超高层开发建设各阶段关键路径浅析

超高层开发建设各阶段关键路径浅析

梁启明

深圳平安金融中心建设发展有限公司

【摘要】截止2015年上半年，国内已建成或在建的400-660米的超高层摩天大楼大约有10个，每个项目面对的地质条件、场地条件、政策环境各不相同，选择的基础方案、结构方案、塔吊和电梯的布局方案、幕墙安装方案也不尽相同。但都面临建设周期长、建设成本高、技术难点多、协调难度大、质量安全管理难度大、进度风险高等具体问题。其中的进度风险需要在超高层开发建设的各阶段加以重视，方可胸有成竹、运筹帷幄。本文结合国内在建的600米以上的摩天大楼的实际经验，浅析进度管理中各阶段关键路径工作的识别及效率分析。

【关键词】超高层；关键路径

在项目进度管理中的关键路径是指项目计划中各道先后逻辑工序的累计工期最长的作业路径，项目管理者往往会重点关注施工阶段的关键路径作业的识别和管理，但因为超高层项目的前期准备时间长、建设周期长、设计标准要求高、施工技术难度大、竣工阶段验收程序复杂等特点，导致超高层的全寿命建设周期内都需要重点关注各阶段的关键路径工作，本文将分析以下阶段的关键路径及其工期和工效：项目选址、方案设计、施工图设计、招投标、基坑及基础施工、结构施工、幕墙安装、室内机电安装及装修、竣工验收等阶段。

1项目选址

全球经济和国家经济的发展、社会的稳定、城市的发展现状和发展前景、地区的交通网络发展程度及规划、选址周边人流密集程度和消费水平、同等规模和开发进度的类似项目的竞争水平等等因素，是企业相关部门或专业团队做出选址决策时不可忽略的重要因素，只有充分详细的调查研究、分析对比上述因素后方能正确选择在哪个地区、哪个城市、哪个城区建设投资超过百亿、工期超过5年的超高层摩天大厦。受不同企业的发展需求、决策效率、审批流程等因素的影响，该阶段一般需要6-12个月时间。选址完成之后需要完成项目可行性研究，一般需要3-6个月。项目选址和可行性研究阶段不作为建设周期计算。

2方案设计

方案设计阶段需要结合企业文化、企业精神、企业发展规划、政策限制、技术规范、工期估计、地质条件、气候条件、交通配套等因素，综合分析论证后选择经济、合理、高效的建筑方案，包括地下室和基坑深度、基坑开挖及加固方案、基础结构形式、塔楼结构形式及建筑外形、幕墙结构形式、大型机电设备楼层分布、电梯布局及分区设置、高区低区楼层功能分布、周边市政公交地铁接驳等重要方案，都需要聘请经验丰富的超高层专业设计顾问开展多方案对比论证后确定最优方案。方案设计阶段一般需要3-4个月。鉴于超高层项目建设的质量要求高、技术复杂、施工难度大、不可控因素多、安全风险大等原因，需要在方案设计之后立即开始扩初设计，一般再需要3-4个月。该阶段作为项目建设周期的启动阶段，开始作为关键路径计算工期。

3施工图设计

鉴于工期要求，国内建设单位一般采用初版施工图作为招标图进行总承包等合同的招标，如果后续施工图出现较多重大设计变更，将必然导致较大的变更费用产生。这就要求建设单位聘请的施工图设计顾问尽可能详细地与建设单位相应的设计管理部门沟通清楚以下需求：企业需求、高层领导需求、使用部门需求、潜在客户需求、建设工效/工期需求等。

该阶段设计顾问需要详细了解项目选址的地质勘查成果和周边地铁/高铁等市政配套和建筑布局情况，以便在设计中充分考虑基坑开挖及支护方案，减少深基坑开挖阶段和桩基施工阶段因地基或建筑沉降而延误工期或增加基坑止水或加固成本。

该阶段设计顾问需要结合超高层的超大钢柱、大型钢梁、设备层桁架、伸臂桁架等钢结构形式，选择经济高效、节能环保的高性价比建材或设备：高建钢、自密实混凝土、高强螺栓、防火涂料、轻质砌体、轻质隔墙、环保节能的机电设备及管线系统、定位合理的精装饰面、美观舒适的外幕墙。需要合理考虑楼层钢梁开孔，以便满足天花内复杂的机电管线的合理排布而不影响天花标高。一方面可以减少超高层建筑的自身重量，可以提高建筑质量和耐久性，可以尽可能扩大有效使用面积和提高标准楼层标高，还可以减少未来的施工阶段设计变更和工期延误。

该阶段需要重点考虑因施工工程中核芯筒结构和外框结构的施工进度落差导致的结构压缩变形差异，从而需要在相应的桁架层钢结构连接部位设置后安装节点，以便平衡结构压缩差异从而提高建筑结构的安全性能。

该阶段需要合理设计巨柱和桁架等大型钢结构的垂直分段或水平分段方案和焊缝设置方案，以便施工阶段配置经济合理的塔吊从而提高塔吊运输效率，也便于减少焊缝数量并提高焊缝焊接效率和质量。

因需要尽可能编制详细的施工图，故施工图设计阶段一般需要4-6个月时间。

4招投标

超高层项目的招标将会涉及到100个以上的合同，一般需要在相应专业工程开工前3-6个月完成相应合同的定标工作。其中总承包工程的招标对超高层项目的成败至关重要，需要在众多投标单位中择优选择超高层业绩优秀、行业信誉良好、履约服务意识强、管理协调水平高的总承包单位，以便其高效管理众多专业分包单位按业主要求顺利实现成本、进度、质量、安全等目标。

总承包招标阶段需要在招标合同中清晰严格的规定工期节点、技术标准、质量标准、安全标准、总包管理要求、分包管理职责等，需要清晰界定合同范围和违约责任或奖惩条例。

总承包投标阶段需要选择先进高效地核芯筒和外框结构施工所需的模板体系、塔吊数量和布局方案、施工电梯的数量和布局方案以便提高标准楼层的爬升效率和提高垂直运输效率。

招投标阶段是一个持续漫长的过程需要结合总控计划编制专项采购计划，其中位于基坑和桩基础工程之后的总承包采购一般需要4-6个月。总承包进场准备时间约2-3个月，因为需要在业主配合下开展图纸深化、方案报批、施工许可证办理、材料报批、人员调动等工作。

5基坑及基础施工

超高层建筑因为考虑人流和车辆需求，一般需要设置5层以上地下室，因为超大的建筑自身重量和抗震、抗风要求，需要采用8米左右的超大桩基础，并配合4米以上的筏板基础。如此深基坑的支护需要采用地连墙或维护桩，桩基开挖中如渗水严重则需要采用止水帷幕或旋喷桩加固止水。故基坑支护工期为6-8个月，基坑开挖工期为5-6个月，桩基础工期为3-4个月，大底板工期为2-3个月。故基础施工工期约为16-21个月。

6结构施工

超高层结构施工主要分为从上到下的6道工序：核芯筒钢结构安装、核芯筒墙体混凝土浇筑、巨柱和外框钢结构安装、外框楼板压型钢板安装和钢筋绑扎、核芯筒楼板和外框楼板混凝土浇筑、巨柱混凝土浇筑。因核芯筒模板体系垂直占位、巨柱模板体系垂直占位、塔吊支撑附着占位等技术方案和合理工序步距需求导致超高层结构施工期间的关键路径和工效出现以下变化。

6.1核芯筒钢结构安装到地面10层以前

该阶段关键路径为塔吊制造及安装、核芯筒爬模体系安装及调试。需提前设计规划好塔吊选型及其预埋安装方案，并确保塔吊按计划运抵现场并完成安装。需根据塔楼结构体系选择高效合理的核芯筒爬模体系，并确保按计划运抵现场并安装。该阶段因塔吊和爬模安装、钢筋密集、钢结构焊接量大等原因，施工工效只有10至15天/层。

6.2核芯筒钢结构安装到10至30层期间

该阶段关键路径为核芯筒钢构安装及墙体模板体系安装。该阶段尽快为上述从上到下的6道工序拉开合理的步距，以免各工序之间相互牵制。该阶段因需要逐步拉开各道工序的合理步距，施工速度为6至8天/层。

6.3核芯筒钢结构安装到30层以上至核芯筒墙体封顶

该阶段关键路径为外框楼板和巨柱砼浇筑。该阶段各道工序的合理步距已拉开，钢结构安装已进入正常高效阶段，外框楼板和巨柱的土建进度将可能限制幕墙、机电、精装单位的进场时间。该阶段需重点协调组织各道工序同步等效爬升施工，尽可能为外幕墙按计划开始大面积安装创造条件。该阶段因各道工序等步距流水作业，标准层施工速度可以达到4天/层。

6.4核芯筒墙体混凝土封顶后开始轮换拆除塔吊

该阶段因核芯筒墙体混凝土封顶后约1.5个月后外框巨柱钢梁已安装到塔吊底部支撑高度，需要开始轮换拆除塔吊，将不同程度地降低上述6到工序的施工效率。该阶段施工平均工效约为8至10天/层，一般持续时间为4-5个月。之后的塔冠钢结构安装工期约为3-4个月，但塔冠钢结构工期不再是关键路径。

6.5外框楼板和巨柱砼浇筑封顶后

该阶段关键路径为高区核芯筒内施工电梯与正式电梯分批交叉轮换拆除和安装、组织100层以下的室内机电安装和精装修的分段交叉施工。超高层电梯安装因井道高、安装精度和调试标准高，导致电梯安装周期长，需要尽早策划电梯井道移交方案和电梯井分段安装等方案。该阶段一般按照设备层分成每段约15各楼层组织机电和精装修交叉施工，重点是合理调度塔吊和施工电梯的垂直运输、合理高效协调电梯井道、竖向管井、设备房的多道工序施工。该阶段一般在结构封顶后10-12个月完成大面积机电和精装修工程，可以算是超高层项目的成功范例。

7幕墙安装

外框巨柱混凝土浇筑到35层以上开始安装幕墙钢结构，外框巨柱混凝土浇筑到50层以上开始安装幕墙单元板。幕墙单元板安装在前10层只有4-5天/层的工效，在中间的标准层可以达到3天/层的工效。幕墙安装到100层以上后因受高区结构施工的塔吊拆除降效、高空塔吊和电梯运输降效等原因，工效只有平均5天/层，但只要做好未封闭楼层的雨水流失管理，不会影响室内机电和精装修的关键路径的施工进度。

8室内机电安装及装修

外幕墙封闭30层以上，将有条件开始室内机电和精装修样板和大面积施工的条件，该阶段管理重点是加快样板施工及审批进度，加快深化图纸制作及审批进度、加快设备和材料的审批进度、合理组织塔吊和施工电梯的垂直运输分配管理、加快低区正式电梯的安装进度以便尽快替换拆除部分低区的施工电梯、按计划将大型设备运抵设备楼层、合理组织机电和精装修的分段流水交叉施工、高效协调电梯井道/管井/设备房的交叉施工顺序等。一般每个设备层之间的15个楼层机电和精装修施工工期为3个月。

9竣工验收

根据高低区的分段验收需求以及相关消防法规的规定，提前策划结构分段验收、幕墙验收、消防验收、燃气验收、人防验收、节能环保验收、民航验收、电梯验收等专项验收，提前准备竣工验收资料，一般需要4-6个月完成各项验收。

10结束语

综上所述，600米左右的超高层项目的开发及建设总周期为：方案及扩初设计6-8个月，施工图设计4-6个月，基坑支护及开挖工期16-21个月，总承包招标及施工准备6-8个月（包含在基坑及基础施工期间内，不占关键工期），结构工期约36-40个月，结构封顶后机电机电和精装修工期约10-12个月，竣工验收4-6个月。其中基坑至竣工的施工总工期约为66-79个月。鉴于超高层项目是一个相对复杂而艰巨的项目管理，本文只是重点介绍各阶段的关键工作和工效，不便更详细列举具体数据。但愿本文能为同行业的超高层建设起到参考作用。