深圳平安金融中心的14项关键技术

发布日期：2015-07-01来源：编辑：流水

[摘要]

　　平安金融中心位于广东省深圳市福田中心区，总用地面积18931.74m2，总建筑面积459187m2。地下5层，地上为塔楼和裙楼。塔楼层数为118层，主体结构高度558.45m，塔尖高度为660.00m。

　　平安金融中心塔楼为“巨型框架—核心筒—外伸臂”抗侧力体系,上部楼面体系为钢梁(或钢桁架)支承的组合楼板体系，即塔楼的中心为“钢骨-劲性混凝土”核心筒，外框采用8根巨型钢骨混凝土柱、7道巨型斜撑和7道环带桁架构成，内外筒之间通过4道伸臂桁架相连。裙楼抗侧力体系采用“框架—剪力墙”体系，上部楼面体系为梁板体系。地下室(除塔楼外)抗侧力体系采用“框架—剪力墙”体系，地下室楼面体系为梁板体系。该工程施工总承包方为中国建筑一局(集团)有限公司。总体工程必须确保获得国家优质工程奖，争创鲁班奖、詹天佑奖并确保通过美国绿色建筑协会LEED金级认证。

　　一、超大超深基坑施工技术 

　　平安金融中心基坑深度为-33.3m，是目前国内超高层建筑中最深的大型基坑。其基坑周边环境复杂，项目地处深圳市CBD，周边商业、办公高度集中，基坑离最近地铁1号线仅有20m。深基坑施工对中建一局项目的技术管理、现场管理提出了极高的要求。该深基坑施工的相关技术课题、工法也获得了多项国家级、市级、中建系统的奖项。

　　基坑支护形式采用钻孔灌注桩+5道钢筋混凝土内支撑+二道锚索，结合钻孔灌注桩外的高压摆喷墙以及两道袖阀管注浆组合止水帷幕。支撑体系采用双圆环的布置形式，支撑立柱采用钻孔灌注桩内插钢管。该支撑方案可形成较大面积开敞空间，方便中部土方开挖的同时也可以完全避让塔楼的主体结构，保证在基坑开挖到基底以后可以不用拆撑即可进行塔楼主体结构的施工。项目部通过栈桥的设置方案，快速高效的完成了基坑土方施工。

　　二、超大直径人工挖孔桩施工技术

　　平安金融中心工程巨型桩为目前超高层领域中设计基础桩之最，其桩径超大，最大桩径达8m，属国内外罕见。巨型桩的开挖成孔难度大，深度最大为30m，从地面算起开挖深度超60m，单桩土方量大,并存在桩群开挖的相互影响，成孔过程自身的稳定问题及对支护体系、周边环境都会造成较大影响。

　　项目部精心施工部署、技术创新，通过适当的施工措施及帷幕注浆、立柱桩超前加固等措施解决孔桩开挖深的影响问题。采用跳桩法开挖，在孔口搭设施工操作平台配合卷扬机将桩内渣土运至桩顶，并对护壁采取相应超前加固、立柱桩刚度加强及预钻孔钢管注浆加固等措施进行保护，不仅达到了业主的进度要求，也实现了项目部安全生产的目标。

　　三、底板大体积混凝土施工技术

　　平安金融中心工程主塔楼底板厚度为4.5m，呈正八边形，其底板之大、底板之厚，均为国内超高层建筑之最。底板混凝土强度设计为C40、抗渗等级为P12，总方量约为28285m3，中建一局通过精心组织、技术引领、细致管理，顺利完成了底板大体积混凝土一次性浇筑，总浇筑时间约为90小时。

　　为了完成既定进度目标，完成国内最大底板的浇筑，中建一局公司技术专家组与清华大学联合，共同研制满足超大超厚底板的混凝土配合比，通过足尺模型试验，确定了超大超厚底板混凝土配合比及浇筑方式的可行性，其核心技术也达到了国内行业领先。项目部技术人员通过多次的方案论证和技术对比，选用超大型溜槽方案为主、泵送为辅的混凝土浇筑方案。通过中建一局的精心组织，连续奋战了4天3夜，圆满的完成了项目进度目标的同时，保证了项目超大超厚底板混凝土的施工质量。

　　1、主要措施控制。对进场混凝土罐车进行抽检，严格按照混凝土技术指标检查混凝土的坍落度以及入模温度，并做好记录统计;根据溜槽卸料点的覆盖范围合理布置混凝土振捣器，并严格按操作规程操作;专人专岗，确保凝土浇筑的一致性等。

　　2、混凝土养护。采用国内较为先进的MCU自动检测温度控制系统对混凝土结构进行内外温度测温，并根据测温记录增减保温材料厚度及蓄水深度。底板浇筑完成后，施工人员精心养护，确保各项温控指标均满足规范要求。养护完成后混凝土表面平整，无质量缺陷，整体观感质量良好，底板混凝土试块检测，强度、抗渗性等结果指标均符合设计及规范要求。

　　四、核心筒和巨柱爬模施工技术

　　本工程核心筒和巨柱均采用世界领先的液压爬模施工技术，综合迪拜塔施工经验，结合本工程实际结构体系定制安装。该爬模的高精尖技术不仅解决了超高层建筑中最难的伸臂桁架层及截面的变化的技术问题，其灵活机动的平面布置和动力系统使得分区流水作业得以实现，有效解决了核心筒作业面劳动力平衡问题。

　　爬模采用21厚芬兰进口wisa板+木工字梁+双槽钢大模板体系。该模板体系强度大、刚度好，其高效高周转的模板体系也使得经济效益、绿色施工效果显著。

　　核心筒自B4层开始使用爬模，最大爬升高度约为545m。首次安装即采用内架整体吊装的先进技术，一次吊装尺寸约9.4m×9.4m×6m,重量约为30t，尺寸及重量均为国内房建领域液压爬模吊装之最。该体系可整体爬升，也可单榀爬升，采用先进的同步马达+液压油缸爬升技术，爬升过程平稳、同步、安全。

　　巨柱自L3层开始使用爬模，最大爬升高度约为555m。本工程开创了国内300m以上超高层巨柱外包混凝土结构爬模施工的先例。巨柱结构变化及巨柱与外框楼板相对位置变化复杂，巨柱爬模集成了爬模的先进技术，既可直爬，也可斜爬，爬升速度快，可以适应本工程巨柱各种倾斜角度，核心筒和巨柱爬模施工为本工程施工关键线路，爬模先进的施工技术及精心的施工组织等为本工程顺利进行的保障。

　　五、超高层混凝土泵送施工技术

　　本工程核心筒、巨柱大量采用世界领先的“高强-自密实-高性能”混凝土技术，其高流动性、高耐久性充分满足本工程巨型组合结构施工要求。混凝土试配过程中由清华大学及国内著名混凝土专家对配合比进行评定，并邀请德国混凝土专家采用先进仪器对混凝土进行泵送摩阻力试验。

　　项目投入3台世界最高压力的超高压拖泵，为项目融合德国PUTZMEISTER技术及迪拜塔施工经验，为满足平安金融中心项目高需求而定制，确保本工程高强混凝土超高层泵送。

　　项目投入3趟超高压泵管，采用全球领先布管工艺进行布置，以满足超过585m垂直高度泵送需求。超高压泵管采用高强、高耐磨、低摩阻力合金材料铸造，并采用国内先进的淬火工艺处理，确保满足塔楼近20万方混凝土泵送。

　　核心筒顶部安装两台全液压遥控式布料机，项目根据核心筒爬模体系量身定制，臂架可任意角转动，保证核心筒无死角浇筑。

　　六、超高层施工测量施工技术

　　平安金融中心作为在建的中国第一高楼，项目采用的测量技术行业领先，该测量技术团队曾获得国家科技进步奖三等奖。中建一局为本工程精心研究的测量技术以及量身定做的测量仪器，即保证了测量的精度要求，又结合本工程实际条件进行了创新与优化。

　　本工程测量及监测内容主要包括：

　　超高层施工轴线与标高传递

　　1、GPS全球定位系统测量

　　2、超高层结构沉降监测

　　3、超深基坑远程自动化实时监测

　　4、基坑支护桩沉降监测

　　5、基坑支护桩水平位移监测

　　6、基坑支护桩体深层水平位移监测

　　7、基坑周边地面沉降监测

　　8、基坑周边地下水位监测

　　9、基坑内外土压力及孔隙水压力监测

　　10、基坑支护桩内力监测

　　11、基坑锚索应力监测

　　12、基坑立柱桩沉降监测

　　13、基坑环撑水平位移

　　14、基坑土体分层沉降监测及裂缝观测

　　15、地铁结构主体沉降及水平位移监测

　　16、地铁站体水平位移、沉降、轨道横向高差监测

　　17、地铁隧道结构监测

　　18、地铁轨道竖向沉降及水平位移实时监测

　　19、地铁隧道管片接缝监测位移实时监测

　　20、地铁轨道横向高差实时监测

　　21、核心筒爬模关键节点应力监测

　　22、塔吊支撑系统应力监测

　　七、超高层安全防护施工技术

　　为保障工程建设安全顺利进行，项目通过周密的策划和部署，采用国内领先的标准化定型安全防护技术，对施工面及周边区域进行全方位防护。现场安全防护措施均采用红白相间警戒色作为整体风格。防护栏杆大量采用标准化、定型化方式，在工厂进行生产，现场快速安装，具有极佳的安全防护效果及视觉效果。

　　为防止高空坠物危害下部施工人员及成品安全，塔楼外设置数道水平防护。

　　现场西侧中心二路酒吧街、北侧道路距离塔楼较近，为减小高空坠物的影响，相关区域采用“钢框架+钢丝网”安全防护体系，除满足安全防护需求外，还具有高大上的外观以及采光、通风效果，保证了酒吧街的正常营业及周边道路行人、车辆安全。

　　八、竖向变形预调与监控施工技术

　　平安金融中心结构总重量约68万t，主要结构设计使用年限为100年，重力荷载长期作用下会产生较大的竖向变形，而结构的形式、刚度不一样会导致长期变形的不一致，直观体现为建筑总高的变化，各楼层层高的压缩，长远影响是对结构的安全、非结构构件及设备的正常使用造成不利作用。

　　以往对300m以上超高层竖向变形完整研究很少，主要从施工角度采取经验方法进行预估。本工程在国内超高层建筑竖向变形监控方面，实现了“三个第一”：第一次形成比较完整的竖向变形理论研究;第一次对竖向变形进行有实用价值的精细计算;第一次以设计图纸的形式指导现场竖向变形预调。

　　本工程采用有限元方法分析竖向变形，研究其长期竖向变形规律，评估不均匀的竖向变形对结构安全的影响，并提出在施工中对竖向构件适当预留以补偿预计的竖向构件变形的设计理念与方法，最终目标是实现在建筑投入使用一年后竖向构件达到设计标高、楼面平整、满足建筑正常使用要求。

　　竖向变形的现场监控采用CB-FBG-EGE-100埋入式GFRP封装光纤光栅应变计和BOIDA光纳仪相结合的方法，对巨柱和混凝土核心筒竖向变形进行监测。监控和验证施工过程结构状态线性和结构设计假定的吻合性。

　　另外，项目与哈尔滨工业大学深圳研究生院合作，采用BGK-4420型振弦式位移计，对巨型斜撑延迟节点进行实时监测，为延迟节点的焊接提供数据支持。

　　本工程在国内首次实施量化式竖向变形预调施工及竖向变形监控，从目前监测结果看，现场施工实施情况及压缩监测数据基本与设计假定吻合，保证了后期各功能楼层的标高及楼层相对关系。

　　九、绿色施工技术

　　平安金融中心LEED认证目标为金级认证，LEED绿色施工理念贯穿整个工程施工过程，根据《LEED-CS绿色建筑评估体系》制定完善的施工过程LEED认证管理体系，落实工地环境保护措施，重点控制防止土壤流失、节水、能源利用和大气保护、材料和资源、室内环境质量、废弃物管理和自然资源的合理使用等关键环境影响因素，实现可持续发展的要求，确保达到LEED-CS金级认证。

　　平安金融中心在保证工程施工质量及安全生产的前提下，运用ISO14000环境管理体系和OHSAS18000职业健康安全管理体系，将绿色施工内容分解、落实到管理体系中，再通过科学、先进的技术措施，最大限度的节约资源，并且减少对周边环境的负面影响，实现了节能、节地、节水、节材和保护环境的绿色施工。项目于部2013年被中国建筑业协会评为了“第三批全国建筑业绿色施工示范工程。”

　　平安金融中心项目为中建一局集团重点项目，局集团领导高度重视，要把平安金融中心项目打造成局集团标杆项目，推动集团建筑工程施工管理水平的大改观、大提高。依据中建总公司《企业形象视觉识别规范手册—房建系统分册》及相关补充文件及中建一局集团施工现场标准化图册。根据工程进度分阶段策划落实CI公司的开展，创造强有力视觉冲击。

　　1、CI策划：

　　2、施工区

　　秉承绿色建造、环境和谐为本、生命至上安全运营第一的理念，标准化、精细化、人性化理念贯穿安全文明施工中。

　　3、办公区

　　4、生活区

　　为工人提供了良好的生活环境，保证了工人良好的休息，从另一方面保证工人安全施工，保证了工程质量，以及进度的实现。

　　5、展示区

　　现场塔楼首层北侧设置工艺样板间，对施工现场所有的先进工艺集中展示;建立深圳市唯一的“超高层安全体验馆”，内设有14个安全体验项目，将定期组织工人参加安全体验项目，是项目亮点的一个缩影。

　　十、巨柱钢骨柱施工技术

　　平安金融中心工程外框共有8根巨型钢骨柱，均匀分布于建筑周围，巨柱从地下室一直贯通至地上550m标高，整体高度达580m，犹如八根擎天巨柱支撑起整栋大楼的重量和竖向荷载，成为定“楼”神针。其最大劲性混凝土截面尺寸为6525mmx3200mm，巨柱钢骨每延米最重达12t，最大重量的单节巨柱达115t，构造十分复杂，是国内超高层建筑中截面尺寸之最。

　　依托公司资深技术专家团队，对平安金融中心的钢结构全面策划，项目部通过技术创新以及核心技术应用，结合现场施工实际情况，对巨型钢骨柱施工设定了如下原则：

　　1、巨柱钢骨柱分段形式采取标准层巨柱水平分段、节点区巨柱竖向分段及水平和竖向分段相结合等多种分段方式，将各分段难点逐一攻破，其分段方式及方法也为中建一局的核心技术。

　　2、巨柱阶段性双向向内倾斜，双向倾斜巨柱截面复杂、不对称，吊装就位面须保证水平，安装精度要求高。本工程摒弃倾斜构件双机抬吊的传统方法，通过计算机分析计算倾斜构件重心位置，合理布置多个吊点，多吊绳协同起吊，确保了构件就位面水平，达到了预期的施工效果。

　　3、巨柱最大分段重量超过100t,本工程使用的单机巨型构件翻身技术，既较好地解决了巨型构件翻身难题，又很大程度上减少了吊装设备占用，避免了双机抬吊的较大安全隐患。

　　4、巨柱为多腔体组合截面巨柱，复杂的截面形式、超厚板、高强度等级钢材、超长焊缝加上巨柱多种分段形式，给现场安装焊接施工及其质量控制带来极大难度。通过采用了小坡口控制热输入、合理设置人孔板、设置防变形拘束板、分段退焊、对称焊接等一系列技术保证措施，成功地克服了焊接难题。

　　十一、大型钢结构桁架安装施工技术

　　平安金融中心共有7道桁架加强层，均匀分布于大楼的外框，犹如7条金腰带紧紧环抱大楼。桁架层对于加强结构强度具有很重要的作用，并且桁架层中的伸臂结构是连接起外框和内筒的重要构件，从超高层设计角度看，这是抗侧力体系的关键部位，必须要非常精准的安装就位。桁架层的安装历来都是超高层建筑安装的一大难题，而平安金融中心的桁架又为双层桁架结构形式，内外侧分布大量连接构件，拼接接口众多，重量大，节点复杂，安装难度更大。针对这一安装难题，项目部成立专题小组，从设计探究、方案部署、模拟安装、措施设置等方面提前策划，确保安装的顺利进行。

　　1、桁架安装精度控制。采取结合现场巨柱上的预装牛腿实际定位情况，在制作厂桁架进行预拼装，从而达到保障安装精度良好的效果。

　　2、桁架散件高空拼装预起拱控制。结合结构特点，采用外层依靠结构构件、内层搭设胎架的方式，共同控制桁架平面稳定性和保证预起拱值。

　　桁架下弦安装

　　3、桁架卸载。本工程采用火焰同步熔化临时支撑的方法，安全、经济地达到了良好的卸载效果。

　　十二、超厚铸钢件焊接施工技术

　　平安金融中心钢结构外框V型支撑相交节点采用超大超厚铸钢件，分别在L11层、L49层、L85层、L114层，材质为G20Mn5QT低合金高强度钢，通过调质热处理提高强度和塑形，改善焊接性能。因铸钢件晶粒粗大，组织不均匀，本身存在缩松和气孔，焊接难度大，无论从施工工艺上还是施工质量上都对项目部提出了较高的要求。

　　本工程铸钢件最大板厚达200mm，其焊接位置，焊接难度更大，若有焊接缺陷，因其厚度过大会给返修造成很大困难。在工程铸钢件焊接工艺评定的基础上为了保证现场焊接质量又进行了铸钢件1:1厚度的焊接试验，通过焊接试验，准确掌握了焊接参数，通过一系列技术保证措施，确保了截至目前铸钢件焊接零返修。

　　十三、大吨位动臂塔吊施工技术

　　平安金融中心主塔楼布置了4台动臂塔吊，该塔吊吊重之大、科技含量之高，均为目前国内超高层建筑中使用的最大型号塔吊。4台动臂塔吊分别为2台法福克M1280D和2台中升QTZ2700。塔吊起重力矩2450t•m/2700t•m(法福克/中升)，内燃机动力，全液压控制，其最大起重量达100t(2倍率)。4台塔吊设备犹如四个伸展的手臂，为平安金融中心的施工保驾护航。

　　4台塔吊分别附着于核心筒四周外墙，利用塔吊支承系统支撑和爬升，塔吊支承系统由支承架和斜撑组成，犹如四个强有力螃蟹爪，牢牢的固定在核心筒墙上，随塔吊爬升作业循环使用。

　　科学有序的管理、精湛的安装技术和现代化的吊装设备为深圳平安金融中心主塔楼的顺利施工提供了有力的保障。

　　十四、BIM在平安金融中心的应用

　　平安金融中心BIM技术行业领先，中建一局作为承建总承包，设置专门的BIM工作室，在BIM基础模型建立与协调、深化设计、全程可视化交流、施工进度模拟等多方面取得了突破，并且获得国内多项BIM比赛大奖。

　　1、BIM基础模型的建立

　　基础模型所包括的内容以最终确认的施工图为准，凡施工图中体现的，均进入模型中。

　　给排水模型 空调水模型 空调风模型

　　强电模型 弱电模型 消防水模型

　　2、BIM整体模型的集成与更新

　　根据深化设计调整后的图纸完成各专业及单项深化设计的模型更新，由总包根据深化设计完成各专业及单项深化设计的模型整合集成。

　　3、深化设计BIM复核

　　包括主体钢结构、幕墙、机电、精装修等专业。

　　4、全程可视化交流

　　将BIM模型用于工程各类交流中，如工程例会、专业技术会议上直观表现，比传统二维图纸更加准确、易于观察理解、便于交流。

　　电梯基础TEKLA建模

　　现场可视化交底

　　现场实际照片

　　5、全程变更BIM模型复核

　　依据CCDI设计签认的设计变更类文件和图纸(包括洽商单等)，随时跟踪进行模型更新。

　　精装修专业与机电分管碰撞

　　6、辅助工程量设计

　　在已有模型的深度和精度范围内，在BIM模型中直接计量模型内的工程量，作为工程计量的辅助工具。

　　7、竣工模型整体整合

　　BIM咨询顾问单位，将接收各承包商提交的各自所负责工程内容的竣工模型，并将上述分模型整合至整体竣工模型中。

　　8、施工进度模拟

　　各承包商在编制施工组织设计和施工方案时，应根据模型所编制的施工进度计划，通过三维方式展示施工进度组织。必要时，应加入直接相关和互相穿插施工的其他专业的工序进度。

　　5D施工管理

　　9、施工重点难点模拟

　　对于必要的施工重点难点，在业主要求时，承包商应使用BIM模型予以详细深化模拟展示。

　　塔吊拆除施工模拟

　　10、BIM与运营维护

　　BIM与FM管理

　　11、三维数字扫描的的应用

　　本工程钢结构体量大，对钢构件加工、安装的精度要求较高，对于钢结构铰接连接构造及支撑与框架连接构造等复杂部位，本工程拟采用三维数字化扫描技术，待钢构件加工完成后，采用激光扫描仪对钢构件分段扫描，通过扫描生成的点云模型在计算机中进行模拟拼装，代替工厂实体预拼装，用以检查构件加工精度，实现钢构件加工质量的预控;待铰接部位安装完成后，再对现场实体进行扫描，为幕墙、精装修等后续工序提供现场实测数据。

 

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