简析超高层垂直运输及其技术发展方向和应用

简析超高层垂直运输及其技术发展方向和应用

赵广明

关键词：超高层；垂直运输；技术；发展方向；应用

引言：城市建筑向高空发展已成为当今社会建筑发展的主要方向，向高空发展的高层、超高层建筑规模庞大，所需运送的建筑材料数量多，施工人员上下班集中，施工过程中产生建筑垃圾多，目前，大量采用各种垂直运输机械进行运输。高层建筑的施工速度在一定程度上取决于施工所需物料的垂直运输速度，因此，垂直运输机械的配置在施工组织中占有很重要的地位。然而，由于影响垂直运输机械配置因素的多样性，仍存在一些问题需要进一步研究。

一、超高层垂直运输的运输方式

在高层建筑施工中，根据建筑物的结构类型、功能、施工技术等方面的不同，对垂直运输的需求也不同。一般说来，超高层建筑施工中的垂直运输方式主要包括以下三种：

1.电梯运输类。在项目施工阶段，电梯垂直输送的主要对象是人。一般而言，在施工高峰阶段，主体构造、幕墙系统、机械毛坯管线、机电设备房、二次结构、初装饰等多工种同时施工，人员最多时能达到上千人，此外还有大量的业主、设计、监理、施工管理人员等等，他们随时需要到达现场指导工作，这就需要电梯来完成这份必须要安全无误的输送任务了。

此外，还有一部分工程材料需要电梯运输。原因是：塔吊无暇顾及；采用塔吊运输不经济、效率低；采用塔吊运输不能直接到达施工现场。

2.塔吊运输类。当电梯不能承担建筑原料的大小与质量时，或电梯运输效果不佳时，需要采用塔吊运输方式。

3.特殊设备运输类。针对项目的特殊程度，一般需要使用其他辅助施工的特殊设备进行垂直运输。

二、超高层垂直运输存在的问题

超高层建筑其超高的施工高度、大量的建筑材料、设备、建筑垃圾和施工人员，都给垂直运输带来了很大的压力和难度。尤其是装饰工程，其材料种类样式繁多，数量巨大，且在装饰施工期间，交叉施工单位多，运输工具较为单一，且运输时间有限，大多数项目在安排材料运输时只注重电梯使用时间和劳动力安排，至于运输期间的采取什么样的措施、劳动力如何安排及如何提高运输效率等都不太注重，往往造成材料运输不能满足项目需求，劳动力窝工，影响工期履约。所以，如何使用什么运输技术成为超高层建筑项目是否顺利实施的关键。

三、超高层垂直运输技术

施工垂直运输技术包括混凝土超高泵送，大型钢构件吊装技术、核心筒及巨柱爬模施工技术（内爬外挂的塔吊附着），高速度施工升降机等等，下面简要说明混凝土超高泵送和内爬外挂的塔吊附着这两项垂直运输技术。

1.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200米的现代混凝土泵送技术。对于高度大于200米的高强度等级混凝土超高层泵送来说，混凝土强度高、黏度大，因此泵送压力较高，泵送施工尤其困难，给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨的技术难题。

影响高强泵送混凝土配合比的因素有很多，混凝土的可泵性与混凝土组成材料及其配合比密切相关，与混凝土和管壁间的摩擦、压力条件下浆体性能及混凝土质量变化等有关。此外，需要确定掺合料的最佳替代掺量，通过调整外加剂性能、砂率、粉体含量等措施，进一步降低混凝土和易性尤其是黏度的经时变化率。

混凝土配合比对可泵性影响主要表现在坍落度、胶凝材料用量、砂率、粗骨料、细骨料和含气量等等几个方面。超高泵送混凝土技术的实用价值和经济意义是保证混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等性质，即有较好的可泵性。所谓混凝土可泵性，是指混凝土在泵压下沿输送管道流动的难易程度及稳定程度的特性。

如何才能有较好的可泵性呢？在此对泵送混凝土提出了几点要求：

（1）混凝土与管壁的摩擦阻力要小。泵送压力合适，否则输送的距离和单位时间内输送量受到限制；混凝土承受的压力加大，混凝土质量会发生改变。

（2）泵送过程中不得有离析现象。若混凝土在泵送过程中有离析现象，则粗骨料在砂浆中则处于非悬浮状态，骨料相互接触，摩擦阻力增大，超过泵送压力时，将引起堵管。造成堵塞的原因也有很多：①离析（内聚性太差，黏度过低），各物料不能同步移动；②细颗粒含量太高，拌合物的摩擦阻力大（黏度过大），活塞通过水传递的压力不足以推动混凝土；③水在压力下在拌合物内部发生了大的转移，水不连续导致压力无法传递。

（3）在泵送过程中（压力条件下）混凝土质量不得发生明显变化。①本来泵压足够，但浆体保水差、骨料吸水率大，在压力条件下，水分向前方和骨料内部迁移，使混凝土浆体流动性降低、润滑层水分丧失而干涩、含气量降低，局部混凝土受到挤压密实，引起摩擦阻力较大，超过泵送压力，引起堵管。②本来因输送距离和摩擦阻力原因造成泵压不足，同时浆体流动性不足，拌合物移动速度过缓，混凝土承受压力时间过长，持续压力条件下，保水性好的混凝土虽然无水分迁移但含气量引起损失，使局部混凝土受到挤压而密实并丧失流动性，摩擦阻力进一步加大，泵压更为不足，引起堵管。

2.内爬外挂的塔吊附着

核心筒与钢框架组合结构在超高层建筑中被广泛采用。此类结构对垂直运输设备要求越来越高，而传统核心筒内爬塔吊因筒内空间狭小，多台塔吊布置困难且塔吊效率低。因此需采用内爬外挂塔吊工艺，这是一种新型附着形式，将塔吊外附于核心筒外壁，增大了塔吊的施工覆盖面，合理有效地发挥了塔吊的起重工效。

与传统内爬形式相比，内爬外挂的塔吊附着形式，位置选择多样化，整体影响面小，同时还具有以下几个特点：

（1）将超高层塔吊附着于核心筒外壁，有效克服了因核心筒内狭小引起的多台塔吊布置困难的问题，同时避免了因塔吊穿楼层板造成的结构后施工问题。

（2）本工艺的超高层塔吊可以悬挂于核心筒外壁，钢结构外框覆盖面积更大，在采用同等型号塔吊的情况下，塔吊吊运钢构件实际利用率大大提高，有效发挥塔吊满载使用率，提高机械效率。

（3）塔吊外挂架采用整体拼装，构件之间销轴连接，周转安拆便捷，外挂架随核心筒进度在过程中即可安装完毕，塔吊单次爬升周期短，不占用主体施工工期。

（4）塔吊外附于核心筒外壁与核心筒施工同步爬升，不受外框钢结构施工滞后的影响，更加机动灵活。

（5）较基础外附式塔吊，内爬外挂塔吊减少了固定基础，省去了大量的标准节，降低了后施工区域难度，加快了施工进度，带来了显著的经济效益。

四、垂直运输管理

塔吊、电梯等垂直运输设备为建筑公用共享系统，需要由总承包单位进行统一管控，由总承包单位派遣人员每个礼拜举办专题会议详尽探讨，并做好垂直运输工作。项目垂直运输冲突需要依靠增产节约来进行化解，增产就是强化垂直运输功能；节约就是内部挖掘潜能，改善塔吊每次、电梯每笼的运输效果。

五、结束语

垂直运输是超高层建筑施工中最为关键的环节之一，施工企业必须要有针对性的制定出垂直运输方案和管理措施，要借鉴以往同类工程经验并总结出垂直运输中的薄弱点，以便可以通过科学的垂直运输方案和合理的管理措施，来为超高层建筑建设目标的顺利实现打下坚实基础。

参考文献：

[1]刘新明《超高泵送混凝土施工指南》[M]北京师范大学出版社2007；

[2]唐建华，浅谈高层建筑机电安装施工新技术的应用[J]，长沙铁道学院学报，2013（4）：166。