超高层混凝土建筑施工技术难点与安全管理体系研究

引言

随着城市土地资源日益紧张，超高层混凝土建筑成为现代城市建设的重要标志，超高层施工面临多重挑战。深基坑开挖深度超时，支护结构变形控制难度呈指数级增长。混凝土单次泵送高度突破 400 米，需攻克材料性能与设备适配难题。核心筒施工精度要求达毫米级，与钢结构组合时存在协同受力瓶颈。在此背景下，开展施工技术难点与安全管理体系研究具有双重价值。

一、超高层混凝土建筑施工安全风险识别与管理现状

1.1 施工安全风险识别

超高层混凝土建筑施工安全风险具有多样性与高发性。高处作业中，防护不到位或违规操作易引发坠落事故，脚手架坍塌、临边洞口无遮挡等隐患突出。大型设备作业风险集中于塔式起重机倾覆、施工电梯坠落，多因设备老化、安装拆卸不规范所致。深基坑施工面临坍塌与涌水风险，地质复杂时易出现支护结构失稳；临时用电因线路混乱、接地不良可能引发触电。施工现场易燃材料堆积与动火作业管理疏漏，则会增大火灾风险。

1.2 安全管理现状

当前安全管理存在体系不健全、执行打折扣的问题。部分企业虽建立管理体系，但未覆盖全施工流程，责任划分模糊；安全培训流于形式，针对性不足，一线工人安全意识薄弱。隐患排查多为定期检查，难以及时发现动态风险，应急演练缺乏实战性，事故响应能力不足。安全技术应用滞后，信息化监测手段未普及，仍依赖人工巡查，对深基坑变形、起重设备状态等关键数据难以及时掌握，管理效率与风险预警能力有待提升。

二、超高层混凝土建筑施工主要技术难点分析

2.1 深基坑施工技术难点

超深高施工特点。地质结构复杂的支护，既要挡土又要止水和抗变形；在软土或者富含水的地质条件下，地下连续墙成槽时，极有可能发生槽壁坍塌，地下连续墙的竖直度容易偏差而无法保持在 3‰ 以下。而为了减少基坑的变形必须考虑对基坑周围的沉降情况进行平衡，在保证降水深度和降水中需要平衡地下开挖时遇到的问题，过高的降水情况会造成邻近建筑的开裂、周边环境裂缝；而过低的降水情况又影响对开挖的情况。基坑的开挖过程中，是分层开挖的，开挖的厚度不均衡、支撑不及时将会引起基坑围护结构的变形问题，对深度超过 30 米以上的基坑要面对时空效应造成的累积变形问题，从监测数据上能产生的滞后性就可能会错过及时调节最好的时机。

2.2 垂直运输体系构建难点

垂直运输系统要满足超高层“高、重、密”的运输量要求，塔式起重机的选型满足幅度和起重量的要求，60 层以上的超高层建筑塔式起重机多采用动臂式塔吊，塔吊安装高度超过 200 米，塔身的附着与主体结构的连接节点易引起应力集中。施工电梯解决高速运转的稳定性问题，梯笼停靠精度控制在 5mm 以内，随着高度增加导轨架垂直度偏差的校正难度成几何倍数增长。混凝土的垂直泵送解决管路的堵管和压力损失问题，100 米以上高度需要通过掺加改性剂调整混凝土的工作性，解决泵管振动导致的结构共振问题。

2.3 核心筒的施工技术难点

抗侧力核心筒是最核心关键构件，工艺要求严格。爬模系统与结构同步上升，模板爬升时的同步性控制不好会造成墙体跑偏，单侧模板垂直度偏差要⩽5mm 。超高强混凝土 (C80 及以上 ) 浇筑时由于水化热积聚会产生温度裂缝，要采用分层浇筑与预埋冷却管控制内外温差 ⩽25% 。钢筋稠密区 ( 包括暗柱与墙身交接处 ) 的绑扎、混凝土的振捣难度大，机械连接接头的外露丝扣数量需要严格控制在 1～2 扣，否则影响结构受力。

2.4 钢结构与混凝土组合施工难点

材料协同工作难度较大。钢混组合结构需钢结构构件吊装就位后与混凝土构件的对接偏差 ⩽3mm ，否则将影响节点受力性能。钢骨柱外包混凝土浇筑时，由于钢骨与混凝土的收缩性能的差异，易在结合面产生微裂缝，需在界面采用处理方法（焊接栓钉等）增强粘结力。钢结构安装的焊接质量控制难度较大，厚钢板（ ⩾50mm ）焊接容易出现层状撕裂，需采用预热与后热工艺，且焊缝探伤合格率应达到 100% 。

2.5 混凝土裂缝控制难点

施工全周期控制超高层混凝土裂缝。大体积混凝土基础由于水泥水化热集中释放，易形成贯穿性温度裂缝，需要在优化配合比 ( 粉煤灰置换 30% 水泥 )及保温养护减少温差应力的方案下加以解决。竖向构件 ( 墙、柱 ) 由于约束条件下干燥收缩作用易导致拆模后出现表面龟裂，应控制拆模时间和后期保湿养护的时间。楼板施工中由于钢筋保护层厚度不够或者浇筑后过早加载，易产生受力裂缝，需要马凳筋间距加密和养护期荷载控制预防。

三、超高层混凝土建筑施工安全管理优化策略

3.1 风险动态管控优化策略

打造“监测预警——联动处置”的智能管控系统。部署深基坑、高支模危大工程物联网传感器实时上传的沉降、位移、应力等信息，通过阈值算法自动推算风险等级，入库风险数据库，比对历史案例结合实际施工进度形成风险运行曲线，自动预演 72 小时后高风险施工作业点位，实行“风险看板”制，实时更新不同作业面风险状态，红色预警区域必须安全评估后方可进场施工作业，形成“数据驱动——精准防范”的管控系统。

3.2 安全技术应用优化策略

运用智能安全设施设备。作业员工佩戴自带位置芯片的智能安全防护帽，实施越界提示与人员生命体征监测；设置毫米波雷达监测装置于临边洞口，遇员工靠近触发声光提示与现场联动；采用深基坑支护结构光纤光栅传感技术，实时感知变形监控；塔吊设置防碰撞装置与风速预警装置，遇大风（ ⩾10.8m/ s），风阻装置锁死回转机构；运用 BIM+AR 安全交底方式，三维模型与实景信息叠加，直观展示高空坠落、物体打击等风险点及防控措施。

3.3 人员安全管理优化策略

建立“分层管控 - 精准培训 - 行为矫正”的作业人员管控机制。根据作业人员风险等级，将特级作业人员实行双证、过测试、每月有培训；一级作业人员每月应有专项培训；打造 VR 安全体验馆，构建高空坠落、触电事故体验感觉场景，使体验更感同身受。创建“安全积分”机制，将安全履职、隐患排查等纳入绩效考核，对安全积分不合格作业人员，取消高空作业资格。坚持实行“师傅带徒弟”机制，新上作业人员要由师傅帮带，不得少于十个工作日，经过考核评估、取得能力后才能独立进行高空作业，从源头上杜绝人为误操作。

3.4 智慧安全管理平台建设策略

构建一个综合监控信息、人员信息、设备信息等 8 个系统的数据中心。平台主要包括：形成综合安全信息可视化全景图，以及隐患随手拍上传、记录和隐患闭环管理；当塔机维保超时提醒、脚手架检查到期提醒等，并统计设备设施信息；对管理人员和操作人员的培训、考核；当有事故应急发生时，可召开视频会议、发布语音及短信等调集人员。与政府监管大数据对接，即时上传安全信息。安全数据通过区块链技术进行记录，具有数据不可篡改性；不同方面所需的数据安全可以充分的应用于整个安全数据中心，基于此为管理者做出更加正确的管理决策。

结语

本研究系统剖析了超高层混凝土建筑五大施工技术难点，构建的 “技术 -安全” 协同管理体系及智慧管控策略，有效降低了施工风险。实证显示其能提升安全管理效率。但研究在极端气候适应性方面有局限。未来可结合数字孪生技术深化动态管控，为超高层施工安全与技术创新提供更全面的理论与实践支撑。

参考文献

[1] 洪艺山 , 杨阳 , 石浩 , 等 . 建筑模板工程中主体模板施工技术的运用 [J].住宅与房地产 ,2018,(22):155.

[2] 王新华 . 主体模板施工技术在建筑模板工程中的应用 [J]. 四川水泥 ,2017,(04):247.