李廣慧，徐樂華，劉浩，柯思睿

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 工程概況

中交匯通橫琴廣場3號主塔樓地上62層，建筑面積124 622 m2，建筑高度299.4 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼管混凝土框架+核心筒+伸臂桁架。3號主塔樓核心筒共分為3個筒室，南北筒體為設(shè)備間、衛(wèi)生間等公共區(qū)域，中間筒體為電梯室，見圖1。

核心筒外側(cè)豎向墻體結(jié)構(gòu)總計經(jīng)過5次變截面，從1 200 mm變至600 mm；核心筒墻內(nèi)在1~8層設(shè)置鋼板剪力墻，在1~45層和58~62層（包含機房屋面層）設(shè)置型鋼柱，在21~23、42~44層設(shè)置伸臂桁架層。

圖1 核心筒分區(qū)圖Fig.1 Partition map of coretube

核心筒南北兩筒內(nèi)分別布置1臺動臂塔吊，核心筒中間筒兩側(cè)電梯井內(nèi)各設(shè)置1部人貨電梯，中間爬模架體上部設(shè)置2臺布料機，中間水平結(jié)構(gòu)板上布置3套泵管、1套垃圾收集通道。核心筒縱向系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 核心筒縱向系統(tǒng)圖Fig.2 Longitudinal system diagram of coretube

根據(jù)總體布設(shè)，本工程施工安排核心筒先進行豎向結(jié)構(gòu)和中間筒水平樓板施工，待動臂塔吊爬升通過之后再進行南北內(nèi)筒水平結(jié)構(gòu)梁板以及樓梯施工。

2 核心筒設(shè)備、設(shè)施配備

2.1 塔吊

根據(jù)項目需求，本項目選擇了LH800-63、M900D兩臺大型動臂吊進行現(xiàn)場構(gòu)件和材料垂直運輸，其中M900D塔機塔身高60 m，最大起重臂70 m，最大起重量64 t，起重力矩12 000 kN·m。實際使用時安裝42.5 m臂長。LH800-63安裝臂長35 m，起重力矩9 800 kN·m。動臂吊平面位置如圖3所示。

動臂吊進行爬升準(zhǔn)備作業(yè)時，支撐橫梁牛腿埋件位置與爬模內(nèi)側(cè)架體存在碰撞，將對應(yīng)架體平臺處走道板預(yù)留（見圖4），塔吊支撐橫梁牛腿在架體平臺上進行焊接，確保了爬升準(zhǔn)備作業(yè)有安全可靠的作業(yè)平臺，架體爬升時將此處翻板打開，可避免爬模系統(tǒng)提升時與牛腿的碰撞問題。

圖3 動臂吊平面位置圖Fig.3 Plane position diagram of movable boom crane

圖4 塔吊牛腿翻板位置Fig.4 Location of bulgeleg turning plate of tower crane

2.2 人貨電梯

人貨電梯是超高層建筑施工中垂直運輸?shù)闹匾O(shè)備，擔(dān)負(fù)著人員、材料、工具等運輸重任。本工程共計布置4部人貨電梯，分別是SC200G、SC200/200G各2部，其中核心筒內(nèi)布設(shè)2臺單梯單籠施工電梯。

2部SC200G人貨電梯尺寸為3.2 m伊1.5 m伊2.5 m，布置在核心筒內(nèi)正式消防電梯位置，該位置從底層到頂層貫通，且可在核心筒封頂之后安裝正式電梯?？紤]到施工便利，過程中施工電梯隨進度安裝至電梯井爬架系統(tǒng)底部以下2層標(biāo)高位置；筒內(nèi)爬架系統(tǒng)向下延伸2層設(shè)置爬梯，與電梯同層。施工人員可以自施工電梯和爬架系統(tǒng)爬梯，通行至施工作業(yè)層。

2.3 混凝土泵送系統(tǒng)

按工作流程步距，本項目主要有4個部位需輸送混凝土，分別為核心筒豎向結(jié)構(gòu)、核心筒水平結(jié)構(gòu)、外框樓板、外框鋼管柱。通過布置2臺HBT9035CH-5S泵車、3套輸送泵管、2臺HGS-15布料機（圖5）得以實現(xiàn)混凝土的輸送。

圖5 布料機平面布置圖Fig.5 Plane layout of the feeder

2.4 核心筒爬模系統(tǒng)

為了提高核心筒施工效率，結(jié)合工程特點和塔吊布設(shè)情況，核心筒施工采用液壓爬模系統(tǒng)。在選用液壓爬模系統(tǒng)時，綜合考慮核心筒的結(jié)構(gòu)變化、平面尺寸、結(jié)構(gòu)的特殊性以及混凝土布料等因素，設(shè)計了內(nèi)外分區(qū)獨立的爬模體系[1]。主要包括分布在核心筒外側(cè)、南北內(nèi)筒的SKE50架體及中間筒；各架體相互獨立，可各自單獨整體爬升[2]。其中CLIMBING80架體上安裝布料機系統(tǒng)。此爬模系統(tǒng)主要由3個系統(tǒng)組成，分別為架體系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)及模板系統(tǒng)[3]，這3個系統(tǒng)組合成整體，負(fù)責(zé)完成核心筒豎向混凝土結(jié)構(gòu)的施工。由于系統(tǒng)較復(fù)雜，詳細(xì)構(gòu)造此處不再贅述。

2.5 水電管線

2.5.1 臨時（消防）用水

超高層防火救災(zāi)至關(guān)重要，但由于超高層建筑的特殊性，供水無法實現(xiàn)“一泵到頂”，故在施工過程中考慮采取中轉(zhuǎn)加壓措施，確保供水到達(dá)所有施工樓層。采用“水泵加壓、水箱中轉(zhuǎn)、永臨結(jié)合”的供水方式，本工程在地下室設(shè)備層、21層、42層分別設(shè)置了增壓泵和水箱，既保障了施工中的用水需求，也大幅降低了施工成本，有效地解決了超高層用水問題。

超高層建筑周期長，因此主水管的布置盡量躲避對后續(xù)施工有影響的位置，減少后續(xù)施工中的拆改問題。應(yīng)規(guī)避的位置有通風(fēng)井、強弱電井、電梯井等。

2.5.2 臨時用電

在超高層建筑施工中，由于建筑高度高、用電設(shè)備量大，為保證施工用電安全順暢，本工程在塔樓設(shè)置獨立總配電柜，電纜配送依靠瓷瓶固定沿核心筒外墻外側(cè)進行布置，后期安裝警示標(biāo)識線盒進行封閉。塔吊、電梯以及爬模架體上部用電均配置專用電箱。

2.6 垃圾通道

隨著塔樓高度不斷攀升，各專業(yè)陸續(xù)進入，不可避免地會產(chǎn)生垃圾。為了確保文明施工，在核心筒中間水平結(jié)構(gòu)板上設(shè)計垃圾收集通道運輸建筑垃圾，見圖6。該方法不需占用電梯，又能達(dá)到高效、安全、環(huán)保、節(jié)約的目的，同時為核心筒施工創(chuàng)造有利的環(huán)境條件。

圖6 垃圾收集通道剖面圖Fig.6 Garbagechannel profile

2.7 內(nèi)筒硬隔離

由于先進行核心筒豎向結(jié)構(gòu)施工，再進行南北筒體水平結(jié)構(gòu)施工，為了解決垂直交叉作業(yè)的難題，制作了桁架雙層硬隔離，將上下分離，規(guī)避了垂直交叉作業(yè)帶來的風(fēng)險，同時為動臂吊爬升作業(yè)提供了安全可靠的操作平臺。

3 核心筒施工主要工序控制要點

核心筒豎向結(jié)構(gòu)施工工序流程如圖7所示。

圖7 核心筒施工工序流程圖Fig.7 Flow chart of core tubeconstruction process

3.1 鋼結(jié)構(gòu)施工

核心筒墻體內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)施工主要工序包括鋼板墻、勁性鋼柱的安裝與焊接。

1）安排鋼結(jié)構(gòu)施工時，先要明確構(gòu)件加工及運輸順序，分層、分軸線順次安裝；安裝后，根據(jù)焊接工作量，由一端向另一端推進，這樣可在平面內(nèi)逐漸展開形成流水，使下道工序提前進入施工，對后續(xù)工序影響較小。

2）勁性鋼柱采用2~3層一段的分段方式進行加工、安裝及焊接，此方式既提高了加工及安裝的工作量，同時又減少了焊接量，大大提高了施工工效。

3）在總體施工步距上，核心筒施工優(yōu)先于外框鋼結(jié)構(gòu)施工，因此，桁架加強層的伸臂桁架也需要先進行核心筒部分的安裝（內(nèi)伸臂桁架），預(yù)留出桁架牛腿節(jié)點，待外框鋼結(jié)構(gòu)施工至桁架加強層時，外伸臂桁架再與預(yù)留桁架牛腿節(jié)點進行連接[4]。

標(biāo)準(zhǔn)層施工正常的流水節(jié)拍是每層4~6 d，而伸臂桁架層鋼結(jié)構(gòu)施工比較復(fù)雜，施工整體周期需50 d。主要的影響因素包括桁架牛腿與爬模系統(tǒng)的碰撞、模板調(diào)整、超重構(gòu)件的吊裝以及厚板焊接的時間等。

每個伸臂桁架層共設(shè)置4榀伸臂桁架，每道桁架總計包括3層；為滿足塔吊的起重半徑要求和構(gòu)件安裝，通過深化設(shè)計將桁架分塊安裝，具體分塊詳見圖8。構(gòu)件主要為H型鋼，最大板厚達(dá)到了100 mm。

圖8中編號5號件為桁架牛腿，重達(dá)50.87 t，伸出核心筒外緣3 m，影響爬模系統(tǒng)的向上爬升，同時該位置的模板需更換。在爬架設(shè)計時，將牛腿位置架體及走道板改為可拆裝形式（見圖9），爬升時可以暫時移除伸臂桁架牛腿上的架體走道板，爬升后恢復(fù)，解決了爬模系統(tǒng)提升時與牛腿的碰撞問題。

由于牛腿的伸出，此處原配制的鋼框木模，已無法適用，需重新配制安裝。鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接制約著整個鋼結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量和工期，為保證伸臂桁架層超厚構(gòu)件的焊接質(zhì)量，需合理地安排焊接順序、科學(xué)地控制焊接工藝[5]。各構(gòu)件制作、安裝的質(zhì)量也會影響安裝的進度。由于構(gòu)件數(shù)量增加較多及上述原因的影響，造成了伸臂桁架層工期較長。

圖8 伸臂桁架層構(gòu)件分塊圖Fig.8 Block diagrams of componentsof the extension arm truss layer

圖9 可翻轉(zhuǎn)平臺板圖Fig.9 Reversible platform board

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)施工

3.2.1 鋼筋施工

外架體爬升完成后即開始綁扎鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)層鋼筋工作量由下到上從150 t逐步減少至60 t，根據(jù)不同的工作量，勞動力安排也需隨之逐步減少，各層綁扎時間控制在4 d左右。

由于核心筒墻為弧形結(jié)構(gòu)，墻內(nèi)又有鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼筋安裝難度增大，鋼筋制作時按部位分別下料控制，并作好編號，現(xiàn)場安裝通過制作定位箍控制線形；鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接采用一端套筒連接，一端連接板焊接，有效保證了鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量和工效。

3.2.2 爬模施工

模板體系需考慮核心筒截面尺寸及其變化、伸臂桁架層、非標(biāo)準(zhǔn)層層高等諸多因素，同時還需考慮內(nèi)置鋼板墻體與模板拉結(jié)問題。

1）核心筒外墻經(jīng)過5次變截面，核心筒內(nèi)墻經(jīng)過3次變截面，通過拆除提前預(yù)留的截面變化板完成變截面模板施工。在進行非標(biāo)層施工時，對于4.9 m及5.3 m層高樓層，在原有4.6 m鋼框木模上分別加高400 mm和800 mm散拼模板，一次完成混凝土澆筑；對于7.5 m層高樓層，考慮到原有4.6 m鋼框木模高度不足且高差較大，爬模系統(tǒng)爬升2次，分2次完成混凝土澆筑。

2）核心筒墻體內(nèi)置鋼板墻，導(dǎo)致模板加固螺桿無法進行對拉。鋼板墻深化設(shè)計時，按照模板對拉尺寸要求，在鋼板墻上預(yù)開孔；無法開孔的位置焊接圓臺螺母，解決了模板加固問題。

3）在進行伸臂桁架層施工時，將牛腿垂直投影位置上鋼框木模拆除，根據(jù)現(xiàn)場具體尺寸，改用散拼模板；待液壓爬模系統(tǒng)爬升至上一層，散拼模板拆除，再改用鋼框木模，完成伸臂桁架層施工。設(shè)計和布置爬架機位時，需考慮不停層爬升通過伸臂桁架層[6]、內(nèi)外筒架體不同步爬升、墻柱截面內(nèi)收帶來的斜向爬升、兩端截面減小導(dǎo)致的架體拆改等問題，其中，不停層爬升通過伸臂桁架層為創(chuàng)新點[7-8]。

3.3 核心筒水平結(jié)構(gòu)施工

由于核心筒內(nèi)部塔吊的影響，水平結(jié)構(gòu)需滯后豎向結(jié)構(gòu)6層以上方可施工。根據(jù)項目施工特點，核心筒豎向結(jié)構(gòu)施工完成后，水平梁板構(gòu)件采用鋁合金模板獨立施工。水平結(jié)構(gòu)層4~6 d完成1層。2個筒體工程量和結(jié)構(gòu)基本相同，兩者可以組織流水施工。

水平構(gòu)件與豎向結(jié)構(gòu)接駁處，在豎向結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋鋼筋或套筒；由于核心筒部分樓層豎向結(jié)構(gòu)內(nèi)置鋼板墻，預(yù)埋較為復(fù)雜。為了保證水平梁板構(gòu)件與豎向結(jié)構(gòu)接駁質(zhì)量，提高施工效率，本工程采用3 cm聚苯板對預(yù)埋套筒和鋼筋進行保護，避免套筒被混凝土掩蓋失去作用，同時避免在剔鑿水平板筋時對預(yù)埋鋼筋造成損傷。

由于超高層建筑特點，核心功能區(qū)大部分處于核心筒內(nèi)，如衛(wèi)生間、樓梯、各類水電、通風(fēng)等，因此在核心筒主體結(jié)構(gòu)完成之后，需盡早安排水平結(jié)構(gòu)施工?？梢允苟谓Y(jié)構(gòu)砌筑、各類機電管線等后續(xù)施工工序合理銜接，形成豎向流水施工。在安排豎向流水節(jié)拍時，依據(jù)工程量和工作面，可以組織多工序交叉施工。

4 各主要設(shè)施與工序影響分析

1）2臺動臂塔吊爬升步距均為18 m，核心筒每施工完成18 m（4個標(biāo)準(zhǔn)層），2臺動臂吊需各進行一次爬升后方可繼續(xù)進行核心筒施工；核心筒標(biāo)準(zhǔn)層施工中，爬模爬升步距4.5 m，內(nèi)電梯提升步距4.5 m，核心筒硬防護提升步距18 m，過程中合理控制各工序節(jié)奏，才能有效保障各工序流水施工。

2）2臺動臂塔吊不僅要滿足核心筒鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)的垂直運輸，同時還要滿足外框架施工的各項垂直運輸需求，因而需要合理平衡各工序的使用時間。

3）在安裝核心筒鋼結(jié)構(gòu)過程中，由于動臂吊存在吊裝盲區(qū)，導(dǎo)致盲區(qū)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)無法直接吊裝就位，通過使用平衡臂吊裝方法完成盲區(qū)吊裝作業(yè)。

4）通過合理安排勞動力、機械設(shè)備、材料、施工工藝，各工序穿插施工緊密銜接，標(biāo)準(zhǔn)層施工匹配適合的勞動力，可實現(xiàn)5 d/層的施工標(biāo)準(zhǔn)，具體見表1。

表1 核心筒標(biāo)準(zhǔn)層各工序數(shù)據(jù)匯總表

5 結(jié)語

核心筒施工中各項設(shè)施配置，是保證項目施工的關(guān)鍵，其合理性會直接影響工期；綜合細(xì)致考慮各個系統(tǒng)，充分發(fā)揮其組合功能，才能確保核心筒施工效率最優(yōu)。對各工序中主要影響因素認(rèn)真研究分析，控制好各工序的周期。通過對中交匯通橫琴廣場核心筒施工的主要設(shè)施配置和主要工序分析，提供了各主要施工步距，可為同類超高層施工提供借鑒。