旧壶？新酒？中建三局在天津高银117大厦施工实录

津华风云

在中国经济新的增长极——天津，一座举世瞩目的摩天大楼——天津高银117大厦即将傲然耸立。这座摩天大楼拥有“国内十项工程之最”：597m结构高度，83万m2的单体建筑面积，200万m3的单体建筑基坑土方开挖量，120m长民用建筑工程桩，120：1民用建筑工程桩长细比，C55混凝土水下浇筑，直径50mm三级钢民用建筑工程桩、底板、多腔巨型柱，65000m3C50大体积混凝土底板一次浇筑成型，C70自密实、超高泵送、多腔体钢管混凝土，24m×22.5m钢结构巨型钢柱，这些构成了一个足够炫目的新地标。为这座华北地区新地标挥洒汗水、浇筑智慧的正是中建三局建设工程股份有限公司。

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天津高新区软件和服务外包基地综合配套区——中央商务区一期总建筑面积84.7万m2，117大厦是该工程的主塔楼，地上总建筑面积37万m2，建筑高度597m，共117层（实际楼层数130层）。基础为桩-筏板基础，主体结构为钢筋混凝土核心筒-巨型框架支撑结构。工程桩由941根成孔深度100m的钻孔灌注桩组成（试桩为120m），底板为6.5m厚的筏板一次浇筑成型，核心筒从筏板面至地上36层、114层第2夹层至屋顶均为单钢板-钢筋混凝土剪力墙结构，巨型柱为多腔体钢管混凝土柱，柱内主筋为直径50mm三级钢，总用钢量约14万t。

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117大厦结构高、体量大、工期紧，工程技术含量高，施工组织、管理难度空前。中建三局建设工程股份有限公司详细分析、归纳了117大厦工程的重点、难点与关键技术，主要集中在12个方面：工程进度控制；垂直运输组织与管理；钢结构施工；钢板剪力墙核心筒施工；超高层混凝土配制与泵送技术；超高层测量与监测技术；机电安装技术；超高层高空安全防护技术；LEED认证与绿色施工技术；深化设计与BIM技术；工程总承包管理；分阶段运营。就目前117大厦已经施工的部分内容，本文先作介绍。

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钻孔灌注桩综合施工技术

超长钻孔灌注桩（孔深超过100mm）一般用于桥梁桩基中，在国内房建领域非常罕见，长径比超过120：1的灌注桩即使在桥梁桩基中也鲜有耳闻。直径50mmHRB400钢筋在竖向结构中的应用在国内建筑领域也较为罕见，此外高密度点位注浆以及水下120m深C55混凝土浇筑也是少见相关报道。

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天津高银117大厦试桩共4根试验桩、10根锚桩，桩径为1m，其中试验桩2根长120m、2根长100m，锚桩长100m。钢筋笼全长设置，桩主筋采用直径50mm三级钢，单幅钢筋笼最重达46t，C55混凝土水下浇筑，试桩桩底、桩侧均采用后注浆，试验桩上部26m范围为非有效摩擦段，静载荷试验加载至42000kN或压至破坏。

对高承载力超大长径比桩，要保证钢筋笼和混凝土导管的顺利下放及混凝土的成功浇筑，必须控制好垂直度；120m深的桩孔，要求护壁泥浆要有好的排渣效果，能在较长时间内维护孔壁稳定，能有效控制桩底沉渣厚度；全长设置钢筋笼，超长超重的钢筋笼制作、转运、下笼、接长过程的工艺和变形如何快速、高效的加以控制，有超常难度；超大长径比桩水下浇筑混凝土的施工工艺和质量保持难度极大；在粉质粘土夹粉砂的土层中，对超长桩进行桩底、桩侧注浆的注浆效果难以保证；试桩桩顶以下26m为非摩擦段，如何消除此段的桩侧摩擦阻力，需研究新的办法。
中建三局建设工程股份有限公司开展“产、学、研”，联合中建商品混凝土有限公司等专业公司及相关科研院校，对一系列难题开展系统研究和应用，并取得良好收效。
PHP不分散低固相泥浆在高承载力超大长径比钻孔灌注桩中的应用技术。为保证高承载力超大长径比钻孔灌注桩在成孔至浇筑全过程的孔壁稳定，需选用优质泥浆，最终确定使用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆（简称“不分散低固相泥浆”或“PHP泥浆”）。通过采用泥浆制备技术、泥浆循环控制技术（采用气举反循环工艺）、泥浆参数监控与性能指标调整技术，应用效果显著，护壁效果良好、泥皮控制较好、沉渣厚度满足设计要求。
消除侧摩阻力的超长双护筒设计与施工技术。117大厦工程试桩设计要求做破坏性试验，最大荷载42000kN或压至破坏。因试桩施工和检测均在自然地面（相对标高-0.95m）进行，试桩的有效摩擦段为76m（-26.05～-102.05m），非摩擦段为25.1m（自然地面-0.95～
-26.05m），必须采取其他措施来消除非摩擦段与桩周土产生的巨大摩擦阻力，从而保证试验的成功及数据的准确性。

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针对117大厦超长桩试桩的特点，采用钢制双护筒来消除非有效段的侧摩阻力。超长双护筒在钢结构加工厂一次加工成型，整体运至现场（见图1）；双护筒吊放入孔通过50t履带吊进行吊装，用经纬仪对其垂直度进行校核，采用人工扶正和千斤顶纠偏的方式对垂直度进行纠正。下放完毕后，采用震动锤敲击直至压入土体500mm，外护筒与孔壁之间的空隙用高质量粘土球填充并振捣密实。从检测结果看，双护筒效果良好，完全实现了预期目的。4根试验桩全部加载至42000kN，桩身未发生破坏，外护筒最大沉降2.85mm，而桩帽沉降为50.54～58.92mm。从检测数据看，外护筒沉降远小于桩帽沉降，即内外护筒在静载试验时能较好的脱开，双护筒在本次试桩中消除上部非有效段侧摩阻力效果是成功的。

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图1 双护筒拼装

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高承载力超大长径比桩垂直度控制技术。

     根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002的要求，泥浆护壁钻孔灌注桩垂直度应＜1%，图纸设计要求小于1/150。试验桩孔深120m，钢筋笼内净空760mm，混凝土浇筑导管外径320mm，为避免因导管碰到钢筋而使钢筋笼无法下放到位，垂直度偏差必须控制在440mm内，即1.1/300，项目部自行确定的垂直度控制目标为1/300。选用气举反循环ZSD2000型钻机，并配备强度大、刚度高的245mm×20mm（外径×壁厚）钻杆，通过控制作业环境和成孔工艺，使得试验桩和锚桩的垂直度控制在1/302.7～1/1933，达到预期目的。所有钢筋笼、混凝土导管一次性顺利下放到底，混凝土浇筑顺利。
超长超重钢筋笼制作安装技术。
     试桩钢筋笼外径0.884m，长121.1m，重达46t。23根直径50mm的主筋只能采用直螺纹套筒连接，另有12根预埋管道，不能出现因丝扣不合导致钢筋拼接不上，而大直径钢筋人工难以校正。此外，试桩静载试验时，全部主筋需贯穿预留孔径60mm厚锚板，导致钢筋笼制作、转运及吊装过程中的变形控制难度很大。对此，钢筋笼节与节之间主筋连接选用分体式直螺纹套筒（见图2），无预埋管件的锚桩钢筋笼下放时间控制在8h以内，预埋管件的试桩钢筋下放时间控制在24h以内，节约了钢筋笼下放时间，减小空孔静置时间，有效确保孔壁的稳定性。钢筋笼均一次性顺利接长和下放到位，钢筋笼与试验用锚板连接器顺利连接。针对钢筋笼的转运变形控制，从制作胎架至桩孔附近，采用100t履带吊转运，为尽量减少转运时产生的变形，每节钢筋笼采用4个吊点转运，5个吊点吊装，这些吊点均经过专项设计和加工。

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可-硬塑土层竖向高密度点位环形注浆设计与施工技术。
     通过桩侧环形注浆设计、环形注浆施工设备的选择、后注浆装置安装，4根试验桩桩侧后压浆合计共埋设18道注浆管，成功完成注浆15道，成功率83.3％，虽然有3道桩侧注浆管未能开塞，但通过增加相邻注浆管的注浆量来弥补不能成功开塞注浆的不足，使桩侧总的注浆量达到预先设置的注浆量。通过静载荷试验，4根试验桩单桩承载力均达到42000kN（未发生破坏），最终变形为24.18～58.92mm。从检测结果看，试桩的后注浆施工是成功的。

水下浇筑高保塑高耐久性混凝土研究与应用。

     首先进行混凝土原材料的选择，经过筛选和试配，最终选用合适的低碱水泥、掺合料、砂、碎石、外加剂，水为饮用水。
     在水下浇筑超缓凝自密实高耐久性混凝土的研制中，通过混凝土配合比优选、混凝土抗氯离子渗透性能试验等确保混凝土结构内部钢筋不会因氯离子而锈蚀，导致混凝土开裂影响耐久性。在混凝土生产及施工阶段，按设计配合比选定的原材料组织供应，在施工期间严格按照质量体系和工作指导要求，指定专人定期检查，对原材料的进料、储存、计量全方位进行监控。及时测定砂石含水率，定期检查和校正计量系统，特别注意混凝土出机检查，保证混凝土的质量、工作性能（主要是坍落扩展度）符合要求。
高承载力超长钻孔灌注桩综合施工技术取得了显著社会和经济效益，体现了中建三局建设工程股份有限公司在超长桩基施工等方面雄厚的技术实力与科技优势。

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一次浇筑成型超厚筏板施工技术

117大厦底板厚6.5m，底板下口尺寸为86.2m×86.2m,上口尺寸为100.8m×100.8m，底板配筋分为5种：保护层抗裂钢筋、板面主筋、温度筋、高强螺栓上温度钢筋、板底主筋，,板底主筋为20层 50mm钢筋，板顶主筋为4层 50mm钢筋以及4层 32mm钢筋，底板混凝土为C50P8。
117大厦超厚底板成倒棱台型，且桩头主筋为 40mm（部分为 50mm），桩头最大钢筋数量达28根，且巨型柱、核心筒剪力墙内钢板均须预埋锚栓，底板内各种套架较多，桩头钢筋直径大、强度高、空间密，导致板底主筋施工难度巨大；底板厚6.5m，混凝土总量约65000m3，在2011年12月底（平均气温-5℃以下）一次浇筑成型，对商品混凝土的生产与调度、场内外施工组织等均是巨大挑战；底板混凝土为C50P8，结构耐久性设计年限为100年，对混凝土的配合比、体积稳定性、抗碳化、抗化学腐蚀等混凝土耐久性要求高。
大植筋底板主筋架立综合施工技术。底板主筋架立主要分三部分，一是最底下一排钢筋架空100mm，且分为板底处、东西向斜坡处、南北向斜坡处；二是板顶主筋、温度钢筋、高强锚栓顶部间接钢筋、高强锚栓承压间接钢筋等需要架立，且高度较大；三是板底20层钢筋、板顶8排钢筋相互之间需架空1根钢筋直径高度，垫铁需求量大。
最底下一排钢筋为东西向，坑底垫块采用C40素混凝土进行浇筑制作，高100mm，宽200mm，长度制作为500～700mm（见图3）。东西向斜坡底筋架空采用2排Φ48钢管，保证最下一排钢筋架空100mm，并在钢管侧面按钢筋间距焊接限位钢筋，确保上一排主筋定位及固定（见图4）。南北向斜坡处钢筋采用Q235级10号槽钢架空，在槽钢顶面按钢筋间距焊接定位钢筋，用以固定和限位底筋。

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板底垫块铺设现场

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东西向斜坡处底筋架立现场

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底板顶部钢筋等需要按设计定位标高进行架空，架空采用钢管支撑系统，由钢管、立柱底托及U型顶托等组成，立杆间距800mm×800mm，横杆标高结合温度钢筋定位综合考虑。U型顶托采用8号槽钢及外径32mm的钢管焊接而成，钢管长200mm，可全部插入立杆顶端，顶托8号槽钢长200mm。顶部做法见图5。立杆底托采用8号槽钢制作，槽钢平放且槽口向上，B10层钢筋以上底脚槽钢长度为300mm，B16及B20层钢筋以上底脚槽钢长度为500mm。

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斜坡段底脚采用200mm长、33.5mm直径钢管、400mm长[8槽钢以及短钢筋制作底托，根据现场实际尺寸在槽钢上开孔，将开孔后的槽钢与钢管按照45°夹角进行焊接，放置在斜坡段钢筋上采用短钢筋制作的U型卡进行固定。
     一次浇筑成型超厚筏板混凝土供应管理创新模式。117大厦底板混凝土一次浇筑量达65000m3，根据混凝土性能、泵管数量等因素分析，要求混凝土在90h内必须浇筑完成，每小时混凝土浇筑量722m3，在天津市场无一家搅拌站可独立完成此次混凝土供应任务。中建三局117项目部首创混凝土供应总承包管理模式，由公司自有商品混凝土公司——中建商砼（天津）有限公司牵头组织选取项目周边合适搅拌站进行前期多轮试配，并在试配过程中挑选协作搅拌站，协作站确定后，由中建商砼（天津）有限公司进一步优化配合比并最终统一配合比，并在原材料采购上严格相关技术要求，统一水泥和外加剂品牌。
     在浇筑前，中建三局117项目部从混凝土生产供应运输、总平面布置与交通组织、试验与检测、混凝土浇筑、安全管理及应急预案、后勤保障等六方面编制总体实施方案,确保了在84h浇筑完成。
底板大体积、高耐久性混凝土研制技术。本工程底板尺寸大，混凝土强度高，混凝土配制、水化热控制都具有一定难度。另外，在配合比设计过程中需采用高掺量矿物掺合料双掺技术，但是受天津地区原材料质量的限制，特别是粉煤灰，给混凝土的配制提出了更高的要求。此外，天津的12月环境气温低，底板中心温度和环境温度温差很高，因此，对底板混凝土的保温保湿养护要求较高。经过配合比试验、耐久性能试验、热工计算等，确定最优配合比用于本次底板大体积混凝土浇筑。

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底板大直径超长高强锚栓群施工技术

      天津117大厦巨型柱、剪力墙的柱脚高强锚栓等级为835级，普通锚栓强度等级为345级。巨型柱柱脚锚栓采用75mm直径高强锚栓，埋入深度约5.5m，数量1348根。剪力墙锚栓分为两种，50mm直径高强锚栓，埋入深度约5m，数量668根；30mm普通锚栓，埋入深度1.2m，数量216根。
      为对每根锚栓的安装精度准确进行控制，分别对每个锚栓进行罗马数字编号和坐标定位，逐一进行检查、调校，并出具测量成果表，对有偏差的锚栓分别进行统计和调整。对超长锚栓分上、中、下三道定位措施进行固定，高强锚栓与支撑架连接定位，主要以下端粗略定位与固定、中部限位、上端准确定位的原则。