高层建筑施工技术关键要点分析重点探寻

引言

随着城市化进程的发展，高层建筑兴起，高层建筑工程建筑技术的核心就是施工关键点，也是建筑领域关注的热点问题。建筑高度的增加，使施工更加复杂化，技术难度增加。因此，高层建筑施工是综合性强的系统工程，涉及基础工程施工、核心建筑结构施工、垂直运输及机电设备安装以及施工技术中的安全管理等多项内容[1]。其每一项内容均存在自身的难点及技术问题，需要准确设计、技术科学施工及严格有效管理。通过对高层建筑施工中的技术关键点的研究，有利于提高工程水平及效率，维护工程施工安全，促进建筑业的发展。现依据对高层建筑施工全过程关键点分析，对其中主要关键点进行解析，总结其中相关资料及案例，以期提高高层建筑工程施工水平。

1.1 深基坑支护体系设计与选型

基坑支护是为确保基坑开挖过程安全和其周边环境安全而采取的系统措施。基坑支护结构选型设计不仅要综合考虑工程地质和水文地质因素、基坑深度与形状、基坑周边建(构)筑物与地下管线、地下水控制要求、施工时间和费用等因素，还要根据前述因素和地质水文条件研究制定支护结构类型、布置、尺寸及提供水土分隔等实施条件。基坑常见的支护形式有排桩/灌注桩加内支撑结构、地下连续墙加内支撑或逆作法、土钉墙和复合土钉墙、重力式水泥土挡墙等，其设计重点主要表现在对支护结构的内力、变形及稳定性计算结果及所采用的计算方法和安全系数进行验算分析，其中基坑支护结构选型应遵循安全可靠、技术合理、经济节约、环境影响可接受的原则；进行支护结构设计时应结合考虑相应的降水和土方开挖方案；支护设计与工程实践结合紧密，宜按照“三位一体”的方法进行系统解决，即需要合理提供保证地下工程施工的“雨季”与“旱季”问题[2]。

1.2 地下水控制与降水技术

地下水是深基坑施工最大的风险之一，控制地下水是基坑施工安全的重要环节。常用的措施有降水、堵截、回灌。管井、轻型井点、深井真空降水平等地下水降水是抽排基坑内地下水位；水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷桩帷幕、地下连续墙等是隔断基坑与地下水的联系；基坑内回灌是将基坑降水引起的基坑外地面沉降降低到极限值以下，以保护周围环境。地下水的控制方法选择必须考虑各土层的渗透性、含水层的深度以及分布状况、基坑内地下水位下降深度及环境的敏感程度。降水设计应进行涌水量的计算，并确定井点的布置、布置深度，编制完整的地下水降排水方案和严格的降水方案实施制度，如利用测定水位的设备对水位随时间的变化实施监测，以防基坑出现流砂、管涌现象以及坑底突涌和造成周围沉陷不均匀而产生的严重事故[3]。

1.3 土方开挖与信息化施工监测

合理有效的土方开挖是保证基坑稳定的关键。应按“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，编制详细的分层分段开挖方案，确定每层开挖的深度、长度、宽度及每层支撑或安装锚索的时间控制，控制开挖暴漏时间，减小暴露面积。一般大型基坑大多采取岛式或盆式开挖或中心岛顺作基坑。信息化施工监测是监控深基坑施工安全的眼睛，应建立监测体系，实时对支护结构水平位移与沉降、深层水平土体位移、支撑轴力、锚索拉力、地下水位、邻近地表、建筑物沉降倾斜等测值情况进行监测，设定预警值和控制值，用监测数据反馈指导施工，动态改变施工参数或采取应急措施。

2、 核心结构施工技术要点

2.1 高精度模板与爬升系统应用

模板体系是确保混凝土结构几何尺寸、外表面品质的关键。高层建筑核心筒、剪力墙主要采用液压爬模系统或者滑模系统。液压爬模以液压千斤顶为动力，靠千斤顶驱动架体沿预埋爬锥逐层提升，其特点是机械化程度高、速度快、安全且混凝土表面质量好。其关键技术和难点主要体现在爬升机构的设计、预埋件定位、架体稳定控制和爬升同步性控制。楼板和梁模板多采用早拆模体系、铝模体系等以提高周转效率。所有模板系统都应该做精确设计计算以确保模板的强度、刚度和稳定性，并严格控制模板的安装定位和拆模时态。

2.2 高性能混凝土配制与泵送浇筑技术

高层建筑结构混凝土必须满足强度高、耐久性好、工作性和体积安定性好。其拌制技术点为：选用高质量的水泥、矿物掺和料、高效能减水剂；合理控制砂率的选用，提高级配；配合比设计要追求强度、耐久性和工作性的匹配。超高泵送是高层混凝土浇筑中的标志技术，关键是要选用大功率、高泵压的混凝土泵，合理布设泵管、做好润管、高性能润滑砂浆，严格控制混凝土的工作性能，采取全过程监控以确保实现泵送不间断，不离析、不堵管，浇筑过程中应分层分段振捣，防止冷缝，做好养护。

2.3 钢结构施工与复杂节点处理

高度复杂组合结构、巨型结构的钢结构主要运用于高层建筑，其施工在建造过程中以深化设计、工厂加工制造、精准安装和复杂节点的可靠连接为核心技术内容。深化设计不仅要考虑制作、运输和安装过程中存在的各类问题，例如碰撞问题、节点构造优化等，还要处理施工中的问题，如详图绘制等。工厂制作钢结构要优先使用数控加工设备，确保构件制作精度。施工现场要主要依赖塔吊或履带吊起吊安装构件，并注意高精度、严控制测量定位准确、精确控制构件安装的空间位置等。高强度螺栓连接、焊接等作为主要连接手段。高强度螺栓连接的施工要注意控制螺栓施拧工具标定、构件摩擦面处理、高强度螺栓连接件施拧的初拧扭矩控制与初拧扭矩顺序、终拧扭矩控制和终拧扭矩顺序等。钢结构的焊接尤其强调厚度超大钢板、异种钢材质焊接以及复杂空间节点的焊接等，必须编制详实焊接工艺评定和焊接作业指导书，严格控制预热、层间温度、焊接参数以及后热温度，要进行无损检测；对伸臂桁架、巨型转换桁架、复杂空间结构节点等关键部位需要通过施工模拟等软件进行计算分析，且要编制专项吊装方案、安装方案等，控制并确保施工过程安全和最终结构状态满足设计要求。

3、高效垂直运输与机电设备安装集成

3.1 大型塔吊与施工电梯配置优化

塔吊是高层建筑施工的“血脉系统”。塔吊选型应满足最大起重载荷、最大幅度起重载荷、最大起升高度以及覆盖范围的需求，多采用内爬、附着式动臂塔吊。塔吊配置主要是指塔吊的数量、位置、型号及附墙选择，应结合建筑平面位置、核心筒的位置、钢结构的位置、构件重量分布进行建模计算，确保全覆盖无死角，附墙互相不应干扰，考虑爬升或附墙对结构的影响及对策。施工升降机是人员及小车式、斗式等小型物料运输的主力设备，其选型和数量应满足施工人员上下班和材料运输高峰期需求。升降机布置应尽量选择与核心交通枢纽位置或材料堆场位置较近，附墙布置应尽量安全可靠。主要应结合交通流线合理性进行优化并制定最佳升降机调度方式以减少施工人员等待时间及提高其设备使用效率。

3.2 超高层泵送系统与物料转运技术

除混凝土泵送外，其他散装物料和设备垂直运输也是重要环节，宜选用砂浆输送泵、斗式提升机等设备，大型设备或预制构件利用塔吊或设置专用吊装平台吊装，楼层内部水平运输宜选小型运输车、手推车、临时轨道等，物料转运平台的安全牢固及与垂直运输设备的顺畅接口设计是关键；形成科学的物料需用计划和配送，按需供料，减少物料在楼层的堆放占用工作面，才能提高效率。

3.3 机电管线综合布置与预制装配技术

建筑工程的机电系统管线繁杂，要在有限的空间范围内进行合理的布线安装，则是一个巨大的挑战。BIM 技术是解决这一瓶颈问题的关键技术。在施工前期通过 BIM 技术进行全专业三维建模，进行碰撞检查、空间优化、净高检测，形成综合管线分布图，为现场施工或工厂制作。利用 BIM 模型的预制装配技术越越成熟，将风管、管道、桥架等在工厂切割、预制、组装成模块单元，运送到现场，整体吊装、就位，这样既大大减少了现场的工作量、提高了质量、缩短了工期、又减少了现场的污染。其关键在于设计阶段的深度协作、精细化的 BIM 模型、以及预制加工工艺的成熟与现场测放线、安装的精准度。

4、 施工安全风险防控与智能监测系统

4.1 重大危险源辨识与分级管控体系

系统、全面、动态地辨识出高层建筑施工作业过程可能存在的所有危险源是安全管理的基础。通过工作危害分析、安全检查表、故障树分析等科学的方法进行辨识，对辨识出的危险源进行风险评估、确定风险等级，建立风险清单，针对不同风险等级的危险源，尤其应对重大危险源制定专项施工安全方案，明确技术措施、管理措施和应急措施，并严格要求严格执行其方案的审批、论证、交底、验收等程序，落实分级管控责任，确保落实管控措施。

4.2 智能化安全监测与预警技术应用

人为的巡检存在监测效率低下、监测区域范围有限、监测数据结果不能及时获取的问题。新型智能化监测技术可为工程监测提供强有力的支持。目前，采用物联网技术，在需要监测的重点部位及环节加装各种监测传感器，并将采集到的数据实时传送到大数据平台，结合大数据分析及人工智能算法对采集到的数据实施处理、预警及识别风险等。例如塔式起重机安全监测系统，可针对安全监测项目的力矩、起重量、幅度、高度、风速及两台塔机防碰撞等信息数据进行实时监测；高支模监测系统将对高支模立杆的轴向应力、模板的沉降和支撑架的位移等实施监测；深基坑监测系统可将监测信息数据实时传送到云计算平台，系统自动对数据实施处理及结果识别并发出预警；通过定位技术的系统在施工人员靠近危险源时将会发出预警等。上述监测设备和系统的应用可大幅提高人员危险源及环境感知的风险识别率，从而为主动防控争取更多时间。

4.3 基于 BIM 的协同管理平台与应急预案

建筑信息模型不只是技术工具，更是项目管理、安全协同平台。以 BIM 为基础的施工管理平台可以集成进度管理、成本管理、质量管理、安全管理、图纸等信息，进行可视化协同管理。对于安全管理方面：可以开展施工模拟，预测分析潜在的安全风险；可以开展安全区域规划可视化交底；可以将现场监控视频进行关联，查看实时作业面状态；可以将安全风险清单及排查隐患列入方案流程等。建立有操作性、完备的应急救援预案。针对火灾事故、坍塌事故、高处坠落事故、大型设备事故等典型事故类型，建立应急组织体系及职责、应急响应的程序和措施、应急保障措施、通信联络、医疗救护、后期处置等主要内容。定期开展实战化应急演练，检验应急预案的有效性，提高现场人员的应急处理能力。通过 BIM 模型对应急疏散路径进行规划和救援决策。

5、典型案例分析

5.1 复杂结构施工技术创新

青岛航运贸易金融总部大厦项目通过高位转换层设计突破异形建筑技术瓶颈。该大厦通过转换层设计突破了青岛超过 300 米高度建筑最大的难点——异型转换问题。在 30 层以上、高达 105—130m（22—26 层楼）采用了目前国内应用最前段“三柱合一”钢结构转换层，将高度 126m 的异形（钻石）平面钢板由 40mm 厚焊接到空间三角形锥体，解决了消防与机电系统的实际困难。济南绿地国际金融中心（428m“山东第一高”）“空中智能造楼机”。这个“空中造楼机”也叫智能顶模系统，是将液压顶升模架系统负载提升至最高 1000t，结合四层楼可以同时平行工作的装置，该项技术能够实现每一层顶升作业约 1.5h，即相当于 1 天半时间顶升 1 层楼，核心筒的施工速度大大提高。解决了山东地区低矮房屋墙板的问题，在施工方面借助 BIM 技术，针对现场出现的 0.4m 厚剪力墙，也利用了自爬式外挂动臂塔吊，在 BIM 预埋件建模的情况下进行了 BIM 分析及有限元模型分析。

5.2 高效模板与混凝土技术体系

应用于广州西塔、深圳京基 100 等项目，支撑点位于待施工层下 2-3 层，利用混凝土的高承载能力，每次顶升施工只需 2\~3h，最快 2d/层。钢平台载荷按 10kN/m2 设计，并可作为布料机使用，节省使用塔吊的费用。M300-M500 系列模盒应用在佛山城发大厦中，施工较为方便，效率可提高 40%₉ 。保证安装的误差 ⩽3mm ，载荷控制在 2.5kN/m2 以内，并采用φ3.5cm 振捣棒，避免模盒破裂，达到了层高增加以及钢筋节约的双重效果。

6、结束语

高层建筑施工技术的关键要点贯穿于整个建设过程，从基础工程到核心结构施工，再到垂直运输与机电设备安装以及安全风险防控，每一个环节都紧密相连、相互影响。通过对这些关键技术的深入分析和典型案例的研究们明确了各环节的重要性和实施要点。只有不断探索和创新，才能推动高层建筑施工技术迈向更高的水平，为城市的发展提供更坚实的支撑。

参考文献

[1]苟靖轩.探寻房屋建筑砖砌体施工技术要点[J].电脑爱好者（电子刊）, 2023(7):621-622.

[2]盛学东.智能建筑 BIM 技术在高层住宅施工中的应用探寻[J].居舍, 2023(6):166-169.

[3]蒋聪.高层住宅建筑施工技术关键要点分析[J].经济技术协作信息, 2024(7):244-246.