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科技创新擎起“摩天大厦”

时间:2020-06-23 21:41 来源:人民铁道网 作者:边均安 杜进才
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——中铁城建超高层建筑领域施工纪实

  人民铁道网讯(通讯员边均安 杜进才)近日,由中铁城建集团主持的《超高层钢结构伸臂桁架安装技术研究及应用》等3项科技成果被认定为“处于同类技术国内领先水平”,这是对该集团在超高层建筑领域施工水平和科技实力的充分认可。

  “超高层建筑”一般是指40层以上或高度在100米以上的建筑物。一座座“摩天大厦”的耸立,既体现出一个城市的城市化程度和经济社会发展水平,也反映出承建施工企业的综合实力。近年来,中铁城建将占领超高层建筑领域作为产业升级、行业赶超的必经之路,承建了20余座超高层住宅和公共建筑。他们在施工中高擎科技创新旗帜,为同领域施工提供了丰富的科技支撑,夯实了“打造房建专业升级版”的根基。

  基础不牢、地动山摇

  万丈高楼平地起。建筑物楼层越高、地质条件越复杂,地基处理的难度系数和安全风险就越大。

  中国铁建首个完全自主投资开发的超高层商业综合体——珠海铁建大厦,楼层最高227米,位于珠海市横琴岛上的填海造陆区,地表下方有一层深度不等的块石回填层,下面还布满淤泥层,桩基施工极易发生缩径、塌孔等现象。

  承建项目部广泛采用新设备、新工艺,攻克难关。主体结构桩施工采用我国最大扭矩的TR550型旋挖钻机施工,成孔速度快、质量好;支护桩施工中,在钻机钻头内部设置“错位”钢丝绳,钻孔时钢丝绳将部分块石“网”出来,减少阻力,有效穿越块石回填层;混凝土灌注采用“气举反循环清孔工艺”,让高压气体通过密封钢管将桩孔内的沉渣“吹”出来,保证了承载力的有效发挥和混凝土质量。围绕新设备使用,项目部大力开展配套工艺和技术革新,探索形成了一整套施工体系,填补了填海造陆地区桩基安全快速施工的技术空白。

  如果说桩基是超高层建筑的核心支撑,筏板则在承担荷载压力、保障整体结构稳定等方面发挥重要作用。

  高301米的银川绿地中心是我国西北地区在建的最高双子塔楼,单栋建筑的筏板混凝土浇筑体积达到1.8万立方米,且须一次成型,这在西北地区尚属首次。承建项目部变革高强度混凝土和粉煤灰技术,优化配合比,降低混凝土自身的“水化热”;在混凝土中按比例添加粉煤灰、添加剂等辅助材料,不定时添加冰块,杜绝大体积混凝土因温差产生的裂缝。经过96个小时不间断作业,筏板一次性浇筑成功且检验合格。该技术被评为全国优秀工法。

  为保障地基施工的绝对安全,该集团善于针对不同地质“因材施教”。如在中国铁建系统首个自主开发的地铁上盖超高层商业综合体——189米的天津国际城诗景广场护坡施工中,承建项目部摒弃传统护坡方式,采用“环板逆作”与“中心岛顺作”相结合的施工技术,攻克了超大、超深基坑开挖极易失稳的风险。该技术获得中国铁建多项科技奖项,并被认定达到国内领先水平。

  楼高一尺、“创”高一丈

  超高层建筑施工,犹如在百米之上的高空“绣花”,垂直运输、精准吊装、高空安全等均是亟待攻克的难关。

  高空垂直运输是超高层建筑施工的核心技术。承建银川绿地中心的项目部引进西北地区最大的塔吊S1200,并采用施工电梯与爬模同时爬升的施工工艺,解决了钢结构吊运安装、常规材料倒运等难题。为将混凝土安全优质泵送到300米高空,除从源头保证混凝土质量外,项目部在垂直向上的配管下端与混凝土泵之间设置一定长度的水平管,利用水平管中混凝土与管壁之间的摩擦阻力平衡混凝土的逆流压力,确保了混凝土的泵送高度与质量。

  为保证重达28.4吨的钢结构在高空精准安装,项目部优化钢结构分段图,优化吊点安装工序,应用BIM技术模拟工况,精确调整安装状态。同时,开展超厚钢板焊接工艺评定,将高空钢结构焊接合格率提高到99%以上,其课题获得全国工程建设优秀质量管理小组二等奖,该工程也获得中国钢结构金奖。

  与银川绿地中心钢结构吊装不同,山东省济南市文化艺术中心三馆二期工程的塔楼属于异型钢结构,四面扭转斜向内收,7至34层单层面积由2800平方米减小至1800平方米,塔楼四角最大内收水平距离为10.4米,如此大的斜率在国内尚属首例,百米以上高空施工更是难上加难。承建项目部组建“创新工作室”,采用高效精准的计算模型和施工仿真分析,模拟构件安装及构件控制点位测量,建立稳定适用的测量控制网,并24小时不间断动态跟踪监测,适时进行尺寸预调,保证了安装的精度与安全。

  为消除高空作业隐患,中铁城建在塔吊、电梯、脚手架等高空作业设备上广泛开展革新和创造。中国铁建·洋湖垸等项目部采用HS-01型附着式升降脚手架,该脚手架每榀主框架有三个防坠系统,自动采集各提升机位的荷载值,当某一机位的荷载值超过设计值时,系统会以声光形式自动报警或自动停机,有效避免了超载或失载过大而造成的坠落等风险。

  智能建造、绿色施工

  “南塔楼35层发现隐患,请立即整改、消除隐患!”在银川绿地中心施工现场,承建项目部将BIM+5D技术与无人机结合,360度巡视,无人机如发现问题,操控端将发出警报并将现场画面传输至电脑终端,工作人员随即发出指令,第一时间消除隐患。

  百米以上的高层建筑,如果完全依靠安全员逐层排查隐患,需耗费大量人力、物力,且无法实现全过程、全方位监控。中铁城建在超高层建筑施工管理中,以BIM技术推广应用为核心,将其与无人机、全息投影、VR以及大数据、云平台等互联网手段结合起来,使其融入到安全、质量、进度、成本等管控的各个环节,实现了管理的智能化、可视化和精细化。他们主持研发的多项BIM成果在中国建设工程BIM大赛、“科创杯”BIM大赛中获奖。

  “智慧工地”不仅让管理更智能,也让绿色施工成为“时尚”。该集团在超高层建筑施工中大力倡导快捷高效、节能环保的施工方式。他们建立铝模板生产流水线,运用系统的铝模板施工工艺,实现了模板装卸的高效高质和环保节支;楼层施工中采用钢筋桁架楼承板,减少了钢筋绑扎量,加快了进度;临建采用装配式路面、可拆卸式集装箱板房等,可重复利用,减少浪费。长房·半岛蓝湾等项目成为当地绿色施工的案例和教材,银川绿地中心成为全国装配式培训班在宁夏地区唯一指定的观摩示范基地。

  为有效防治高空扬尘,该集团也是创新举措频出。他们在建筑物塔吊、电梯等外部设置高空立体喷淋系统,将喷淋系统与扬尘监测装置联动,当PM2.5达到预警数值时,报警装置启动,喷淋系统自动开启。对于垃圾清运,他们将垃圾管道焊接到建筑物顶层,并在楼层内预留垃圾下料口,清运时安全便捷。他们还将剩余的混凝土块、碎砖块等进行回收加工,用于铺路或砖胎模砌筑,变废为宝。
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编辑: 侯嘉林

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