珠海横琴国际金融中心大厦工程关键施工技术应用

珠海横琴国际金融中心大厦工程关键施工技术应用苏前广;黎攀【摘要】为了解决超高层施工的进度和质量问题,以珠海横琴国际金融中心大厦项目为例,主要介绍了该工程的项目概况、超高层标准贝雷架装配式顶升模架等关键施工技术,此外还对项目智慧工地方面的建设做了简单的阐述.【期刊名称】《工程质量》【年(卷),期】2017(035)011【总页数】6页(P4-9)【关键词】超高层标准贝雷架装配式顶升模架;智慧工地;关键施工技术【作者】苏前广;黎攀【作者单位】中建三局第一建设工程有限责任公司,湖北武汉 430040;中建三局第一建设工程有限责任公司,湖北武汉 430040【正文语种】中文【中图分类】TU9740 引言随着高层建筑建设的发展、高度的增加，技术的进步变得至关重要。

由于超高层建筑的体量大、施工工期短、工序穿插多、人员流动幅度大、安全监管难度大、材料种类多、塔吊电梯等施工设备数据不准确等原因，采用传统的 6 天一层的爬模施工技术，无法满足业主对进度的要求，采用人工的管理方式也无法有效地解决施工管理过程中人员、机械、材料、质量、安全、环境等一系列问题。

解决的方式成本高、效率低下、信息获取不及时、达到的效果也不理想。

所以，项目采用超高层标准贝雷架装配式顶升模架的施工方法提高施工效率，充分应用 BIM、物联网、大数据、移动通讯、云计算及虚拟现实等信息技术与施工过程相融合，探索智慧工地的应用。

1 工程概况横琴国际金融中心大厦位于珠海十字门中央商务区横琴片区离岸金融岛，紧邻海岸线，与澳门隔水相望。

项目由华发集团与中建三局集团有限公司强强携手，共同打造，是集国际标准的甲级写字楼、商业会展、餐饮与商务公寓等多种业态于一体的城市综合体。

建筑面积21.92 万 m2，地下室 4 层，地上 69 层，建筑高度 337 m。

建筑外形仿佛四栋挺拔的塔楼融合为一体，象征横琴汇集了珠海、澳门、香港和深圳的城市精华。

项目效果图如图1 所示。

图1 项目效果图2 施工关键技术2.1 超高层标准贝雷架装配式顶升模架2.1.1 塔楼结构概况横琴国际金融中心大厦塔楼高 337 m，地下 4 层，地上 68 层，塔楼结构为内筒外框，核心筒内筒为钢筋混凝土剪力墙结构，剪力墙四个角劲性钢柱从底层到顶层设置，其余劲性钢柱于地下四层至地上 45 层，其中 8 层以下劲性钢柱为 46 条；外筒为 24 根钢管混凝土巨柱，内筒通过钢梁外框钢管柱连接，在 7、31、45 层通过伸臂桁架连接。

核心筒的平面形状呈矩形。

内部被分为 14 个小筒。

地上剪力墙尺寸由 1200 mm 变为 600 mm，筒内剪力墙尺寸不变，核心筒左侧剪力墙在 31 层内收一跨。

核心筒层高以 4.5、4.8、3.6 m 为标准层高，避难层等层高为 5.1 m、5.7 m 等。

核心筒平面布置如图2 所示。

2.1.2 顶模体系介绍图2 核心筒平面布置图根据核心筒结构特点，核心筒混凝土结构及钢结构外框采用等差错层同步施工。

先施工混凝土核心筒结构，钢结构外框跟进施工；核心筒结构采用笔者单位自主研发的装配贝雷架式顶模系统系统，该系统由支撑系统、动力控制系统、平台系统、挂架系统、模板系统系统组成，顶模系统组成如图3 所示。

该系统已成功在深圳航天科技广场（250 m）、天津恒富大厦南塔（480 m）、广州保利琶洲（309.5 m）、广西南宁龙光世纪城（381 m）、兰州鸿运金茂广场（279 m）成功应用。

顶模安装完成效果如图4 所示。

图3 顶模组成图4 顶模安装完成效果1）动力及控制系统。

动力控制系统由四条长行程（6 m）大吨位（250 t）液压油缸组成，为顶模顶升提供动力，控制系统采用 PLC 智能控制系统进行全信息化自动化控制，控制顶模的顶升，实现顶升过程可视化，确保安全。

2）支撑系统。

支撑系统由格构支撑立柱、支撑箱梁、牛腿及预埋件组成，作为体系的骨架传递支撑平台、挂架、模板等构件和施工荷载。

3）平台系统。

平台系统由主桁架、次桁架、连接件及相应的平台走道板组成，桁架采用 200 型高抗剪贝雷架拼装而成，主桁架相交处连接支撑立柱，平台走道板铺设在桁架平台上，作为施工通道及操作平台，布置材料临时堆场、消防水箱、小型库房、混凝土布料机和工人休息室等。

4）挂架系统。

挂架系统由立杆、横杆、走道板及防护翻板连接构成，挂架上部利用连接构件和连接梁与贝雷架连接。

挂架系统按与核心筒的位置关系分为内挂架和外挂架，在施工中的作用主要为施工操作平台和安全防护架体。

5）模板系统。

模板体系采用铝合金模板，竖向墙模分块整拼成大板，通过钢丝绳悬挂于贝雷架下弦，竖向模板随顶模同步顶升，大块模板整体安拆快速，可提高施工效率。

2.1.3 顶模设计顶模作为一种集成化的施工机具，集操作架、堆场、仓库等功能为一体，其构造复杂，构件众多，设计复杂，本工程充分利用 BIM 技术进行深化设计，主要应用有如下几个方面。

1）深化图纸审核。

通过建立各系统组成构件模型对单构件深化图进行审核，并对顶模整体进行预拼装，查找设计图中构件冲突、缺漏的地方，核查各系统间关系；针对特殊位置，可依据三维模型直观的商研讨处理方式。

构件进行建模审图如图5 所示。

图5 构件进行建模审图及加工2）空间验证。

在顶模整体模型建立完成后，对顶模整体模型进行漫游验证，检查系统空间，保证人员在顶模平台上的操作空间。

漫游验证操作空间如图6 所示。

图6 漫游验证3）安装模拟、方案交底。

顶模施工前对顶模模型进行安装模拟，便于对作业人员进行技术交底。

模拟安装过程如图7～图10 所示。

图7 支撑系统安装图8 平台安装图9 挂架安装图10 防护安装2.1.4 顶模施工1）顶模施工方法。

采用顶模系统施工，同时存在三个作业层，即钢筋绑扎层、模板层（混凝土浇筑层）、混凝土养护层；三个作业层同时施工，在第 N 层合模浇筑完混凝土，快拆竖向模板时，第 N+1 层钢筋绑扎完成，此时进行顶模顶升，一次顶升一个结构层，顶模顶升完成即进行第 N+1 层合模，同时进行第 N+2 层钢筋绑扎和第 N 层混凝土养护。

从而保障了 4 天一个结构层，如果工期需要提前，则晚上进行加班，可达到 3 天一个结构层。

顶模竖向功能划分如图11 所示。

2）顶模顶升。

在完成在第 N 层混凝土浇筑、快拆竖向模板、第 N+1 层钢筋绑扎完成时，顶模具备顶升条件，此时拆模完成的竖向大模板通过推动悬挂模板的滑轮，使模板和混凝土脱开，挂架翻板脱离结构边，上支撑箱梁与结构连接脱开，通过液压油缸整体顶升上箱梁以上顶模体系（立柱及以上平台、模板、挂架），顶升到位后，上箱梁与结构可靠连接好，通过收缩油缸提升下箱梁，此时完成一次顶升，一次顶升耗时约 3 小时，顶升过程仅需 70 min。

顶升完成后，恢复翻板及安全防护，即可进行作业。

2.2 智慧工地经验介绍2.2.1 PW 信息协同平台为了解决各参建方信息交互的问题，项目上引入ProjectWise（以下简称“PW”）信息协同平台。

PW 主要为解决项目日常的施工内容管理，该平台通过设置合理的访问权限和安全的访问机制，为项目各参建方构建一个集成的协同工作环境，改变传统分散的交流模式，实现信息的集中存储与访问，从而缩短项目的周期时间，增强信息的准确性和及时性，提高各参与方协同工作的效率。

1）项目文件分类目录。

从总承包项目的规范管理，将文件夹分为各参建方文件；根据项目的参建方的差异，细分各参建方的文件类型，以及各类文件和岗位人员的访问权限，以便在部署 PW 时可以根据项目参建方的类型进行快速导入，提高部署效率。

2）人员访问权限设置。

各参建方项目经理级和文控人员为参建方的文件夹管理员权限组，其他岗位人员为只读权限，除涉密的财务数据外，项目数据源文件访问对项目全体人员开放。

3）常用检索统计。

利用 PW 灵活制的检索功能，将项目人员普遍关注的内容和资料员的文件跟踪预定制为全局检索，资料员根据需求点击查询，及时掌握和跟踪文件的查阅人、查阅时间、查阅次数等，提高资料的使用效率。

文件快速检索如图12 所示。

4）文件、模型快速预览。

各类项目过程文件上传至 PW 后，可通过网页端、移动端进行快速查看，包括各类办公文档和 BIM 模型，使用者无需加装专业办公及画图软件。

预览模型如图13 所示。

图11 顶模竖向功能划分（单位：mm）图12 文件快速检索图13 模型预览5）及时跟踪文件流向。

在文件属性中设定“应办毕时间”和“实际办毕时间”，文控人员在发送文件的同时在文件属性填上“应办毕时间”，然后可以通过“本日未及时反馈的文件”查询文件是否及时反馈，如反馈则在“实际办毕时间”，提高项目文件过程控制效率。

2.2.2 BIM 深化设计1）图纸会审、专业间碰撞深化。

利用 BIM 技术对单专业图纸进行预会审，在施工前复核图纸问题，减少问题发现滞后带来的现场返工及工期停滞；对多专业模型进行整合深化，调整各专业间的硬碰撞，保证各专业构件的作业空间、深化专业间连接节点、控制空间净高、预留管线孔洞、美化管线排布。

2）施工方案优化。

利用 BIM 技术建立方案三维模型，并佐以施工动画对施工方案进行模拟，旨在验证方案部署合理性的同时，将工序流程及施工要点直观地对现场作业人员进行技术交底。

如环梁内撑拆除方案中对拆撑顺序、临时支撑方式及切割要点等进行模拟；如顶模施工方案中对各系统构件进行设计出图，对构件进行预拼装及结构碰撞，检查顶模操作空间，并对顶模顶升工况进行模拟。

3）激光扫描及智能放样。

采用激光扫描与智能放样技术，保障项目深化成果落地，具体流程如下：深化模型建立→模型导入智能放样机器人→放样机器人现场控制点放样→现场构筑物施工→激光扫描仪扫描建筑实体，生成点云模型→深化模型与现场点云模型整合对比，分析现场构筑物偏差→调整局部钢结构、幕墙、机电模型，出图，构件加工→模型导入智能放样机器人，现场放样→完成其余构件安装→深化设计多次深化并落地。

激光扫描点云如图14 所示。

图14 激光扫描点云4）VR、AR 辅助工程设计、交底及质检。

BIM与 VR 结合：运用 BIM 及虚拟现实技术在施工前期对部分构筑物及方案进行设计，使人身临其境感受构筑物及方案效果，进行深化微调以满足日后施工使用效果，同时可用于施工技术的直观交底；BIM 与 AR 结合：将 BIM 模型导入 AR 平板电脑，在施工现场的构筑物上投射三维模型，该技术可以投射构筑物背后的目标物，便于现场进行施工交底及施工质量复核。

5）数字化加工。

多专业模型完成协调深化后，钢结构、机电及幕墙根据深化模型生成相应工程量，细化拆分构件，导出加工图并编号，送至工厂进行数字化加工指导，提高构件加工精度，并根据工程量辅助项目组织材料的合理进场，规划二次场地布置。

2.2.3 基于 BIM 的物联网平台管理系统在施工现场的进出管制（人员 RFID、车辆进出）、材料（智能地磅）、质量安全（视频监控、巡更巡检、危险区域报警系统）、环境（PM2.5、PM10、风速、温度、湿度、噪音、污水）、能耗（施工用水用电、固体废弃物回收利用、再生能源）、大型设备（顶模、塔吊、电梯）等监控点加装感应器及传感器，并架设工地物联网系统，将现场各类数据集成至自主开发的物联网云平台中，完成项目数据的收集、分析及部分反馈控制；后将 BIM 模型简化导入智能平台中，将监控点与BIM 模型进行联动，可通过点选平台中的 BIM 模型，快速查看工地现场各个模块的运行数据，解决项目数据分散、收集难得问题，完善了项目施工过程的数据记录，实现项目对施工现场各环节的集中化、智能化管理。