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【摘 要】为了在有限的土地上生活更多的人，我国修建的楼房越来越高，以达到让更多的人能够获得足够的生存空间，因此，超高层建筑土建施工关键技术就显得尤为重要。本文主要对超高层建筑土建施工关键技术的研究与应用进行讨论，希望超高层建筑土建施工关键技术在未来能够得到更好的发展与应用，造福更多的人。
【关键词】安全技术；泵送；超高压；超高层
一、超高层建筑的研究基础
1、超高层建筑的定义
不同国家对超高层建筑的认识各不相同，1972年8月美国宾夕法尼亚州伯利恒市召开的国际高层会议上首次提出超高层的分类与性质。即40层以上，高度100米以上的建筑物为超高层建筑。我国目前对超高层建筑的定义尚无统一的确定，但在一般来讲，均是从建筑的总高度或总层数来定义超高层建筑，特殊情况下也从建筑不规则情况来定义超高层建筑。
2、超高层建筑国内外建设现状
以高层建筑来看，国外的建筑发展相对较早。现代高层建筑从1883年建成的芝加哥家庭保险大楼开始即有了一个良好的开端，该大楼是世界上第1栋按照现代钢框架结构原理建造的高层建筑，是建筑业从单一结构迈向多元化结构的重要一步，标志着高层建筑行业的新开端。20世纪以后，超高层建筑开始逐渐显现出来，从1913年建成的当时最具震撼性的超高层建筑，高243.8米的纽约伍尔沃思大楼，到1931年修建的高381米的享誉世界最高建筑的纽约帝国大厦；从1972年建成的高417米的纽约世界贸易中心大厦，到1973年建成的当时近20年的世界最高建筑芝加哥西尔斯大厦。
这些建筑无不标志着超高层建筑飞快的发展。于2008年建成的，近年来享誉世界第一高迪拜塔，高度超过800米，更是超高层建筑发展的进一步见证。我国的超高层建筑起步虽晚，但发展速度相对较快。
二、工程概况
某工程建筑主体为60层，总建筑面积260000㎡，建筑总高度280m。结构体系为框架-核心筒结构，层高变化较多，核心筒平面为八边形，内外墙墙体厚度由下而上进行了多次变化。
该工程项目是我国目前开工建设的最高双塔式建筑，本文结合工程施工经验，对超高层建筑高强度混凝土超高压泵送技术，在该工程项目的北塔楼（双塔式建筑）核心筒结构施工技术进行研究，并得出超高层建筑土建施工关键技术《高强度混凝土超高压泵送》技术结论，可为今后类似工程提供借鉴。
三、超高压混凝土输送泵的选型
超高层结构所用混凝土强度高、粘滞性大、和易性要求高。本工程最大泵送高度280m，如何防止出现堵泵、爆管等现象，保证超高层混凝土泵送的安全进行，输送泵的合理选型是关键。采用“循证法”对超高压泵送相关技术进行文献检索（见表1）。
对比检索结果，初步可以确定HBT90CH-2122D超高压泵可满足本工程的施工需求，其出口泵送压力最大值为22MPa。根据《混凝土泵送技术规程》（JGJT-10-2011），泵送混凝土高度280m，采用较高压力损失计算。
S.Morinaga公式进行核算：
水平管压力损失：
式中
r———输送管半径r=0.0625（m）K1———粘着系数（Pa）
K1=（3.0-0.10S1）×102=100Pa
K2———速度系数（Pa/m/s）
K2=（4.0-0.10S1）×102=200Pa/m/st2/t1——
—分配发切换时间与活塞推压混凝土时间之比，取0.3
V———混凝土在输送管内平均流速（m/s）
α———混凝土径向压力与轴向压力之比，α=0.9
S1——混凝土坍落度（cm），21
根据计算：ΔPH=0.011MPa/m（水平）水平管总长83mPmax=Lmax×ΔPH=（1100+108+110）×0.011=14.5MPa，空机压力：3MPaP>14.5+3=17.5MPa
根据上述计算，HBT90CH-2122D超高压泵出口压力满足需求，可以选择该型号的泵送设备。多出的压力储备用来应对混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。
三、超高压混凝土泵管选择
超高层混凝土超高压泵送过程中，管道内压力高，纵向拉力大，需选用耐超高压的泵管系统。拟采用内径128mm、壁厚9mm泵管（壁厚较普通高压管加厚4mm），管壁采用高频淬火处理Mn钢，保障泵管的抗爆能力，寿命比普通钢泵管提高3～5倍。泵管采用活动法兰高强螺栓紧固结构连接，法兰板厚25mm。综合考虑楼层层高、泵管布置方案等因素，标准层立管单节设计长度为3m，非标准层单节立管及水平管长度根据结构标高、水平转换长度确定。
泵管厚度验算：
1）泵管规格：准146×9，内径d=128mm，外径D=146mm。2）泵管材料：45Mn2，δb=885MPa；整体特殊淬火工艺，硬度约HRC48，高耐磨性能。3）混凝土泵最大出口压力为Pmax=22MPa。4）泵送高度：H=280m（泵送280m时混凝土出口压力约22MPa）
泵管最小壁厚：
t0=Pmax×D2.3σb-3Pmax=1.63mm
泵管壁厚t的确定：为了保证泵管的高可靠性，增长耐磨时间，减少拆装，保证工程进度，厚度的安全系数取：k=5.0，则泵管的壁厚：t=k×t0=8.15mm选用壁厚为9mm的泵管，安全系数高达5.5。泵管爆破压力验算：
结论：泵管壁厚t=9mm满足要求。采用泵管磨损监测技术，定期用红外线测厚仪检测水平段与垂直初始段泵管的厚度，厚度小于4mm则需更换。
四、布料机选型和固定
核心筒墙体钢筋领先爬模一层施工，混凝土浇筑面与爬模顶部物料平台有2m高差，采用水平泵管布料效率低，需要来回接拆泵管，安全性差。如果采用人工布料杆，布料范围有限，需要塔吊配合移动布料杆，人工拖拽安全性差。选用一台HGY18自动布料机可解决上述问题，并且可以连续布料，大大提高了施工效率。但需要解决自动布料机与爬模顶部平台的固定以及确保爬模整体的承载力和稳定性。向布料机厂家索取布料机的各种荷载数据，要求爬模厂家对爬模的承载力和稳定性进行复核，采取局部加强措施。见图1和图2，布料杆安装采用塔吊整体吊装。使用过程中每次浇筑混凝土，加强对爬模相关部位的检查和观测，发现有变形情况及时采取加固措施。 五、超高压混凝土泵管的固定
由于本工程最大泵送高度280m，泵管立管自重大，泵送过程中混凝土对泵管产生强大的冲击力，造成泵管晃动，产生位移，一旦位移过大造成泵管飞脱，将产生巨大的危险。如何进行超高压混凝土泵管的固定是一项关键技术，泵管立管可随电梯井道或穿越楼面布设，每节泵管至少用一个固定管夹固定。固定管夹可用高强螺栓连接或焊接在泵管支架上，泵管支架可通过预埋连接件（或焊接铁件）的方式固定。泵管支架在首层间距为1.5m，其余各楼层泵管支架间距为2.5m。
结束语
超高压混凝土输送泵的选型、泵管的选择和固定、布料机的选型和固定与工程特征是紧密联系、相互制约的，施工时应作为一个整体，统筹考虑，才能得出最佳的工程施工安全技术方案。
参考文献：
[1]陈占鹏.“现代嵩岳寺塔”—-郑州绿地广场设计[J].华中建筑2008，09：60-64.
[2]楼永良，蒋金生，蒋超民.液压爬模技术在郑州绿地广场工程中的应用[J].施工技术，2010，07：114-117.
[3]董苏媛.高层及超高层建筑结构分析与设计[J].中华民居（下旬刊），2014，02：43-44.
[4]樊尊合.超高层建筑土建施工关键技术的研究和应用[J].门窗，2014，06：123-124.
[5]郑洋，颜冬.超高层建筑钢结构安装施工技术[J].建材世界，2014，05：92-95.
[6]丁洁民，吴宏磊，赵昕.我国高度250m以上超高层建筑结构现状与分析进展[J].建筑结构学报，2014，03：1-7.
[7]李慧海.浅谈高层建筑土建施工的控制要点[J].建材技术与应用，2014，02：54-55.
[8]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居（下旬刊），2014，05：342-343.
[9]徐君楠.高层建筑土建工程施工管理研究[J].黑龙江科学，2014，05：248.
[10]张国强.高层建筑施工的风险管理研究[J].科技展望，2014，10：42.
[11]郑磊.1m厚钢筋混凝土超厚斜墙施工过程受力性能分析研究[D].安徽建筑大学，2014.
【关键词】安全技术；泵送；超高压；超高层
一、超高层建筑的研究基础
1、超高层建筑的定义
不同国家对超高层建筑的认识各不相同，1972年8月美国宾夕法尼亚州伯利恒市召开的国际高层会议上首次提出超高层的分类与性质。即40层以上，高度100米以上的建筑物为超高层建筑。我国目前对超高层建筑的定义尚无统一的确定，但在一般来讲，均是从建筑的总高度或总层数来定义超高层建筑，特殊情况下也从建筑不规则情况来定义超高层建筑。
2、超高层建筑国内外建设现状
以高层建筑来看，国外的建筑发展相对较早。现代高层建筑从1883年建成的芝加哥家庭保险大楼开始即有了一个良好的开端，该大楼是世界上第1栋按照现代钢框架结构原理建造的高层建筑，是建筑业从单一结构迈向多元化结构的重要一步，标志着高层建筑行业的新开端。20世纪以后，超高层建筑开始逐渐显现出来，从1913年建成的当时最具震撼性的超高层建筑，高243.8米的纽约伍尔沃思大楼，到1931年修建的高381米的享誉世界最高建筑的纽约帝国大厦；从1972年建成的高417米的纽约世界贸易中心大厦，到1973年建成的当时近20年的世界最高建筑芝加哥西尔斯大厦。
这些建筑无不标志着超高层建筑飞快的发展。于2008年建成的，近年来享誉世界第一高迪拜塔，高度超过800米，更是超高层建筑发展的进一步见证。我国的超高层建筑起步虽晚，但发展速度相对较快。
二、工程概况
某工程建筑主体为60层，总建筑面积260000㎡，建筑总高度280m。结构体系为框架-核心筒结构，层高变化较多，核心筒平面为八边形，内外墙墙体厚度由下而上进行了多次变化。
该工程项目是我国目前开工建设的最高双塔式建筑，本文结合工程施工经验，对超高层建筑高强度混凝土超高压泵送技术，在该工程项目的北塔楼（双塔式建筑）核心筒结构施工技术进行研究，并得出超高层建筑土建施工关键技术《高强度混凝土超高压泵送》技术结论，可为今后类似工程提供借鉴。
三、超高压混凝土输送泵的选型
超高层结构所用混凝土强度高、粘滞性大、和易性要求高。本工程最大泵送高度280m，如何防止出现堵泵、爆管等现象，保证超高层混凝土泵送的安全进行，输送泵的合理选型是关键。采用“循证法”对超高压泵送相关技术进行文献检索（见表1）。
对比检索结果，初步可以确定HBT90CH-2122D超高压泵可满足本工程的施工需求，其出口泵送压力最大值为22MPa。根据《混凝土泵送技术规程》（JGJT-10-2011），泵送混凝土高度280m，采用较高压力损失计算。
S.Morinaga公式进行核算：
水平管压力损失：
式中
r———输送管半径r=0.0625（m）K1———粘着系数（Pa）
K1=（3.0-0.10S1）×102=100Pa
K2———速度系数（Pa/m/s）
K2=（4.0-0.10S1）×102=200Pa/m/st2/t1——
—分配发切换时间与活塞推压混凝土时间之比，取0.3
V———混凝土在输送管内平均流速（m/s）
α———混凝土径向压力与轴向压力之比，α=0.9
S1——混凝土坍落度（cm），21
根据计算：ΔPH=0.011MPa/m（水平）水平管总长83mPmax=Lmax×ΔPH=（1100+108+110）×0.011=14.5MPa，空机压力：3MPaP>14.5+3=17.5MPa
根据上述计算，HBT90CH-2122D超高压泵出口压力满足需求，可以选择该型号的泵送设备。多出的压力储备用来应对混凝土变化引起的异常现象，避免堵管。
三、超高压混凝土泵管选择
超高层混凝土超高压泵送过程中，管道内压力高，纵向拉力大，需选用耐超高压的泵管系统。拟采用内径128mm、壁厚9mm泵管（壁厚较普通高压管加厚4mm），管壁采用高频淬火处理Mn钢，保障泵管的抗爆能力，寿命比普通钢泵管提高3～5倍。泵管采用活动法兰高强螺栓紧固结构连接，法兰板厚25mm。综合考虑楼层层高、泵管布置方案等因素，标准层立管单节设计长度为3m，非标准层单节立管及水平管长度根据结构标高、水平转换长度确定。
泵管厚度验算：
1）泵管规格：准146×9，内径d=128mm，外径D=146mm。2）泵管材料：45Mn2，δb=885MPa；整体特殊淬火工艺，硬度约HRC48，高耐磨性能。3）混凝土泵最大出口压力为Pmax=22MPa。4）泵送高度：H=280m（泵送280m时混凝土出口压力约22MPa）
泵管最小壁厚：
t0=Pmax×D2.3σb-3Pmax=1.63mm
泵管壁厚t的确定：为了保证泵管的高可靠性，增长耐磨时间，减少拆装，保证工程进度，厚度的安全系数取：k=5.0，则泵管的壁厚：t=k×t0=8.15mm选用壁厚为9mm的泵管，安全系数高达5.5。泵管爆破压力验算：
结论：泵管壁厚t=9mm满足要求。采用泵管磨损监测技术，定期用红外线测厚仪检测水平段与垂直初始段泵管的厚度，厚度小于4mm则需更换。
四、布料机选型和固定
核心筒墙体钢筋领先爬模一层施工，混凝土浇筑面与爬模顶部物料平台有2m高差，采用水平泵管布料效率低，需要来回接拆泵管，安全性差。如果采用人工布料杆，布料范围有限，需要塔吊配合移动布料杆，人工拖拽安全性差。选用一台HGY18自动布料机可解决上述问题，并且可以连续布料，大大提高了施工效率。但需要解决自动布料机与爬模顶部平台的固定以及确保爬模整体的承载力和稳定性。向布料机厂家索取布料机的各种荷载数据，要求爬模厂家对爬模的承载力和稳定性进行复核，采取局部加强措施。见图1和图2，布料杆安装采用塔吊整体吊装。使用过程中每次浇筑混凝土，加强对爬模相关部位的检查和观测，发现有变形情况及时采取加固措施。 五、超高压混凝土泵管的固定
由于本工程最大泵送高度280m，泵管立管自重大，泵送过程中混凝土对泵管产生强大的冲击力，造成泵管晃动，产生位移，一旦位移过大造成泵管飞脱，将产生巨大的危险。如何进行超高压混凝土泵管的固定是一项关键技术，泵管立管可随电梯井道或穿越楼面布设，每节泵管至少用一个固定管夹固定。固定管夹可用高强螺栓连接或焊接在泵管支架上，泵管支架可通过预埋连接件（或焊接铁件）的方式固定。泵管支架在首层间距为1.5m，其余各楼层泵管支架间距为2.5m。
结束语
超高压混凝土输送泵的选型、泵管的选择和固定、布料机的选型和固定与工程特征是紧密联系、相互制约的，施工时应作为一个整体，统筹考虑，才能得出最佳的工程施工安全技术方案。
参考文献：
[1]陈占鹏.“现代嵩岳寺塔”—-郑州绿地广场设计[J].华中建筑2008，09：60-64.
[2]楼永良，蒋金生，蒋超民.液压爬模技术在郑州绿地广场工程中的应用[J].施工技术，2010，07：114-117.
[3]董苏媛.高层及超高层建筑结构分析与设计[J].中华民居（下旬刊），2014，02：43-44.
[4]樊尊合.超高层建筑土建施工关键技术的研究和应用[J].门窗，2014，06：123-124.
[5]郑洋，颜冬.超高层建筑钢结构安装施工技术[J].建材世界，2014，05：92-95.
[6]丁洁民，吴宏磊，赵昕.我国高度250m以上超高层建筑结构现状与分析进展[J].建筑结构学报，2014，03：1-7.
[7]李慧海.浅谈高层建筑土建施工的控制要点[J].建材技术与应用，2014，02：54-55.
[8]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居（下旬刊），2014，05：342-343.
[9]徐君楠.高层建筑土建工程施工管理研究[J].黑龙江科学，2014，05：248.
[10]张国强.高层建筑施工的风险管理研究[J].科技展望，2014，10：42.
[11]郑磊.1m厚钢筋混凝土超厚斜墙施工过程受力性能分析研究[D].安徽建筑大学，2014.