筑后，遮盖与洒水保护应当在lOh内进行，养护的方法包括冷却与保温两种。

转换层在层数多的混凝土结构上，因为转换板含有大量的钢筋，排列紧集，所以要采用适当的接头形式与合理的安排钢筋就位顺序，是钢筋施工中关键的一环。钢筋下料时，要充分考虑钢筋间的排列位置，确定绑扎顺序与制作尺寸，钢筋连接是否正确对减轻施工的困难影响很大，一般情况下，高层建筑转换层结构主筋接头采用套筒连接、电渣焊连接以及螺纹连接等，其中钢筋螺纹连接在高层建筑转换层结构施工中应用广泛。温度差所产生的裂缝是影响到转换板的牢固的关键一点，混凝土温度控制在多层转换层施工中越来越受到普遍的关注。为了防止混凝土温度裂缝，一般是从混凝土的冷却与减热两方面入手：一是，通过采用低流量混凝土与拌和料及添加剂降低混凝土的热量；二是，通过采取搭遮阳棚措施，降低混凝土的浇筑温度；三是，采取摊薄浇筑，加大散热面，从而加快混凝土散热。

三、泵送混凝土施工技术在高层建筑中的应用

泵送混凝土施工技术就是利用混凝土泵，通过管道将混凝土拌和物输送到浇筑地点，一次连续完成水平运输和垂直运输，配以布料杆或配料机还可方便地进行混凝土浇筑。泵送混凝土工艺具有输送能力大、工效高、劳动强度低、施工文明等特点，在高层建筑中应用广泛。

1.泵送混凝土的管道布置及敷设

泵机出口有一定长度的地面水平管(水平管长度不小于泵送高度的1/3～1/4)，然后接90°弯头，转向垂直运输。地面水平管用支架支垫，垂直管道用紧固件间隔3m固定在混凝土结构上。竖向管道位置应使楼面水平输送距离最短，尽可能设置在设计的预留孔洞内，且不影响设备安装。

2.泵送混凝土施工

泵送混凝土除应满足结构设计强度外，还必须具有可泵性。即在管内有一定的流动性和较好的粘聚性，不泌水，不离析，且摩阻力小；因此，要严格控制混凝土原材料的质量。一般选用泌水性小，保水性好的普通硅酸盐水泥。碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于1∶4，卵石宜小于或等于1∶2.5。通过0.315mm筛孔的砂应不少于15%，砂率宜控制在40%~50%。泵送混凝土宜掺用木质磺酸钙减水剂等外加剂和适量粉煤灰，以增加混凝土的可泵性。泵送混凝土的坍落度宜为80~180mm，泵送高度大时还可以适当增大。

结语

我国高层建筑行业快速发展和壮大，施工技术也不断升级。但是，由于我国现有高层建筑施工理论和技术还不成熟，国家必须加大力度引进和吸收国外先进的施工技术和理论，并组织相关技术人员进行研讨和分析，结合我国现有的实践经验，对高层建筑工程进行科学地、规范地管理，使我国高层建筑行业逐步迈入崭新的阶段。

参考文献：

[1]刘伟．高层住宅转换层的施工技术及其质量控制[J]．大众科技，2006， (03)．

[2]罗继振.高层建筑工程施工技术探析[J].现代物业(上旬刊),2012(01)

[3]文仕波.高层建筑施工技术的探讨与应用[J].中国建设信息,2011(05)