广州新电视塔超高异形核心筒施工技术
广州新电视塔超高异形核心筒施工技术
林 海1
,倪 杰1
,崔晓强1
,龚 剑1
,刘 伟1
,陈安民1
,李子旭1
,尹 穗2
,胡志桥
2
(1.上海建工(集团)总公司,上海 200120;2.广州市建筑集团有限公司,广东广州 510030)
[摘要]广州新电视塔核心筒结构具有超高、异形(椭圆形)、空间狭小、层高大、内隔结构复杂等特点,采用内置劲性
柱,部分采用C80高强混凝土,使得结构模板设计和施工、设施设置、钢筋加工和绑扎、混凝土制备和泵送均面临很多挑战。通过采用弧形钢模板、整体提升钢平台;优化混凝土配合比设计后,采用两泵两布、一泵到顶等工艺和技术;对混凝土、钢筋等原材料严格控制等措施,有效地解决了上述问题。
[关键词]广州新电视塔;核心筒;钢模板;配合比;超高程混凝土泵送;施工技术[中图分类号]T U74511
[文献标识码]A [文章编号]100228498(2009)0520005204
Construction T echnology of Super 2high Special Shaped Core Tube
of G uangzhou N e w TV Tow er
Lin Hai 1
,Ni Jie 1
,Cui X iaoqiang 1
,G ong Jian 1
,Liu Wei 1
,Chen Anmin 1
,Li Z ixu 1
,Y in Sui 2
,Hu Zhiqiao
2
(1.Shanghai Construction Group ,Shanghai 200120,China ;
2.Guangzhou Municipal Construction Group Co .,Ltd .,Guangzhou ,Guangdong 510030,China )
Abstract :There are s ome characteristics in super 2high special shaped core tube of G uangzhou New T V T ower including lim ited space ,large storey
height and com plicated internal partition.Internal stiffened columns and C80high strength concrete in parts of the structure are adopted.Thus it is difficult for design and construction of structural form w ork ,arrangement of equipment ,machining and banding of steel bars ,preparation and pum ping of concrete.These problems are efficiently s olved by adopting measures such as using arc steel form w ork and integral lifting steel platform ,arranging tw o pum ps and tw o vertical pum ping pipes after optim izing concrete m ix proportion ,controlling quality of concrete and steel bars strictly etc.
K ey w ords :G uangzhou New T V T ower ;core tube ;steel form w ork ;m ix proportion ;pum ping of super 2high level concrete ;construction technology
[收稿日期]2009203221
[作者简介]林 海,上海建工(集团)总公司高级工程师,上海市福山路33号上海市第一建筑有限公司 200120,电话:137********,E 2mail :shyjlinhai @https://www.wendangku.net/doc/fb8566982.html,
广州新电视塔主塔体由钢筋混凝土核心筒、
钢结图1 核心筒平面示意
Fig.1 C ore tube plan
构外筒以及连接两者的组合楼层组成。核心筒壁内共设14根钢骨柱,在-1010～42810m 标高段采用H 型钢,在42810～44818m 标高段采用钢管。竖向结构采用C80～C45混凝土,水平结构采用C30混凝土(见图
1)。
1 核心筒施工难点
1)超高 核心筒总高45113m ,标准层层高512m ,
共87层,普通操作体系很难满足施工和安全要求。
2)体形特殊 核心筒平面呈椭圆形,内径17m ×14m 。筒壁厚度从1000mm 递减至400mm ,筒壁外侧有
大量不规则的悬挑钢牛腿且不能后焊,对模板体系提出很高要求。由于标准层施工时需同时施工少量水平结构,必须考虑多种模板体系并存。
3)结构复杂 筒壁有不规则暗柱14个,内墙有异
形暗柱21个,钢筋非常密集,且筒壁暗柱中间设有H 型钢柱,钢筋加工和安装难度高。
4)混凝土浇筑困难 混凝土强度等级高,与以往
的超高层结构混凝土泵送不同,不但要考虑顶端超高混凝土泵送还要考虑底端超高强度等级混凝土泵送。
为解决上述问题,对核心筒施工进行了分段处理,
3810m 以下采用传统落地脚手架,以上采用整体提升
钢平台施工。
图2 38m 以下脚手架
平面布置Fig.2 Plan of scaffold
below
38m
2 操作体系
1)3810m 以下 低空施
工采用传统工艺,即在-1010～3810m 搭设落地脚手架。脚手架主要分布在核心筒筒壁外围及其内部的6个电梯井道内(见图2)。采用双排脚手架,排距1105m ,考虑到避让结构梁,跨距018～118m ,步距118m ,内立杆中心距离混凝土墙面350mm 。因脚手架
2009年5月第38卷 第5期施 工 技 术
C ONSTRUCTI ON TECH NO LOGY
5
整体荷载较大,在-1010～2610m 采用双钢管立杆,
2610～3810m 采用单钢管立杆。
2)3810m 以上 核心筒3810m 以上区域采用整体
提升钢平台体系施工。整体提升钢平台体系由钢平台、支撑立柱、内外挂脚手架、升板机和电气控制系统以及钢大模组成(见图3)。详细情况见文献[1]
。
图3 钢平台示意
Fig.3 S teel platform
3 模板工程311 模板种类
由于核心筒水平结构和竖向结构同步施工,因此各部位采用模板不同:①筒壁外侧采用可调式钢大模;②电梯、馈线和电管井道四周和楼梯间内侧采用固定式钢大模;③剩余的竖向结构和门洞四周采用小钢模;④水平结构采用木模(见图4)
。
图4 核心筒各类模板平面布置
Fig.4 Arrangement plan of core tube form w ork
312 模板设计
1)可调式钢大模
核心筒每次截面收缩后曲率和圆弧周长都将发生改变。取截面变化的平均值作为基准来设计模板,使结构截面变化产生的误差处于最好控制的范围。
严格来说,筒壁大钢模应该设计成椭圆弧形,但考虑到加工难度,只能按照接近椭圆弧的标准圆弧来设计。为使标准圆弧和椭圆弧形状基本保持一致,以每段椭圆弧上两个端点和一个中点生成一个标准圆弧,该圆弧与原设计椭圆弧线的最大矢高误差控制在
015mm 以内,而且筒壁截面多次改变后,其矢高误差能
够控制在规范允许范围内。
对于椭圆弧周长变化,计算出每次截面收缩时椭圆弧周长所减少的长度,根据这个长度来设计抽条模板(见图5),图5中4、6、7、11、14、18、20、23、27、32、33号模板及与其对称的模板为抽条模板,而32、33号模板及与其对称的模板为下次墙体收缩时需抽条的模板。每次抽去抽条模板后,模板总长度就能适应下一次截面的变化。为了确保抽条后椭圆弧的整体形状不发生扭曲或变形,把每次抽条的模板分成4小块,分散对称
布置在核心筒周围。
图5 可调式钢大模平面布置
Fig.5 Arrangement plan of adjustable large steel form w ork
将与14根钢骨柱外伸牛腿位置重叠的钢大模设计成上、中、下3段,中间一段模板的高度涵盖所有牛腿标高变化范围,施工时将中间一段钢模抽去,然后用木模对牛腿周围剩余的区域进行封堵。
钢大模主要结构由面板、竖向肋、水平围檩、纵横向封边板和吊耳组成。钢面板厚6mm ,竖向肋为单根
[8,水平围檩为双拼[12,横向封边板采用└80×8,纵
向封边板采用10mm ×80mm 扁铁。钢模板顶部设置吊耳,基本上每块模板设2个吊耳。钢模板下部设置止浆条防止水泥浆渗漏(见图6)。
由于非功能层区段楼板缺失,造成核心筒在非功能层区段外露,核心筒筒壁必须采用H 形对拉螺杆。
2)固定式钢大模
固定式钢大模构成与可调式钢大模相同,只不过面板呈平面状。对拉螺杆采用<20mm 套管式穿墙螺杆,与可调式钢大模相连处仍采用H 形对拉螺杆。
3)小钢模
面板采用5mm 厚钢板,肋为50mm 高、4mm 厚钢板。竖向围檩(内龙骨)采用双拼[5@600mm ,横向围檩
(外龙骨)采用双拼[10@800mm 。所有连接螺栓(U 形
卡)均为<13mm 。对拉螺杆同固定式钢大模,对拉螺杆孔在现场开设。
313 钢大模施工
根据模板线设置模板底部限位钢筋。柱墙模板设
6 施工技术第38卷
图6 可调式钢大模示意
Fig.6 Adjustable large steel form w ork
计高度比混凝土浇筑高度高出210mm,其中下部150mm作为新旧混凝土面的压脚,上部60mm防止混凝土浆水溢出。墙柱模板安装前,在模板承垫底部用1∶3水泥砂浆找平(有楼板处)。模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷脱模剂,但不得沾污钢筋与混凝土接槎处。在钢平台上设置钢模板的提升钢梁。钢大模爬升动力采用2t的手拉葫芦,挂装于可移动支承横梁上。对拉螺杆发生位移时调整核心筒内对拉螺杆位置,外部不作调整。为防止模板间、模板与混凝土间以及对拉螺杆孔洞的空隙造成漏浆等现象,采用发泡剂进行密封处理。
4 钢筋工程
411 钢筋运输
1)钢筋垂直运输利用附着于核心筒外筒壁的两台M900D塔式起重机。
2)为了减少对塔式起重机的占用时间以及确保吊装安全,加工了若干112m×212m×118m的大型料箱用于零散箍筋的吊运,料箱有序地堆放于钢平台表面还可以保证施工人员的作业与通行。
3)浇筑混凝土期间,先将钢筋料吊至钢平台上,再由人工搬运至各个作业点,这样可减少下层施工时钢筋吊装和搬运时间。
4)由于钢平台面积限制,钢筋必须分批吊运到钢平台上。钢平台需要带荷载提升。理论计算能堆放100t钢筋,实际上限制在40t即能满足施工需求。412 钢筋加工及安装
1)核心筒钢筋采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,<18及以上规格的钢筋采用剥肋滚轧直螺纹连接,<18以下的绑扎搭接。
2)对于超大异形箍筋,首先在地面上弹线放样,再加工标准箍筋,最后成批加工。圆弧形外墙的水平钢筋(<16及以上)应预先弯折,以适应外墙的曲线形状。
3)水平向钢筋保护层采用专用塑料支座,竖向钢筋保护层采用塑料夹座。
4)核心筒上需安装的钢埋件数量较多,有些大型埋件如塔式起重机爬升埋件采用劲性骨架和双面结构,这些埋件在设计上必须考虑到现场钢筋的设置情况,安放后要能考虑钢筋的正常绑扎,而钢筋和劲性骨架之间的交叉锚固也保证了预埋件的锚固性能。
5)钢筋与核心筒的钢骨柱采用专用的连接板焊接连接,在连接板的设置长度上要考虑单面焊接。
5 混凝土工程
511 原材料控制
1)超高混凝土泵送成功最关键的因素是混凝土本身的可泵性能。为了改善混凝土的可泵性,实际施工中,需要根据各施工区域的骨料和添加剂等进行抽样检验和配合比优化,作好充分的混凝土泵送准备工作。
2)采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥;洁净、级配良好的中砂和级配良好、空隙率较小的粗骨料;矿物掺和料和外加剂要能改善混凝土性能并经过水泥适应性及实际效果试验而确定。
3)采用第三代聚羧酸高效减水剂,并以此为基础再根据工程实际情况,专门配制特殊的综合型减水剂,以更好地适应工程需求,并随着高度和强度等级的变化而不断调整。要求为此外加剂增加专用的外加剂投料桶。
512 配合比设计
按《普通混凝土配合比设计规程》J G J5522000的规定,根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计,同时要考虑以下参数:①干缩率 混凝土90d的干缩率宜小于0105%。②坍落度 建筑物底部虽然高度不高,但是采用的混凝土强度等级最高,而建筑物顶部虽然采用的混凝土强度等级不高,但是高度却非常高,故混凝土坍落度始终控制在(240±20)mm。③扩展度 宜控制在650～700mm。④用水量 不宜大于180kgΠm3。⑤水泥用量 高强混凝土不宜大于550kgΠm3(含替代水泥的矿物掺和料)。⑥水胶比 混凝土水胶比不宜大于0155。⑦砂率 在满足混凝土工作性的前提下,应采用较小砂率。⑧泌水量 宜小于013m LΠm3。⑨宜采用聚羧酸外加剂。最后确定的混凝土配合比如表1所示。
513 泵送设备选型
经资料收集和比较,选定三一重工的H BT90CH2 2135D型特制混凝土输送泵作为泵送设备。
2009N o.5林 海等:广州新电视塔超高异形核心筒施工技术7
表1 泵送混凝土的配合比
T able 1 M ix proportion of pum ping concrete
强度等级水胶比配合比(水泥∶水∶混合材∶砂∶石)含砂率Π%坍落度Πmm 质量密度
(kg Πm 3)
C8001221∶0130∶0135∶1167∶21284213230±302420C7501271∶0146∶0172∶2134∶31234211240±202411C7001281∶0148∶0170∶2146∶31334214240±202401C6001311∶0153∶0168∶2163∶31534217240±202392C5001351∶0152∶0152∶2165∶31234510240±202384C4501361∶0153∶0145∶2143∶21974510240±202367C30
0148
1∶0177∶0161∶3134∶4183
4110
160±20
2330
514 泵管布置
2根竖向泵管布置在核心筒消防电梯前室平台的
位置(见图7)
。
图7 混凝土泵管布置示意
Fig.7 Arrangement of concrete pum ping pipes
515 泵送施工工艺
泵管布置在出料口的一段应尽量少急转弯并固定牢固,使用特制的重型超耐磨泵管,接口处使用牛筋密封圈。水平管和竖向管道的长度比例要恰当,随着核心筒逐步升高,在一定高度要再加设水平弯管以增加水平管的长度,调整比例,防止回泵压力过大。由于核心筒内的水平距离狭小,选择对调竖向管道位置的方法进行比例调整。
混凝土输送泵启动后,按照水→水泥浆→水泥砂浆的顺序泵送,以湿润混凝土输送泵的料斗、混凝土缸及输送管内壁等直接与混凝土拌合物接触的部位。其中,润滑用水、水泥浆或水泥砂浆投入的数量根据每次具体泵送高度进行适当调整,控制好泵送节奏。
泵送水时,仔细检查泵管接缝处,防止漏水过猛,较大的漏水在正式泵送时会造成漏浆而引起堵管。根据超高层建筑施工经验,泵送砂浆前泵送纯水泥浆。纯水泥浆在投入泵车进料口前,先添加少量的水搅拌均匀。在泵管顶部出口处设置组装式集水箱来收集泵管在润管时产生的污水和水泥砂浆等废料。
泵送时,注意观察泵的压力和各部分工作情况。正常泵送时应保证过程连续进行,必要时即使放慢泵送速度也要保持连续泵送。
使用布料机浇捣钢管混凝土施工中,临近泵送结束时,应按混凝土→水泥砂浆→水的顺序泵送收尾。但是在核心筒施工中有所不同,因为核心筒面积小,直接使用硬管浇捣。收泵时,水平硬管都已拆除,收口点就在竖向泵管周围。因此,为节约混凝土、减少污染,选择在泵送混凝土后泵送砂浆,再泵送水;上面砂浆出来后进行反泵抽吸,顶部抽空一定的长度之后,将截止阀关闭,泵车前面一段泵管拆掉,然后从顶部灌水,水灌满以后将截止阀打开放水。用顶部高速冲下的水洗净竖向泵管。
6 结语
广州新电视塔核心筒施工中,通过采用弧形钢模板、整体提升平台、两泵两布、一泵到顶等工艺和技术措施,通过对混凝土、钢筋等原材料的严格控制,很好地完成了椭圆形、空间狭小、层高大、结构超高、内隔结构复杂的钢筋混凝土核心筒的施工,具有非常重要的意义。
参考文献:
[1] 林海,龚剑,倪杰,等.整体提升钢平台系统在广州新电视塔核
心筒施工中的应用[J ].施工技术,2009,38(4):29-32.Lin Hai ,G ong Jian ,Ni Jie ,et al.Application of integral lifting steel platform system in G uangzhou New T V T ower [J ].C onstruction T echnology ,2009,38(4):29-32.(in Chinese )[2] 吴春庭.钢筋混凝土核心筒施工技术[J ].今日科苑,2007,
(16).Wu Chunting.C onstruction technology of rein forced concrete core tube[J ].M odern Science ,2007,(16).(in Chinese )
[3] 曹天霞,蔡文鹭,朱敦裕,等.上海广播电视塔高强度超高程
泵送混凝土的综合技术[J ].建筑施工,1995,(2).
Cao T ianxia ,Cai W enlu ,Zhu Dunyu ,et al.C om prehensive technology of super 2high pum ping high 2strength concrete in Shanghai T elevision T ower [J ].Building C onstruction ,1995,(2).(in Chinese )[4] 叶可明,范庆国,胡玉银.上海超高层建筑施工技术的新进展
[J ].广东建设信息,2006,(12).
Y e K em ing ,Fan Qingguo ,Hu Y uyin.New progress of construction technology of super tall building in Shanghai [J ].G uangdong C onstruction In formation ,2006,(12).(in Chinese )[5] 叶可明,范庆国.上海金茂大厦施工技术[J ].施工技术,
1999,(1).
Y e K em ing ,Fan Qingguo.T echnology for construction of Jinmao T all Building in Shanghai[J ].C onstruction T echnology ,1999,(1).(in Chinese )[6] 崔晓强,胡玉银,吴欣之,等.广州新电视塔结构施工控制技术
[J ].施工技术,2009,38(4):25-28.
Cui X iaoqiang ,Hu Y uyin ,Wu X inzhi ,et al.S tructural construction controlling technology in G uangzhou New T V T ower[J ].C onstruction T echnology ,2009,38(4):25-28.(in Chinese )[7] 中国建筑科学研究院.J G J5522000普通混凝土配合比设计规
程[S].北京:中国建筑工业出版社,2000.China Academy of Building Research.J G J5522000S pecification for m ix proporation design of ordinary concrete [S ].Beijing :China Architecture &Building Press ,2000.(in Chinese )
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施工技术第38卷