摘要：为了适应当前建筑业技术迅速发展的形式，加快推广促进建筑业结构升级和可持续发展的工薪技术和关键技术，中华人民共和国住房和城乡建设部修订、印刷了《建筑业10项新技术(2017)》。要求各地加大以建筑业10项新技术为主要内容的新技术推广力度，充分发挥“建筑业新技术应用示范工程”的示范作用，促进建筑业新技术的广泛应用和技术创新工作。

　　关键词：超高层；新技术；提高质量；10项新技术；BIM技术

　　一、研究背景

　　新时代超高层项目雨后春笋，为制定一套适应于超高层的施工管理技术，我司要求每个超高层项目制定以BIM为核心的新技术应用及成果累积，项目部从建筑业十项新技术为蓝本，延伸拓展应用，为后续超高层项目积累宝贵的经验，因此，在本工程施工中，我们积极采用新技术，通过科学技术提高工程的科技含量，提高工程整体质量，并达到增加经济效益的目的。

　　二、研究思路

　　《建筑业10项新技术(2017)》总结全面，覆盖面广，国内超高层项目所应用新技术基本涵盖，本项目属于超高层，主要研究新技术在本项目超高层的应用广度与深度，同时研究新技术应用的实用性、适用性、经济型。项目着重从减少返工确保质量和降本增效的方面着手，研究一套适用于超高层的技术应用汇总，用于本项目及其它项目推广。

　　三、研究内容

　　研究包含高强度钢筋、大体积混凝土等钢筋混凝土本身的新技术应用，还延伸智慧工地、BIM技术等新兴技术。

　　四、创新点与特色

　　研究以BIM为核心的综合模型，让现场施工各个专业清晰知道目前施工的内容与其它专业的相互关系，同时在施工之前识别膨胀问题提前处理，并通过APP相互联动动态实施更新，达到工程各个线条同步清晰现场图纸变化情况、施工进度等。

　　（一）基于BIM的管线综合技术

　　基于BIM技术的管线综合技术可将建筑、结构、机电等专业模型整合，可很方便的进行深化设计，再根据建筑专业要求及净高要求将综合模型导入相关软件进行机电专业和建筑、结构专业的碰撞检查，根据碰撞报告结果对管线进行调整、避让建筑结构。机电本专业的碰撞检测，是在根据“机电管线排布方案”建模的基础上对设备和管线进行综合布置并调整，从而在工程开始施工前发现问题，通过深化设计及设计优化，使问题在施工前得以解决。

图4-1机电管线综合

　　（二）机电管线及设备工厂化预制技术

　　1、采用软件硬件一体化技术，详图设计采用“管道预制设计系统”软件，实现管道单线图和管段图的快速绘制；预制管道采用“管道预制安装管理系统”软件，实现预制全过程、全方位的信息管理。采用机械坡口、自动焊接，并使用厂内物流系统整个预制过程形成流水线作业，提高了工作效率。可采用移动工作站预制技术，运用自动切割、坡口、滚槽、焊接机械和辅助工装，快速组装形成预制工作站，在施工现场建立作业流水线，进行管道加工和焊接预制。

　　2、对于机房机电设施采用标准的模块化设计，使泵组、冷水机组等设备形成自成支撑体系的、便于运输安装的单元模块。采用模块化制作技术和施工方法，改变了传统施工现场放样、加工焊接连接作业的方法。

　　3、将大型机电设备拆分成若干单元模块制作，在工厂车间进行预拼装、现场分段组装。

　　4、对厨房、卫生间排水管道进行同层模块化设计，形成一套排水节水装置，以便于实现建筑排水系统工厂化加工、批量性生产以及快速安装；同时有效解决厨房、卫生间排水管道漏水、出现异味等问题。

　　5、主要工艺流程：研究图纸→BIM分解优化→放样、下料、预制→预拼装→防腐→现场分段组对→安装就位。

　　暖通、给排水、消防、强弱电等各专业由于受施工现场、专业协调、技术差异等因素的影响，不可避免地存在很多局部的、隐性的专业交叉问题，各专业在建筑某些平面、立面位置上产生交叉、重叠，无法按施工图作业或施工顺序倒置，造成返工，这些问题有些是无法通过经验判断来及时发现并解决的。通过BIM技术的可视化、参数化、智能化特性，进行多专业碰撞检查、净高控制检查和精确预留预埋，或者利用基于BIM技术的4D施工管理，对施工工序过程进行模拟，对各专业进行事先协调，可以很容易的发现和解决碰撞点，减少因不同专业沟通不畅而产生技术错误，大大减少返工，节约施工成本。

图4-2风管预制加工厂

　　（三）高性能门窗技术

　　本项目玻璃幕墙面板采用不少于6(Low-E)+12A+6mm中空彩釉超白钢化玻璃、6(Low-E)+12A+6mm+6mm中空夹层超白钢化玻璃、8(Low-E)+12A+6mm中空超白钢化玻璃、8(Low-E)+12A+8mm中空白色镀膜镜面钢化玻璃、10(Low-E)+12A+10mm中空白色镀膜镜面钢化玻璃、10(Low-E)+12A+10mm+10mm中空夹层超白钢化玻璃，幕墙竖向龙骨采用铝合金包钢通及铝合金型材、横向龙骨采用铝合金型材。高性能门窗的应用大大减少建筑运营期间的能耗损失，符合绿色建筑的建设宗旨。

图4-3 LOW-E玻璃幕墙

图4-4玻璃幕墙实施效果

　　（四）消能减震技术

　　本工程机电设备采用消能减震技术--抗震支架。消能减震技术是将结构的某些构件设计成消能构件，或在结构的某些部位装设消能装置。在风或小震作用时，结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求；当出现大风或大震作用时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，且迅速衰减结构的地震或风振反应（位移、速度、加速度等），保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，达到减震抗震的目的。

图4-5抗震支架设计图

图4-6抗震支架实施图

　　（五）基于BIM的现场施工管理技术

　　本项目项目部配备一套Revit2017软件，并借助移动互联网技术实现施工现场可视化、虚拟化的协同管理。在施工阶段结合施工工艺及现场管理需求对设计阶段施工图模型进行信息添加、更新和完善，以得到满足施工需求的施工模型。依托标准化项目管理流程，结合移动应用技术，通过基于施工模型的深化设计，以及场布、施组、进度、材料、设备、质量、安全、竣工验收等管理应用，实现施工现场信息高效传递和实时共享，提高施工管理水平。主要分为以下几个方面：

　　1、深化设计:基于施工BIM模型结合施工操作规范与施工工艺，进行建筑、结构、机电设备等专业的综合碰撞检查，解决各专业碰撞问题，完成施工优化设计，完善施工模型，提升施工各专业的合理性、准确性和可校核性。

　　2、场布管理:基于施工BIM模型对施工各阶段的场地地形、既有设施、周边环境、施工区域、临时道路及设施、加工区域、材料堆场、临水临电、施工机械、安全文明施工设施等进行规划布置和分析优化，以实现场地布置科学合理。

　　3、施组管理:基于施工BIM模型，结合施工工序、工艺等要求，进行施工过程的可视化模拟，并对方案进行分析和优化，提高方案审核的准确性，实现施工方案的可视化交底。

　　4、进度管理:基于施工BIM模型，通过计划进度模型(可以通过Project等相关软件编制进度文件生成进度模型)和实际进度模型的动态链接，进行计划进度和实际进度的对比，找出差异，分析原因，BIM 4D进度管理直观的实现对项目进度的虚拟控制与优化。

　　5、材料、设备管理:基于施工BIM模型，可动态分配各种施工资源和设备，并输出相应的材料、设备需求信息,并与材料、设备实际消耗信息进行比对，实现施工过程中材料、设备的有效控制。

　　6、质量、安全管理:基于施工BIM模型，对工程质量、安全关键控制点进行模拟仿真以及方案优化。利用移动设备对现场工程质量、安全进行检查与验收，实现质量、安全管理的动态跟踪与记录。

　　7、竣工管理：基于施工BIM模型，将竣工验收信息添加到模型，并按照竣工要求进行修正，进而形成竣工BIM模型，作为竣工资料的重要参考依据。

图4-7基于BIM的现场智慧管理平台

图4-8质量、进度、安全智慧平台集成管控

　　（六）高耐久性混凝土

　　本工程地下室结构设计使用年限为100年，底板混凝土标号为C40，地下室核心筒墙柱混凝土标号为C60。本工程地下室混凝土总量约为25000m³，在配合比中掺入了ⅡⅡ级粉煤灰以及膨胀剂，水胶比＜0.38.通过以较低的水胶比并掺加了适当的活性掺合料（粉煤灰），使其直接进行水化或水泥的水化产物进行水化反应，从而显著提高混凝土的抗氯离子渗透性能，同时使混凝土在低水胶比时既能获得良好的、适宜施工的工作性，也能获得较高的强度，达到提高混凝土耐久性的目的。

　　采用优质矿物掺合料或复合掺合料及高效（高性能）减水剂，不仅改善了混凝土的和易性，成型混凝土致密，无明显气泡、色差，无有害裂缝，增加了混凝土的使用寿命。通过项目经理部全体人员的共同努力及实施规范化的管理，极大地提高了企业荣誉，同时也创建了项目品牌，在业主中树立了良好的形象，取得了良好的社会效益。

图4-9高耐久性混凝土

图4-10高耐久性混凝土

图4-11混凝土抗压报告

　　（七）混凝土裂缝控制技术

　　本工程地下室及塔楼外裙楼为框架结构，塔楼为框架核心筒结构，采用预拌商品混凝土。地下室底板厚600mm、900mm、2500mm、3000mm，本工程基础长为108m、宽为99m，属于超长、超宽结构，地下室外墙采用全现浇外墙，本工程混凝土强度等级主要采用C30～C60，高强混凝土主要集中在框架柱和核心筒剪力墙。地下室底板P10、地下室外侧墙P10(负四层)、P8（负三层及以上），为了避免在结构中积累过大的约束应力而引起间接裂缝，在基础纵、横向设置后浇带。并在底板、外墙及地下室顶板混凝土内添加了JS抗裂纤维剂及高性能抗裂防水剂。本工程混凝土面积大、体积大，而且混凝土强度等级高，施工时经历夏季时间长，施工时要为避免结构在施工后出现裂缝采取防治措施，以保证混凝土的裂缝减少到最少、最小。应用用量约15000m3。

　　本工程拟采用在核芯筒大体积混凝土内部埋设冷却水管及对外表面做保温处理的措施来控制其内外温差。降温冷却管工作原理是通过冷却水流与混凝土内部水化热的“热交换”作用，带走混凝土内部蓄积的水化热，降低混凝土内部的温升值，以控制大体积混凝土的内外温差，避免出现温度裂缝。

　　我司将选用刚度大、热传导作用好的Φ50mm的金属波纹管，设置水循环降温系统。波纹管布置在筏板中间部位抗裂钢筋网片上，水平波纹管与钢筋网片采用铁丝绑扎固定，竖向波纹管采取1根Φ16钢筋贴近管体，用铁丝绑扎固定。波纹管埋设必须形成稳定的牢固体系。具体布设方式如图2所示。循环波纹管施工完成后须经过通水检查，检查合格后才能绑扎筏板面层钢筋。

图4-12底板测温点平面布置图 

　 图4-13温度传感器示意图

图4-14热电偶在底板厚度方向分布图

　　（八）超高泵送混凝土技术

　　超高泵送混凝土技术，一般是指泵送高度超过200m的现代混凝土泵送技术。本工程最大结构高度达232米，进行200米以上混凝土泵送时需对混凝土制备技术、泵送参数计算、泵送设备选定与调试、泵管布设和泵送过程控制等详细考虑。

　　1、原材料的选择

　　宜选择C2S含量高的水泥，对于提高混凝土的流动性和减少坍落度损失有显著的效果；粗骨料宜选用连续级配，应控制针片状含量，而且要考虑最大粒径与泵送管径之比，对于高强混凝土，应控制最大粒径范围；细骨料宜选用中砂，因为细砂会使混凝土变得粘稠，而粗砂容易使混凝土离析；采用性能优良的矿物掺合料，如矿粉、Ⅰ级粉煤灰、Ⅰ级复合掺合料或易流型复合掺合料、硅灰等，高强泵送混凝土宜优先选用能降低混凝土粘性的矿物外加剂和化学外加剂，矿物外加剂可选用降粘增强剂等，化学外加剂可选用降粘型减水剂，可使混凝土获得良好的工作性；减水剂应优先选用减水率高、保塑时间长的聚羧酸系减水剂，必要时掺加引气剂，减水剂应与水泥和掺合料有良好的相容性。

　　2、混凝土的制备

　　通过原材料优选、配合比优化设计和工艺措施，使制备的混凝土具有较好的和易性，流动性高，虽粘度较小，但无离析泌水现象，因而有较小的流动阻力，易于泵送。

　　3、泵送设备的选择和泵管的布设

　　泵送设备的选定应参照《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10中规定的技术要求，首先要进行泵送参数的验算，包括混凝土输送泵的型号和泵送能力，水平管压力损失、垂直管压力损失、特殊管的压力损失和泵送效率等。对泵送设备与泵管的要求为:

　　（1）宜选用大功率、超高压的S阀结构混凝土泵，其混凝土出口压力满足超高层混凝土泵送阻力要求；

　　（2）应选配耐高压、高耐磨的混凝土输送管道；

　　（3）应选配耐高压管卡及其密封件；

　　（4）应采用高耐磨的S管阀与眼镜板等配件；

　　（5）混凝土泵基础必须浇筑坚固并固定牢固，以承受巨大的反作用力，混凝土出口布管应有利于减轻泵头承载；

　　（6）输送泵管的地面水平管折算长度不宜小于垂直管长度的1/5，且不宜小于15m；

　　（7）输送泵管应采用承托支架固定，承托支架必须与结构牢固连接，下部高压区应设置专门支架或混凝土结构以承受管道重量及泵送时的冲击力；

　　（8）在泵机出口附近设置耐高压的液压或电动截止阀。

　　4、泵送施工的过程控制

　　应对到场的混凝土进行坍落度、扩展度和含气量的检测，根据需要对混凝土入泵温度和环境温度进行监测，如出现不正常情况，及时采取应对措施；泵送过程中，要实时检查泵车的压力变化、泵管有无渗水、漏浆情况以及各连接件的状况等，发现问题及时处理。泵送施工控制要求为：

　　（1）合理组织，连续施工，避免中断；

　　（2）严格控制混凝土流动性及其经时变化值；

　　（3）根据泵送高度适当延长初凝时间；

　　（4）严格控制高压条件下的混凝土泌水率；

　　（5）采取保温或冷却措施控制管道温度，防止混凝土摩擦、日照等因素引起管道过热；

　　（6）弯道等易磨损部位应设置加强安全措施；

　　（7）泵管清洗时应妥善回收管内混凝土，避免污染或材料浪费。泵送和清洗过程中产生的废弃混凝土，应按预先确定的处理。

图4-15泵管加固示意图 

图4-16布料机布置图

图4-17超高层泵送示意

　　（九）高强钢筋应用技术

　　本工程结构复杂、纵横两方向的梁交叉多、截面尺寸大，同时又承受较大的上部荷载。因此，为了在保证结构安全的前提下节约成本，同时还要方便施工，设计中在上述部位的结构梁中采用了大量的HRB400E级钢筋。这样，既减少了用钢量，减少截面尺寸，降低了工程成本，又减小了施工难度，同时还提高了梁等构件所用高强混凝土的强度利用率，提高楼面承载能力，提高大跨度开间，便于平面布置。

　　本工程基础、框架柱、梁、墙均采用HRB400E钢筋，使用HRB400E级钢筋节约能源，强度高、质量稳定。应用数量约为10000吨，规格为6～32的三级钢筋。

图4-18地下室底板高强钢筋

　　（十）高强钢筋应用技术

　　随着建筑业的不断发展，各类高层、超高层建筑逐年递增，混凝土结构大量应用。目前，混凝土结构中所应用的钢筋连接方法很多，其中传统的方法有绑扎法、焊接法等，据规范要求，钢筋绑扎法所搭接的钢筋长度超过钢筋直径的40倍，既消耗大量钢材，增加建筑物自重，又使工程造价成本提高；而钢筋焊接法则存在钢筋连接接头处的热影响区，致使这一部分母材中的晶粒变粗，钢筋的强度下降，并且粗钢筋焊接工作电流大，操作要求高，人为因素对焊接质量影响较大。由于存在上述缺点，所以对直径20mm及以上的大直径钢筋要慎重采用这两种方法。在大型混凝土结构中，钢筋的使用量相当可观，钢厂轧制出来的钢材长度有限，要想在混凝土结构中，将有限长度的钢筋连接起来，做到既确保工程质量，提高效率而又经济合理，就必须采用先进的钢筋连接技术，以取代传统的钢筋连接。

　　东莞市城市快速轨道交通线网控制中心综合体项目在选择连接方案时，立足质量好、速度快、节约钢材的原则，最终确定使用大直径钢筋直螺纹机械连接的方法，滚压直螺纹机械连接是采用滚压机将钢筋两端直接滚压出螺纹，再用直螺纹套筒使钢筋连接起来的一种先进的机械连接技术。其技术优点为：对钢筋无特殊要求；接头可靠性好；操作简单。该接头达到钢筋机械连接等强度连接的目的，其等强度连接机理是：利用滚压螺纹能使螺纹综合机械性能大幅度提高的特性，同时利用螺纹连接传力不均率与螺杆横截面积变化率相协调对应能够降低螺杆抗拉应力，改变连接过渡段内力曲线形状，降低变截面应力集中影响的特性来弥补钢筋横截面积的削弱影响，达到钢筋等强度连接。

　　本工程钢筋直径≥20以上的三级钢筋拟采用等强直螺纹连接技术,主要使用部位：地下室底板及墙、柱、梁钢筋和上部结构柱及梁钢筋，应用数量约133000个。

图4-19高强钢筋直螺纹连接

　　（十一）集成附着式升降脚手架技术

　　集成附着式升降脚手架是指搭设一定高度并附着于工程结构上，依靠自身的升降设备和装置，可随工程结构逐层爬升或下降，具有防倾覆、防坠落装置的外脚手架；附着升降脚手架主要由集成化的附着升降脚手架架体结构、附着支座、防倾装置、防坠落装置、升降机构及控制装置等构成。本工程塔楼外脚手架采用集成附着式升降脚手架。应用数量：3600㎡。

图4-20集成附着式升降脚手架

　　（十二）钢结构虚拟预拼装技术

　　本工程屋顶钢结构施工前，采用三维设计软件进行模拟拼装，将钢结构分段构件控制点的实测三维坐标，在计算机中模拟拼装形成分段构件的轮廓模型，与深化设计的理论模型拟合比对，检查分析加工拼装精度，得到所需修改的调整信息。经过必要校正、修改与模拟拼装，避免现场修整，保证屋顶钢结构工期，直至满足精度要求。项目屋顶钢结构施工中，采用全站仪测量单节段节点的尺寸、端面、轴线、精度管理点三维坐标，计算三维偏差、几何特征及三维拼接中多节点间的错位量等信息，在计算机中对节点进行精度管理，减少误差的积累，按照精度管理的结果，指导节段节点的加工，防止由于单个节段点加工误差的积累造成安装后节段节点的位置、线行、扭转等超差。解决由于场地限制而不能进行实际预拼精度验证的要求，实现三维预拼和整体预拼的计算，避免现场修整，保证屋顶钢结构工期。

　　图4-23吊装施工模拟

　　五、成果市场推广应用前景分析  

　　项目BIM技术的推广应用较多，应用深度满足现场进度、质量、安全等需求。目前BIM技术在国内推广较少，且由于其必要的硬件设备和资质人员要求，很多企业并没有舍身其中。BIM的技术应用相对传统CAD具有可视化、动态演练、真实模拟、多专业碰撞等显著效果，针对前期设计更有识别碰撞减少返工达到降本增效的效果。总所周知，超高层的机电管线与其它专业复杂繁多，该技术富有创新且值得推广，十分有利于项目的推进和效益。

　　（一）推动BIM新技术改进，提高沟通效率

　　传统CAD成熟、高效得到各大设计院的青睐，但CAD是二维平面，各方面表达需要综合平面图、立面图、剖面图综合才能理解图纸，BIM。BIM技术的加持，能让建设各方可视化三维模型，全方位、多角度理解图纸。

　　（二）多专业协同，减少碰撞

　　BIM的机制在于多专业协同作业，前期的设计源头哥专业均在同源文件进行设计，各专业的修改均能及时反馈于提醒，避免设计源头的不同版本冲突。

　　六、实施成效

　　本项目研究成果于2021年6月完成，得到了评审专家的一致认可，认为是有创新意义和改革成效的研究项目，项目授予“广东省新技术应用示范项目”。同时，项目实施过程荣获2020年第三届“优路杯”全国BIM技术大赛金奖、2018年广东省第二届BIM应用大赛二等奖、2019年中建五局华南公司BIM应用标杆项目。