老年公寓項目預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)吊裝施工及經(jīng)濟(jì)效益分析

楊士玨,何東文，宣夢銓，車德帥

(浙江八達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 紹興 312000)

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老年公寓項目預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)吊裝施工及經(jīng)濟(jì)效益分析

楊士玨,何東文，宣夢銓，車德帥

(浙江八達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 紹興 312000)

以老年公寓項目為例,詳細(xì)介紹了裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件的吊裝施工技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)效益。從而為同類預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)吊裝施工提供了有益的借鑒。

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)；吊裝；建筑工業(yè)化

PC(PrecastConcrete)是預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的簡稱,它是以工廠生產(chǎn)的混凝土預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件,經(jīng)裝配、連接以及部分現(xiàn)澆而成的混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的主要特點是：“綠色施工”“節(jié)能環(huán)保”,預(yù)制構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)程度高、施工速度快等。近幾年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和節(jié)能環(huán)保要求的提高,人口紅利漸失及勞動力成本的不斷增長,使得我國預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在住宅工程中的應(yīng)用不斷升溫,項目施工總量快速遞增,相應(yīng)的施工技術(shù)也日趨完善。

1　工程概況

老年公寓位于江蘇海門市南海路與嘉陵江路交匯處,地下2 層,地上25 層,1～3層為物業(yè)用房，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),4～24層為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu),25層以上及屋面結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),建筑高度88.6m,總建筑面積約21 265.1m2,采用預(yù)制框架+現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計以現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范和現(xiàn)有施工技術(shù)為基礎(chǔ),以綠色施工為目標(biāo),力求將本工程設(shè)計成預(yù)制裝配整體式框架+現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的示范工程。主要預(yù)制構(gòu)件的施工方式見表1。

2　工程難點

本項目施工難點為：PC構(gòu)件吊裝的精度控制;現(xiàn)澆部位與PC接合部的定位控制;梁柱節(jié)點施工及套筒灌漿質(zhì)量控制。

3　塔吊選型

塔吊選擇原則為：保證每個PC構(gòu)件從卸貨地點能夠吊運至相應(yīng)的建筑物部位。本工程最重、最遠(yuǎn)的PC構(gòu)件為新定的WGB-01外掛墻板：高3.2m,長 6.835m,厚210mm,重達(dá)8.4t,離塔吊中心距離為33.8m。選用大臂長度為40m的平臂塔吊STT553,在40m大臂端部位置能起吊12t,足以滿足PC構(gòu)件的吊裝需要。

4　標(biāo)準(zhǔn)層吊裝施工進(jìn)度計劃

本工程PC吊裝施工計劃工期為145d,計劃從2014年7月15日開始,2014年12月5日結(jié)束。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)件的數(shù)量,標(biāo)準(zhǔn)層吊裝施工6日歷天一個循環(huán)。

表1　預(yù)制構(gòu)件種類及施工方式

5　支撐系統(tǒng)

本項目PC疊合梁、PC疊合樓板,考慮使用承插型盤扣式鋼管支架,上部設(shè)置可調(diào)U托,底部設(shè)置可調(diào)底座。該支撐系統(tǒng)搭設(shè)方便、快捷,而且搭設(shè)精度高,梁板荷載直接通過可調(diào)頂托傳給立桿,立桿再通過可調(diào)底座傳給樓板,傳力較為直接。見圖1。支架搭設(shè)操作流程及操作要點如下：施工準(zhǔn)備及放樣→排放可調(diào)底座→安裝第一步距架體(立桿、橫桿)→調(diào)整可調(diào)底座標(biāo)高和架體水平度→安裝第一步距架體(斜桿)→安裝第二步距架體→……→安裝最后一步距架體→安裝可調(diào)托座→調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)支撐高度→安裝模板體系。

圖1　支撐體系示意圖

6　標(biāo)準(zhǔn)層吊裝施工要點

6.1豎向預(yù)制構(gòu)件安裝

1)豎向預(yù)制構(gòu)件的吊裝包括預(yù)制柱子、空調(diào)立板、陽臺攔板的吊裝。見圖2。

圖2　柱子吊裝實景圖

2)首先使用水平儀測量,調(diào)節(jié)豎向預(yù)制構(gòu)件底部的水平調(diào)節(jié)螺栓或鐵墊塊,按同一基數(shù)值調(diào)好,允許偏差值為0～2mm。

3)豎向預(yù)制構(gòu)件在車上直接起吊,首先安裝吊點,根部設(shè)置防護(hù)墊子,當(dāng)豎向預(yù)制構(gòu)件直立后,調(diào)節(jié)手動葫蘆,使預(yù)制構(gòu)件底部水平。

4)預(yù)制構(gòu)件離地面1m左右時,作業(yè)人員穩(wěn)定豎向預(yù)制構(gòu)件,不抖動,緩緩地指引豎向預(yù)制構(gòu)件到指定位置300mm處,調(diào)整豎向預(yù)制構(gòu)件位置,使鋼筋頭部對準(zhǔn)底部的套筒空腔,慢慢插入。

5)根據(jù)事先彈好的邊線確定豎向預(yù)制構(gòu)件的位置,在初步吊裝就位后,在豎向預(yù)制構(gòu)件縫隙周圍封泡沫條,用螺母墊片調(diào)節(jié)標(biāo)高；在豎向預(yù)制構(gòu)件初步就位后,安裝可調(diào)斜支撐,配合紅外線投線儀,通過可調(diào)斜支撐調(diào)整豎向預(yù)制構(gòu)件垂直度,固定豎向預(yù)制構(gòu)件。

6.2水平預(yù)制構(gòu)件安裝

1)水平預(yù)制構(gòu)件的吊裝包括疊合梁、疊合板的吊裝。

2)放線在施工樓層面用墨斗彈出疊合梁的位置邊線及其控制線,梁吊裝完畢并固定后,根據(jù)樓板分割圖的尺寸,用線錘把控制線吊到疊合梁頂面,再根據(jù)控制線在疊合梁上彈出樓板的邊線。

3)疊合梁安裝①首先安裝吊點,調(diào)節(jié)手動葫蘆,使疊合梁底部水平,起吊。

②確定疊合梁底標(biāo)高,并設(shè)置好梁底支撐立桿,在吊裝就位過程中,注意梁鋼筋與柱子鋼筋錯開。

③在疊合梁初步就位后,安裝可調(diào)斜支撐,通過可調(diào)斜支撐調(diào)整疊合梁精確就位,并固定疊合梁。

4)疊合板安裝疊合板在車上直接起吊,吊至樓面根據(jù)疊合梁上的控制線確定疊合板的精確位置,根據(jù)疊合板邊線用撬杠微調(diào)樓板,同時調(diào)整支架標(biāo)高。見圖3。

圖3　疊合板吊裝示意圖

6.3PCF外墻板吊裝

1)PCF板用手動葫蘆調(diào)節(jié)水平,使鋼絲繩均勻受力,起吊并松開固定的斜支撐。

2)PCF板安裝部位,在下部焊接墊片,控制標(biāo)高。

3)離樓地面500mm左右,作業(yè)人員穩(wěn)住PCF板,初步安裝就位。

4)在PCF板初步就位后,安裝可調(diào)斜支撐,通過可調(diào)斜支撐校準(zhǔn)PCF板位置、標(biāo)高、垂直度(配合卷尺、紅外線投線儀),固定PCF板,PCF板之間用“板板連接件”連接。

PCF板安裝完畢后,開始內(nèi)側(cè)“現(xiàn)澆剪力墻”鋼筋綁扎,最后進(jìn)行剪力墻內(nèi)側(cè)模板的封閉,內(nèi)模板支設(shè)的龍骨采用40×90木方,板面用15mm厚膠合板,緊貼板面大肋豎向排列,間距250～300mm。橫龍骨作為緊固模板穿墻螺栓之用,并應(yīng)與PCF板預(yù)埋螺母對應(yīng)排列位置。 見圖4。

圖4　PCF板安裝完畢后示意圖

6.4外墻掛板安裝

預(yù)制柱、疊合梁及板吊裝完成后,即開始吊裝外墻掛板。外墻掛板剪力鍵及拉結(jié)鋼筋錨入疊合板內(nèi),與樓層現(xiàn)澆板同時施工,吊裝預(yù)制外墻掛板時,預(yù)制外墻掛板預(yù)留鋼筋無須穿梁,只須將預(yù)制外墻掛板墻頂掛件(豎向支撐)插入板面埋件即可。然后，通過斜撐調(diào)節(jié)垂直度,利用限位片調(diào)節(jié)水平高度,利用插片調(diào)節(jié)板內(nèi)側(cè)制作及安裝精度,就位后將限位片與墻頂掛件焊接,之后綁扎現(xiàn)澆層鋼筋,澆筑混凝土外墻掛板節(jié)點與樓層現(xiàn)澆板同時施工,如此循環(huán)作業(yè)。見圖5。

6.5現(xiàn)場裝配施工關(guān)鍵節(jié)點的質(zhì)量控制

6.5.1現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)與PC柱子接合部的定位控制

在澆筑現(xiàn)澆樓面混凝土前將插筋露出部分進(jìn)行保護(hù),避免澆筑混凝土?xí)r污染鋼筋,并采用鋼筋定位卡具措施對插筋位置及垂直度進(jìn)行再次校核,以保證預(yù)制柱子吊裝一次完成。見圖6。

圖5　外墻掛板剪力鍵及墻頂連接掛件示意圖

6.5.2高強(qiáng)灌漿料流動度控制、套筒灌漿模擬操作及套筒灌漿連接試驗

流動度是高強(qiáng)灌漿料的重要工作性能,按漿料產(chǎn)品設(shè)計說明書的要求拌制好漿料,濕潤玻璃板和截錐圓模內(nèi)壁,但不得有明水,將截錐圓模放置在玻璃板中間位置,將灌漿料倒入截錐圓模內(nèi),直至漿體與截錐圓模上口平,徐徐提起截錐圓模,讓漿體在無擾動條件下自由流動直至停止。測量漿體最大擴(kuò)散直徑和垂直方向的最大擴(kuò)散直徑,計算平均值,精確到1mm,作為流動度初始值,將玻璃板上的漿體裝入攪拌鍋內(nèi),并采取防止?jié){體水分蒸發(fā)的措施。自加水拌合起30min時,重復(fù)上述實驗步驟,測定結(jié)果為30min流動度。

圖6　柱子豎向鋼筋定位卡具圖

每次拌制的灌漿料拌合物應(yīng)進(jìn)行流動度檢測,初始流動度大于等于300,30min流動度大于等于260。

在高強(qiáng)灌漿料流動度滿足規(guī)范要求下,可進(jìn)行套筒灌漿模擬操作及套筒灌漿連接試驗,試驗數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求,可進(jìn)行高強(qiáng)漿料的注漿施工。見圖7。

6.5.3注漿施工

注漿是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的一道很重要的工序,本工程注漿的內(nèi)容為豎向PC構(gòu)件(如預(yù)制柱子、空調(diào)立板、陽臺攔板)根部鋼筋套筒連接注漿、主次梁節(jié)點鋼筋套筒連接注漿。以柱子根部注漿為例,具體操作是先在柱子根部與結(jié)構(gòu)面20mm高接縫處塞25mm直徑的泡沫條,使其將柱腳20mm高的縫填充密實。為防止泡沫條在柱腳連接套筒灌漿時被灌漿料脹出,再在柱腳20mm高縫隙外用外形尺寸與柱斷面尺寸一致角鋼框箍緊,起到防止灌漿料溢出的作用；使用灌漿槍或灌漿泵對套筒灌漿,套筒的排漿孔溢出砂漿即應(yīng)立即封堵注漿孔和排漿孔；多個接頭連通灌漿時,為防止灌漿過程中窩氣現(xiàn)象造成連通腔不能充滿,應(yīng)從最邊緣下部的一個接頭的灌漿口進(jìn)行灌漿,禁止兩個灌漿口同時灌漿,并及時將溢出砂漿的排漿孔用專用堵塞塞住,待所有套筒排漿孔均有砂漿溢出時,停止灌漿；灌漿完畢,立即用水清洗攪拌機(jī)、灌漿泵和灌漿泵管等器具。

7　經(jīng)濟(jì)效益分析

傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中的搭設(shè)支模架、綁扎鋼筋、澆筑混凝土,多數(shù)由手工完成。施工現(xiàn)場普遍存在噪音擾民、粉塵污染；模板周轉(zhuǎn)消耗大,施工人員多,手工勞動多,勞動強(qiáng)度大,且熟練程度要求高；施工進(jìn)度慢,建設(shè)周期長,受自然條件影響大；混凝土外觀及內(nèi)在質(zhì)量控制難；現(xiàn)場材料浪費嚴(yán)重。老年公寓項目采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造方式相比,具有以下六大優(yōu)勢,見表2。

圖7　套筒灌漿模擬操作及套筒灌漿連接試驗實景照片

優(yōu)勢項目傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工期優(yōu)勢定額工期720日歷天。　　實際工期360d，其中結(jié)構(gòu)吊裝工期為145日歷天，擬考慮6日歷天一個吊裝循環(huán)，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工期短，投資回收快。由于減少了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的支模、拆模和混凝土養(yǎng)護(hù)時間，PC構(gòu)件采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場機(jī)械吊裝的施工方法后，施工速度大大加快。從而縮短了投資回收周期，減少了整體成本投入，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。成本優(yōu)勢1)傳統(tǒng)建筑每平方米用工為20工時。2)傳統(tǒng)建筑工期長，投資回收慢，財務(wù)成本高。1)因建筑工業(yè)化的量產(chǎn)與施工簡易化減少勞動力，兩方面均能降低建設(shè)費用，在采用了裝配式建筑，推廣了工業(yè)化施工方法以后，每平方米用工下降到115工時，節(jié)約用工在50%左右。同時，還降低了勞動強(qiáng)度。2)在目前這個實踐節(jié)點上，裝配式PC結(jié)構(gòu)的綜合成本較傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)每平方增加500元，老年公寓項目總計增加930萬；但根據(jù)老年公寓項目的工程實踐，實際工期較定額工期縮短一年，節(jié)約財務(wù)成本近1000萬元，可見，裝配式PC結(jié)構(gòu)的施工成本基本和傳統(tǒng)施工成本持平。質(zhì)量優(yōu)勢在施工材料合格的情況下，施工質(zhì)量很大程度取決于班組的熟練程度和管理人員對質(zhì)量的監(jiān)管力度。1)由于工廠嚴(yán)格管理和長期生產(chǎn)，可以得到品質(zhì)均一且安定的PC構(gòu)件產(chǎn)品。2)工廠大多以機(jī)械化設(shè)備來生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，這樣既利于提高構(gòu)件的精準(zhǔn)度，又能保證建筑工程的質(zhì)量。結(jié)構(gòu)安全優(yōu)勢傳統(tǒng)建筑梁柱節(jié)點位置鋼筋綁扎質(zhì)量很難控制，梁高范圍內(nèi)柱子箍筋很難綁扎到位。在發(fā)生地震時，梁柱節(jié)點很容易首先破壞，從而導(dǎo)致房屋坍塌。1)根據(jù)大量試驗論證，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一切安全性能，尤其是在抗震、耐久性方面性能優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)梁、柱節(jié)點鋼筋連接采用高強(qiáng)漿料的灌漿直螺紋套筒連接，梁、柱節(jié)點混凝土澆筑采用高強(qiáng)混凝土澆筑(C60及以上)，符合“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)造”的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。與20世紀(jì)80年代我國非常流行的預(yù)制多孔板的住宅體系的節(jié)點設(shè)計有著本質(zhì)的區(qū)別。節(jié)能環(huán)保、文明施工優(yōu)勢噪音擾民、粉塵污染；模板周轉(zhuǎn)消耗大，支模架工作量大，現(xiàn)場材料浪費嚴(yán)重。1)PC建筑的施工，由于除了主次梁節(jié)點采用木模封閉，以及支模架主楞采用木枋外，疊合梁兩側(cè)及底部、疊合板底部均無須木模，大大減少對木材的使用；結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，由于預(yù)制疊合梁、疊合板均達(dá)到一定強(qiáng)度，本身能承載疊合現(xiàn)澆層的現(xiàn)澆荷載和施工荷載，支撐系統(tǒng)立桿間距可以放寬到24m×24m，大大減少支模架的工作量；另外，采用PC結(jié)構(gòu)可在一定程度上降低材料浪費，減少施工噪聲、粉塵污染、建筑垃圾和污水排放，有利于節(jié)能環(huán)保。2)外掛墻板、預(yù)制柱子、疊合梁及板底無須粉刷；配管、窗框、外裝等均可與構(gòu)件一體生產(chǎn)，可得到很高的施工集成。減少現(xiàn)場制作的噪音。勞動力優(yōu)勢施工人員多，手工勞動多，勞動強(qiáng)度大。　　隨著多元經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口紅利漸失，建筑工人短缺問題嚴(yán)重。PC結(jié)構(gòu)施工采用“工廠加工+現(xiàn)場安裝”的施工方式，減少繁重體力勞動和施工現(xiàn)場作業(yè)的勞動用工達(dá)70%以上，減少勞動力資源消耗。

8　結(jié)　語

雖然目前我國已經(jīng)有了一些代表性的預(yù)制裝配式建筑項目和示范工程,在結(jié)構(gòu)體系研究上取得了一些成果和進(jìn)展,但在實踐應(yīng)用中還存在一些關(guān)鍵問題有待解決。比如：缺乏統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，配套定額與取費標(biāo)準(zhǔn)滯后，施工管理水平有待提高，節(jié)點的延性和防水等關(guān)鍵技術(shù)仍需攻關(guān)，等等。采用預(yù)制裝配式施工構(gòu)件都是在工廠車間批量生產(chǎn),減少現(xiàn)場手工作業(yè),屬于施工速度快、經(jīng)濟(jì)效益好且施工質(zhì)量高、節(jié)能環(huán)保指標(biāo)高的現(xiàn)代化建筑業(yè)生產(chǎn)方式,可實現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和集約化,特別是隨著預(yù)制構(gòu)件高效生產(chǎn)技術(shù)和構(gòu)件可靠連接關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展,以及國家相關(guān)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的完善,預(yù)制裝配式建筑將迎來新的發(fā)展階段。這有利于我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式,和國際建筑業(yè)發(fā)展模式接軌,符合工業(yè)化大生產(chǎn)模式的發(fā)展方向。

Analysis on the Hoisting Construction and Economic Benefits of the Prefabricated Assembled Concrete Structure for the Old Apartment Project

YANG Shijue, HE Dongwen, XUAN Mengquan, CHE Deshuai

2016-04-12

楊士玨(1979—)，男，湖北孝感人，高級工程師，從事工程技術(shù)管理工作。

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