以后起之秀之姿 展乘风破浪之势——访中铁建设集团有限公司超高层事业部技术经理李胜兵
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  • 更新时间: 2017年08月29日
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论文摘要

 

 
在城市建设的激昂旋律中,我国超高层建筑不断刷新纪录。“刺破青天锷未残”,不仅需要豪气,更需要雄厚的实力和高超的建造技术。作为超高层建筑界的“后起之秀”,中铁建设集团有限公司(以下简称“中铁建设集团”)起步较晚,但发力强劲,一座座摩天大楼彰显其超高层建筑建造实力。目前,中铁建设集团技术团队正对500m以上超高层建筑施工技术开展研究,重点在模块化整体顶升平台技术、巨型钢结构柱安装等领域进行技术储备。不久的将来,他们将再次拔高城市天际线。
 
 
施工技术:近年来,高层、超高层建筑在我国各大城市拔地而起,作为老牌建筑企业的中铁建设集团,如何在激烈的市场竞争中占据一席之地?
李胜兵:超高层建筑作为经济和社会发展的重要标志之一,不断推动建筑行业发展和科技创新水平,是房屋建筑施工企业技术实力的集中体现。在超高层领域,我们还是一个学习者和追赶者。随着企业规模快速增长,自2014年起我们集团把超高层作为支柱专业,成立了超高层事业部,致力于技术积累和团队建设。
早在2002年,中铁建设集团承建了150m高的北京市地标建筑——中关村金融中心,这是世界上第1座双曲面全钢结构超高层建筑,是国内首次解决100mm厚国产钢板焊接、多隔板箱形柱内腔自密实混凝土浇筑等难题,总结的一整套超高层钢结构施工技术获得北京市科技进步二等奖,厚板焊接技术、超高层钢结构安装测量技术获得国家级工法。
随着176m高的东直门交通枢纽、212m高的石家庄勒泰中心等超高层建筑顺利建成,中铁建设集团承建超高层建筑的高度突破200m。但是,中铁建设人深知,300m以上的超高层建筑施工技术才能代表行业尖端水平。2010年,集团承接了318m高的南宁九洲国际工程,为当时南宁市第一高楼。随着中铁建设集团超高层建筑施工技术日臻成熟,近8年来承接的超高层项目如雨后春笋迅速增长。在马来西亚,我们承建了中国铁建第一高楼、马来西亚第二高楼——342.5m高的四季酒店。这是“一带一路”倡议在东南亚结下的硕果,将成为中马两国友好往来的“高端”名片。在广西,我们承建了278m高的南宁龙光国际、 269m高的南宁五象新区宝能环球金融中心等6项工程。在新疆,我们承建了277m高的乌鲁木齐宝能城项目。在江西,我们承建了249m高的江西省总商会企业总部等6项超高层项目。在武汉,我们承建了224m高的武汉恒大御景湾一期工程等3项工程。在河南,我们承建了200m高的洛阳正大国际城市广场暨市民中心项目。在湖南,我们承建了201m高的长沙佳兆业广场。
公司足迹遍布全国各地,超高层建筑也“一高再高”。通过不断累积超高层项目施工经验,中铁建设集团逐一攻克了超高层项目体量大、工期长、施工组织难度大和深基坑施工、超高层垂直运输、高性能混凝土泵送、模板及外架选型、测量控制精度、机电智能化系统调试等超高层施工难题,并培养出一大批优秀的超高层施工技术人才。但是我们深知,在超高层领域,中铁建设集团还有许多方面需要向行业标杆致敬和学习。
施工技术:众所周知,300m以上的超高层建筑实施难度较大,请您结合具体工程,谈谈超高层建筑的施工技术与管理经验。
李胜兵:我们公司在向行业标杆学习的过程中,也在部分城市承接了当地的地标性建筑,如石家庄勒泰中心、南宁九洲国际工程、乌鲁木齐宝能城项目、马来西亚四季酒店等。
 
打造“绿城”第一高
 
南宁九洲国际工程,是中铁建设集团首座超300m高的建筑,也是当时南宁市第一高楼。该项目位于南宁市东盟商务核心区,总建筑面积约22万m2,建筑总高度318m,由6层地下室、10层裙房、74层塔楼组成,是一座集商业、酒店、办公、娱乐等功能于一体的综合性单体超高层建筑(见图1)。
深基础施工是九洲国际工程面临的第一个难题。在毗邻南宁领事馆区、周边超高层住宅楼林立的环境中,开始深基坑开挖。该工程基坑深度为26.5m,最大深度31m。经反复研究,项目部提出了“向下分区分块、盆式分层”的开挖方案和“排桩+钢筋混凝土内支撑+预应力锚杆”的支护方案,并与北京工业大学、广西大学联合开展超深基坑全生命周期信息化监测系统研发与应用研究,从而保证基坑开挖精度和成功率。
垂直运输是超高层建筑施工的核心技术,其中大吨位动臂爬升塔式起重机技术是关键。集团公司自购2台动臂塔式起重机,塔式起重机爬升装置设计、爬升阶段控制、附着结构的协同设计等方面全部独立完成,自行设计的塔式起重机爬升辅助操作平台还获得了国家专利。
混凝土超高泵送是九洲国际工程面临的一道难题。该工程为钢管混凝土柱框架-钢筋混凝土核心筒混合结构,需要将C60高强混凝土一次泵送到300m高度。项目部对超高层混凝土泵送技术进行了反复研究,对材料选择、配合比设计等进行了大量试验,对泵送方案进行对比分析,形成了成熟可行的施工方法,最终实现C70高强高性能混凝土主体结构泵送高度超过250m。
超高层建筑随着高度的不断增加,其全高垂直度的测量精度是工程施工的一大难点。混凝土在结构自重作用下会发生徐变,建筑总体压缩徐变、核心筒与框架柱徐变总量关系到大楼的安危,解决这些问题国内尚无成熟的经验。项目团队超前谋划,对结构进行受力分析和模拟试验,在施工过程中进行结构竖向应变监测,每隔3层对称设置若干应变计,并采用GPS进行校核。通过采集的数据,分析核心筒与框架柱的同层最大徐变差,以确定最大徐变差发生在哪几层。以上数据的积累对保证结构安全具有重要意义。
 
“一带一路”结硕果
 
马来西亚四季酒店项目毗邻“双子塔”,地上77层,地下4层,是集商业、公寓和酒店于一体的高端城市综合体,主楼结构形式为框架剪力墙、预应力楼板结构,是近年比较少见的300m以上纯混凝土结构超高层建筑(见图2)。
 
 
该工程在34A层和50B层外周设计了一圈600mm厚混凝土环带墙,其钢筋和模板工程施工难度极大,项目团队进行非标准层优化,将其更改为SRC环带钢桁架结构,采用了外柱埋入钢柱、上下梁内置钢梁、斜腹钢支撑后安装的施工方案(见图3)。为更直观地向业主和设计表达施工难度,在项目外租的钢筋加工厂进行单一节点钢筋笼“等比例模型制作试验”,将原设计弊端暴露无疑。由于当地钢结构施工分包企业和资源有限,业主和设计单位对我们的钢结构施工能力有所怀疑,最终采用当地加工、国内外劳务合作安装的模式确保了工程的顺利进行,最终在34A结构环带层实现结构工期比原计划提前20d,为50B层拿到设计方的变更打下基础,使得整体工期提前了近40d。
 
四季酒店在当地超高层建筑史上首次使用C80高强混凝土,泵送高度突破195m。C80高强混凝土水化热大,对温度控制要求苛刻,搅拌、运输到泵送必须在2h内完成,泵送温度不能超过30℃,需用冰代替水搅拌。项目部在C80高强混凝土试配期间,先后与马来西亚、新加坡等多家国际试验机构展开合作,将抗压强度试验、超声波探测试验、温度监测和钻心取样等逐一突破落地。
此外,四季酒店在以下方面也取得了技术突破:①结合施工条件,8层以上墙柱大批量使用钢筋整体安装技术,形成钢筋整体安装技术管理流程和方法,实现了钢筋整体安装的标准化和可操作性,共计约7700t竖向墙柱钢筋采用了整体安装技术,预制率达95%以上;②首次在超高层公共建筑中大量使用铝合金模板体系,通过优化结构设计和模板方案,克服了非标准层多、层高变化频繁、结构尺寸变化大的难题,针对每层结构梁截面及位置进行调整,改变铝合金模板拼装方式,局部采用木模板。这些措施为创下4d/层的当地最快施工速度打下基础,如期完成既定工期目标。
施工技术:四季酒店项目是我国建筑企业“走出去”的典范,在海外超高层项目建造过程中您有哪些心得体会。
李胜兵:近年来,随着国内建筑企业积极实施“走出去”战略,多方位开拓国外市场,除马来西亚四季酒店外,中国建筑企业也承建了424m的吉隆坡标志塔工程,在建设过程中或多或少会遇到一些相同问题。
“当语言不通时,再好的技术也会被削减一半。”一位海外施工多年的同事有着这样深刻的体会。四季酒店的设计、管理、施工团队来自至少9个国家,就像浓缩的“地球村”,语言和人文环境非常复杂。当地有华人、印度人、美国人、英国人、澳大利亚人、伊拉克人、巴基斯坦人、缅甸人、马来当地人等,多元文化并融。同时,当地的设计规范与国内有很大差别,采用“英标”,技术参数不同,安全系数不同,图纸的表示方法与国内的平法施工图也完全不同,项目部要从零适应。外部环境尚且如此,内部管理挑战更大,四季酒店原合同工期36个月,几乎是不可能完成的任务。从结构形式上看,四季酒店是框架核心筒结构,超高层建筑的受力特点、使用功能等实际情况决定了四季酒店必然会有很多的转换层,即非标准层,项目标准层不连续且仅占总层数的40.7%,非标准层过半且层高变化多,层高多为3.8~5.5m,有的高达7,8m。在施工进度和结构难度“两座大山”的重压下,从内部挖潜掘能,凝聚团队智慧去深化设计势在必行,为此项目在深化设计、提高劳动效率方面做足了功夫,从国内选调精兵强将,形成班组制管理,提高工作效率。
在海外进行建筑施工,尤其是超高层施工,需要克服技术标准、语言障碍以及当地有效资源整合等问题,在此也希望,在海外施工的中国企业能团结一致、资源共享,为我国建筑企业顺利走出国门“添砖加瓦”。
施工技术:中铁建设集团在超高层建筑设计与建设领域,不断探路,向更高空间发起冲击,未来贵公司有何发展规划?
李胜兵:中铁建设集团于2014年6月成立了超高层事业部,这是集团“高、精、尖”发展战略的重要布局,结合超高层的发展预期和建筑结构超高、规模庞大、功能繁多、系统复杂、建设标准高的特点,借此逐步形成公司在超高层项目的核心竞争力。超高层事业部主要从事超高层项目技术研究与储备,组织开展施工技术调研和培训,主持超高层项目的投标工作(经营计划部配合),对区域分公司在施超高层项目施工难点提供技术支持和服务。下一步,我们计划在“十三五”期间重点承揽不少于4项300~400m高的超高层项目,积累更多的超高层建造技术,以期在我国超高层建筑的发展浪潮中站稳脚跟,以后起之秀之姿,展乘风破浪之势。
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