超高层建筑施工关键技术摘要：随着中国改革开放的飞速发展，超高层建筑在国内发展势头迅猛，近几年来迅速突破了500m级、600m级，如广州周大福金融中心（530m）、深圳平安金融中心（592.5m）、上海中心（632m）等。

随着结构高度不断增长，超高层建筑呈现出质量轻、柔度大、自振频率低、阻尼比低等特点，对风荷载的敏感性越来越大。

核心筒与外框的层差，其上布置的整体平台与动臂塔吊，加剧风荷载对结构安全的影响。

关键词：超高层建筑；深基坑；垂直运输；混凝土工程引言：超高层建筑因地域不同，气候条件、风场、温度场各不相同。

随着建筑高度的不断向上攀升，在不同季节、不同气候条件下，高空的气温、气象条件变化大，对超高层建筑施工建造及自身变形稳定性产生复杂而巨大的影响。

一、超高层建筑概述天津某工程总建筑面积39万平方米，地下4层，地上100层，建筑高度500多米。

工程业态涵盖甲级办公、精品商业、豪华公寓、超五星级酒店等多种业态。

工程采用桩筏基础，型钢混凝土核心筒+钢框架结构体系。

核心筒经历缩角、收边、收肢、分段收缩等多次变化后，整体平面收缩近2/3。

外框从首层开始向上逐渐扩大，F16层达到最大，之后逐渐变小，F16-51层结构变化幅度较大，F51-88层只有微小变化，然后再逐渐变小。

建筑造型“天圆地方”，“复杂多变”是塔楼建筑和结构设计的一个最大特点，角柱、边柱、斜柱和带状桁架、帽桁架之间形成复杂的空间交汇体系。

异型构件种类多，有圆形、组合箱型、近似椭圆形、矩形等多种柱截面形状，同一根柱子空间位置不断变化，逐层倾斜0.1°~18.9°不等。

被业内专业人士称为国内施工难度最大的工程。

塔楼幕墙以单元式幕墙为主，还包括塔冠框架玻璃幕墙，机电层、塔冠铝板幕墙，避难层百页等，总幕墙面积约11万㎡。

单元板块共14390块，有近7000种不同类型。

包含给排水、暖通、电气等八大专业，24个机电层，近100个独立运行的机电系统。

设备机房众多，机电管线密集。

二、超高层深基坑关键建造技术本工程地质为沿海地区富水软土地质，土质软弱，地下水位高，基坑施工危险性大，深基坑支护选型及施工直接关系工程造价、进度和环境安全，是超高层建造控制的重点。

基坑总面积2.47万㎡，土方开挖总量约55万m³ 。

裙楼开挖深度约23m，支护体系采用“地连墙围护+4道混凝土内支撑”；塔楼最大挖深32.3m，支护采用“支护桩+5道环梁支撑”。

中途被动接手：地连墙由其他单位先期施工完成，土方开挖至第二步。

由于基坑地连墙及周边环境变形大，部分已超过预警值，原基坑施工单位被业主终止合同。

基坑变形严重：地连墙墙顶水平位移已达25.1mm，周边道路沉降变形已达24.8mm，基坑西侧燃气管线累计沉降量已达24.5mm。

整体支护，分仓实施，裙楼与副楼间采用800mm厚临时地连墙进行分隔，塔楼与副楼间采用环形支护桩支护。

裙楼与副楼均设置4道水平支撑，塔楼设置5道环形支撑。

先行开挖裙楼、塔楼基坑，副楼区暂不施工，有效减少基坑变形。

支撑优化，兼做栈桥，副楼区首道支撑全部增做封板，整体兼做栈桥，既解决了场内交通和场地问题，保证了塔楼的优先顺利实施，又增加了基坑刚度，控制了基坑变形。

在南侧增设两个小的出土口，实现副楼区基坑土方多点开挖。

同时，保证了行车路线、土方堆放、材料加工与堆放等场地。

对封板栈桥的荷载情况进行三维有限元分析，其结构变形、结构受压、立柱压应力均在可控范围内。

抽条开挖，超前对撑，鉴于裙楼基坑西侧道路、管线位移已超过预警值，充分考虑软土基坑时空效应，采用抽条开挖，超前支撑，减少无撑暴露时间，控制变形继续发展。

先抽条开挖对撑中间部位土方，迅速封闭对撑中间部位支撑梁；再开挖对撑两端部位土方，采用微膨快硬混凝土，及时封闭对撑梁。

结合对撑部位调整裙楼基础底板后浇带位置，优先开挖区对撑部位土方，迅速封闭对撑部位基础底板。

环形支撑，岛式开挖，塔楼采用环形支撑，岛式开挖，先行开挖环梁部位土方，施工环梁结构，保证支撑优先形成。

养护期间开挖其他部位土方，确保土方连续施工。

对撑盖挖，同步换撑，副楼区土方采用对撑盖挖的方式，坑内水平倒土，栈桥垂直出土。

随土方开挖同步拆除塔楼环形竖向支撑支护桩，将地连墙荷载传递至塔楼支撑环梁。

超前转换，整体拆除，原设计方案：两侧结构对撑在临时地连墙上，地下结构施工完毕后，逐层向下拆除临时地连墙并封闭水平结构。

优化方案：在后施工一侧地下水平结构施工时，在临时地连墙上开孔，贯通两侧主梁，做到超前转换，保证基坑内力平衡。

自上而下依次拆除临时地连墙，自下而上依次贯通水平结构，完成受力体系转换。

深基坑渗漏综合控制技术，ECR检测，精准定位，在地连墙的内外侧设置正负极，逐级增加电压，探测渗漏水中微弱离子的运动，对接收信号进行数据图像处理，快速准确地确定地连墙渗漏部位。

经检测与数据分析，判断在检测点位350m范围内有一般渗漏点5个、严重渗漏点4个。

RJP加固，有效封堵，对ECR检测出的地连墙9个渗漏点、15幅地连墙接缝采用RJP进行加固，保证了渗漏部位的封堵效果。

预埋阀管，及时封堵，土方开挖前，在所有地连墙接缝处均预埋一根袖阀管，同地连墙墙深。

若开挖过程中地连墙发生变形渗漏，能在渗漏萌芽状态，精准、及时封堵渗漏位置。

三、超高层垂直运输关键建造技术塔吊选型，钢结构分布分析，塔吊选型需综合分析结构体系类型，钢柱、钢桁架、钢板墙、钢梁等钢构件的分布情况，外框重型钢构件的分节重量、吊运半径等。

结构形状变化分析，塔吊选型需综合考虑外框结构或核心筒宫格的尺寸变化，考虑剪力墙厚度减小与缩失等控制因素。

基坑支撑施工阶段，负责基坑支撑及底板结构的钢筋、模板、木方、脚手架、钢构件等材料的吊运，以及土方开挖余土的吊运，同时安装结构施工阶段的塔吊。

结构工程施工阶段，结构施工塔吊在基础底板施工完成后安装，复责拆除基坑支撑施工阶段塔吊，复责钢筋、模板、脚手架、钢构件、压型钢板等安装。

地上结构施工期间大吨位机电设备、大长度机电管道需提前吊装入楼层。

屋顶钢结构施工阶段，核心筒结构施工完后，拆除1台动臂塔吊。

待屋顶钢结构施工完后，在屋顶安装1台小型动臂塔吊，拆除剩余1台动臂塔吊，完成屋顶部分剩余钢构件及幕墙板块安装。

待屋顶幕墙、设备、材料吊运完毕，在屋顶安装1台屋面吊，拆除小型动臂塔吊。

动臂塔吊爬升规划，综合考虑爬模及附墙位置等各种工况，确定塔吊逐次爬升高度与爬升次数。

平臂塔吊附着规划依据平臂塔吊安装的总高度、自由高度与群塔作业错开高度、外框结构层高等因素确定需要附着的高度位置。

塔吊拆除，遵循“中拆大，小拆中，小自拆”的原则，循序依次进行塔吊拆除，最后小型屋面吊自行拆除，利用施工电梯运输至地面。

超高层重型动臂塔吊施工技术，动臂塔吊选型，核心筒结构变化：塔吊需综合考虑核心筒宫格尺寸与变化、墙体厚度减小与缩失等控制因素，确定塔身与核心筒的位置关系。

塔吊选型需考虑外框钢构件的分节重量、吊运半径等。

最大起重量：是塔吊选动臂塔吊布置型的关键因素。

塔吊选型：塔楼核心筒南北侧布置两台主塔，1 台ZSL3200、1台ZSL1700，主要负责JKZ、XKZ、BKZ等大型构件吊装；东西侧布置2台辅塔，均为ZSL750X，主要负责钢筋、钢板墙、外框柱梁等小型构件吊装。

塔吊塔身高度：平台自身高度24m，跨越4个楼层，为最大限度的减少塔吊爬升次数、加快施工速度，确定塔吊塔身高度须跨越12个楼层，高64m。

动臂塔吊布置，F45以下塔吊布置：综合分析核心筒洞口位置、截面尺寸及塔吊安全距离等影响因素。

F45层以下1#、2#、 3#塔吊布置于内外筒间，内爬施工；4#塔吊布置于外筒外，外挂施工。

F45以上塔吊布置：1#、2#、3#塔吊原位内爬转外挂，4#外挂塔吊拆除。

支撑优化专利技术将标准C型框与支撑梁整合，合二为一，减少倒运杆件数量。

同时，将内爬支撑体系与外挂支撑体系整合，合二为一，实现原位直接转换。

塔吊附属提升装置塔吊自带提升装置：可辅助塔吊做部分构件的吊装工作，但因与起重臂同步回转，致使其作用发挥受限。

塔吊附加提升装置：在塔身顶部标准节内安装卷扬系统与支撑系统，连接形成提升系统，与塔吊起重臂分别吊装作业，可自行倒运爬带及支撑体系，吊装外挂塔吊下部的次钢梁。

动臂塔吊爬升，塔吊爬升规划：4台塔吊同步爬升，根据核心筒受力特点，支撑梁型心标高尽量设置在核心筒连梁附近。

综合考虑16～24m夹持高度和与顶模的关系，塔吊共爬升25次。

动臂塔吊拆除，塔吊支撑安全可靠，3台塔吊均顺利爬升25次，臂尖高度超过550m，全部安全拆除。

屋面吊安装，屋面吊设置悬挑钢梁轨道，向外悬挑16m，并设置两道钢斜撑，塔冠两道钢环梁间设置工字钢柱顶撑加固。

屋面吊先在塔冠屋顶安装完成后，再沿钢梁滚动滑移至悬挑端固定，进行吊装作业。

屋面吊拆除，屋面吊退回塔冠结构内，自身拆除其悬挑钢梁。

安装钢拔杆拆除屋面吊，屋面吊构件下放至94层屋面，再利用电梯运输至地面。

超高层物料运输吊笼创新技术，单滑轨吊笼布置单台或双台运输小车，单次吊运1台或2台机电设备，需尽量放置在吊笼重心位置。

在楼层上顺滑轨方向设置带坡道的钢板，便于牵引绳或倒链直接将运输小车拖拽进楼层。

双滑轨运输吊笼，双滑轨吊笼布置6台运输小车，每条滑轨各布置3台运输小车，单次吊运6盘物料。

在楼层就位后用牵引绳将载物小车沿滑轨逐个拖拽至结构边缘位置，再用楼内小叉车将整盘物料倒运进楼层。

施工电梯布置方案，占用正式电梯井道布置，具体分析正式电梯井道的设置情况，结合对正式电梯安装的影响，合理选择施工电梯布置需占用的正式电梯井道。

外框结构外檐集中布置，具体分析外框结构外檐的尺寸变化，并尽量减少对外幕墙安装的影响，将需用的施工电梯在一侧外檐集中布置。

与正式电梯转换方案，具体分析超高层建筑竖向分区正式电梯设置，选择数量适宜的正式电梯提前投入使用，满足精装修阶段工程材料与施工人员的垂直运输需求。

物流通道塔+悬挑电梯施工技术，技术背景，外立面从F2层开始逐渐变大，到F16层达到最大，然后逐渐变小，其中F16-51层，结构变化幅度较大，F51-88层结构平面只有微小变化。

立面最大缩尺达12.688m，对塔吊及施工电梯布置带来极大挑战。

方案选择，依据工程结构特点，对全高通道塔、斜线电梯、电梯井道设置电梯、穿楼板电梯等方案比对，最终选用塔楼半高范围内物流通道塔+悬挑式施工电梯接驳方式。

技术实施，F1-F47安装物流通道塔，布置5台双笼高速施工电梯；F46-F94布置3台双笼高速悬挑施工电梯，低区5台与高区3台施工电梯在F46、F47进行平层接力转换。

实施效果，减少对永久电梯井道的占用，解决建筑外立面突变对施工电梯布置的影响，保证电梯、机电、精装修的施工进度。

通道塔可提前拆除，为幕墙收口争取时间。