裝配整體式框架結(jié)構(gòu)公共建筑的施工與質(zhì)量管理

沈倍敏（上海建工五建集團有限公司，上海 200063）

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)公共建筑的施工與質(zhì)量管理

Construction and Quality Control of Pre-fabricated Frame Structure Public Building Project

沈倍敏（上海建工五建集團有限公司，上海 200063）

近年來我國大力發(fā)展裝配式建筑，相比較傳統(tǒng)建筑，具有節(jié)約資源、減少污染、提高勞動生產(chǎn)效率、促進(jìn)信息化、工業(yè)化深度融合、催生新產(chǎn)業(yè)、化解產(chǎn)能等積極作用。結(jié)合工程實例，介紹預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的公共建筑施工技術(shù)研究和應(yīng)用，可為類似工程提供借鑒。

預(yù)制裝配式；公共建筑；施工技術(shù)；建筑工業(yè)化

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)公共建筑[1]主要特點為大空間框架結(jié)構(gòu)、受力體系(梁、柱)均為預(yù)制構(gòu)件，梁柱節(jié)點質(zhì)量至關(guān)重要；框架抗側(cè)剛度弱，過程穩(wěn)定是關(guān)鍵；預(yù)制構(gòu)件數(shù)量大，外形相似，精確施工要求高。本文結(jié)合上海市新建星河灣中學(xué)項目整體裝配式框架結(jié)構(gòu)的施工和質(zhì)量管理進(jìn)行研究和應(yīng)用。

1 工程概況

1.1 概述

本工程建設(shè)為一所學(xué)校，采用裝配整體式框架混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)件為預(yù)制柱、預(yù)制疊合梁、頂制疊合樓板、預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制女兒墻。

工程總用地面積 43 290 m2，總建筑面積 48 641 m2。包括 1～3 號教學(xué)樓、多功能綜合樓、學(xué)生公寓及其他小單體。1～3 號教學(xué)辦公樓，4～5 層，預(yù)制率為 45.1%；學(xué)生宿舍樓，10 層，預(yù)制率為 47.2%；多功能綜合樓，4層，預(yù)制率為 16.1%；綜合預(yù)制率為 40.03%。

1.2 設(shè)計概況

1.2.1 擱置式主次梁連接節(jié)點

本項目主次梁連接節(jié)點采用擱置式牛擔(dān)板設(shè)計。這種連接形式相比留槽幾乎未削弱主梁剛度，使得主梁在運輸和吊裝過程中更加安全可靠，次梁的吊裝也要比留槽的做法便捷很多， 見圖 1。

圖 1 擱置式主次梁連接節(jié)點

1.2.2 抗剪鍵槽節(jié)點

本工程宿舍樓抗震等級一級，根據(jù)規(guī)范弱構(gòu)件強節(jié)點的設(shè)計理念，對節(jié)點處的抗剪有較高要求，因此采用增設(shè)附加鋼筋來保證預(yù)制主梁與核心區(qū)交界面處抗剪達(dá)到要求。見圖2。

圖 2 抗剪鍵槽節(jié)點

2 難點分析

2.1 節(jié)點抗震構(gòu)造復(fù)雜，施工要求高

不同于住宅，學(xué)校工程鋼筋密集，核心區(qū)鋼筋凈間距只有 10 mm，且核心區(qū)施工工序配合要求高，需要按照預(yù)制柱就位→下部分箍筋放入→預(yù)制梁吊裝→上部分箍筋放入→腰筋放入→梁上部鋼筋放入的順序施工。

2.2 構(gòu)件分布范圍廣，品種繁多，組織難度高

本工程預(yù)制構(gòu)件數(shù)量繁多，因每棟單體周圍可使用場地較小，現(xiàn)場預(yù)備一層的預(yù)制構(gòu)件，對于組織管理具有較高要求。宿舍樓及各教學(xué)樓預(yù)制構(gòu)件數(shù)量見表 1、2。

表 1 宿舍樓預(yù)制構(gòu)件數(shù)量統(tǒng)計

表 2 1號教學(xué)樓預(yù)制構(gòu)件數(shù)量統(tǒng)計

2.3 學(xué)校建筑，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，質(zhì)量把控要求高

本工程作為學(xué)校，對于施工質(zhì)量有較高要求，針對預(yù)制裝配式建筑常見質(zhì)量問題，制定防治措施。

2.3.1 預(yù)制構(gòu)件運輸及存放

(1) 要求構(gòu)件生產(chǎn)廠家必須使用專業(yè)的運輸車輛，車輛安裝專用固定支架。預(yù)制疊合板、疊合梁、柱、樓梯等采用平放運輸，并在運輸途中對預(yù)制構(gòu)件做相應(yīng)的保護措施。

(2) 預(yù)制構(gòu)件運至現(xiàn)場后，根據(jù)總平面布置進(jìn)行構(gòu)件存放，構(gòu)件存放按照吊裝順序及流水段配套堆放；

2.3.2 預(yù)制構(gòu)件吊裝

(1) 與設(shè)計單位溝通，對構(gòu)件細(xì)節(jié)進(jìn)行深化，以提高構(gòu)件可操作性。

(2) 合理選擇吊鉤的位置，減小預(yù)制構(gòu)件吊裝過程中的變形，以減小吊裝過程中的損壞率。

2.3.3 預(yù)制構(gòu)件節(jié)點區(qū)處理

(1) 使用定位鋼板對預(yù)制構(gòu)件內(nèi)的套筒和現(xiàn)場預(yù)埋鋼筋進(jìn)行定位，確保預(yù)埋鋼筋和套筒位置準(zhǔn)確。

(2) 增加施工現(xiàn)場和構(gòu)件加工廠的溝通，提高構(gòu)件加工廠生產(chǎn)準(zhǔn)確性以及現(xiàn)場鋼筋綁扎的規(guī)范性，避免錯誤構(gòu)件的產(chǎn)生。

(3) 灌漿之前，對負(fù)責(zé)灌漿的工人單獨交底，并派精通裝配式建筑質(zhì)量員在現(xiàn)場跟蹤監(jiān)督灌漿質(zhì)量，確保套筒灌漿飽滿。

3 現(xiàn)場施工要點

3.1 起重塔吊選型配置

3.1.1 選型原則

起重機械的配置數(shù)量須根據(jù)施工流水段的劃分以及施工進(jìn)度安排進(jìn)行綜合考慮。起重機械設(shè)置的位置須根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)型式以及施工現(xiàn)場總體規(guī)劃確定。起重機械的型號須根據(jù)起重機械的布置位置以及吊裝材料(預(yù)制構(gòu)件)的重量、施工段的面積和高度等諸多因素來確定。

3.1.2 項目吊裝需求表

各樓層項目吊裝需求見表 3。

表 3 項目吊裝需求表

3.1.3 塔吊選型及參數(shù)

根據(jù)各棟單體實際吊裝需求，現(xiàn)場共配置塔吊 4 臺，公寓樓擬配置 TC6517 塔吊，回轉(zhuǎn)半徑 40 m，2、3 號教學(xué)樓共同配置 1 臺 TC7035 塔吊，回轉(zhuǎn)半徑 65 m，1 號教學(xué)樓擬配置 1 臺 TC7035 塔吊，回轉(zhuǎn)半徑 50 m，多功能綜合樓擬配置 1 臺 TC7052 塔吊，回轉(zhuǎn)半徑 60 m。

3.2 堆場及頂板加固方案

3.2.1 構(gòu)件堆場布置

預(yù)制構(gòu)件堆場四周采用定型化圍欄圍護，與周圍場地分開，圍護欄桿上掛明顯的標(biāo)志牌和安全警示牌，見圖 3。

圖 3 構(gòu)件堆場定型化布置

3.2.2 構(gòu)件堆場堆放布置

本工程考慮到施工高峰期間預(yù)制構(gòu)件使用量大，運輸車輛和施工場地滿足不了施工的需要，因此在施工現(xiàn)場的每棟單體的旁邊必須設(shè)置一個預(yù)制構(gòu)件堆場，預(yù)制結(jié)構(gòu)運至施工現(xiàn)場后，用塔吊吊放至預(yù)制構(gòu)件堆放場地內(nèi)。

疊合梁構(gòu)件采用平鋪形式，下面必須加設(shè)枕木，堆放高度 1 層。疊合板、預(yù)制樓梯等構(gòu)件采用疊放形式，其下面采用墊木，堆放高度不得超過5層。同時場地上的構(gòu)件應(yīng)作防傾覆措施。

3.3.3 構(gòu)件堆場加固措施

(1) 加固周期。地下室頂板加固在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場前完成，直至預(yù)制構(gòu)件吊裝完成后，且無相應(yīng)重量需求的車輛或材料入場后方可拆卸。

(2) 頂板加固方式。預(yù)制構(gòu)件堆場在地下室頂板的采用鋼管加固。

3.3 吊裝與就位

預(yù)制構(gòu)件吊裝與就位按圖 4 順序施工。

圖 4 標(biāo)準(zhǔn)層吊裝與就位

3.4 節(jié)點灌漿

(1) 柱底嵌縫前應(yīng)對預(yù)留孔洞進(jìn)行清理，并吹風(fēng)，保證灌漿孔的通透。

(2) 灌漿前一天對柱底進(jìn)行嵌縫，嵌縫料采用灌漿料廠家提供的高強度封堵料。

(3) 柱灌漿應(yīng)晚結(jié)構(gòu)層一層施工；可在梁吊裝完成后進(jìn)行灌漿。

(4) 將攪拌好的灌漿料倒入灌漿泵中，開動灌漿泵，控制灌漿料流速在 0.8～1.2 L/min，待有灌漿料從壓力軟管中流出時，插入鋼套管灌漿孔中。

(5) 從灌漿開始，可用軟鋼絲疏導(dǎo)拌合物，可以加快灌漿速度，促使拌合物流進(jìn)模板內(nèi)各個角落。

(6) 灌漿過程中，不準(zhǔn)許使用振動器振搗，確保灌漿層勻質(zhì)性。

(7) 灌漿開始后，必須連續(xù)進(jìn)行，并盡可能縮短灌漿時間。

(8) 在灌漿過程中發(fā)現(xiàn)已灌入的拌合物有浮水時，應(yīng)當(dāng)馬上灌入較稠一些的拌合物，使其壓縮浮水。

(9) 當(dāng)有灌漿料從鋼套管溢漿孔溢出時，用橡皮塞堵住溢漿孔，直至所有鋼套管中灌滿灌漿料，停止灌漿。

(10) 灌漿工作不得使構(gòu)件造成污染，如已污染應(yīng)立即清水沖洗干凈。作業(yè)過程中對余漿及落地漿液及時進(jìn)行清理，保持現(xiàn)場整潔。

3.5 疊合層施工

在預(yù)制梁、板均吊裝完成后，進(jìn)行疊合層施工。鋼筋班組首先進(jìn)行疊合梁上部鋼筋施工，再進(jìn)行疊合板上部鋼筋施工；安裝班組在疊合梁上部鋼筋作業(yè)完成后，進(jìn)行預(yù)埋管線安裝；木工班組進(jìn)行局部支模；吊裝班組在鋼筋作業(yè)完成后預(yù)埋支撐件；最后進(jìn)行混凝土澆筑。

4 質(zhì)量控制要點

裝配式建筑對于質(zhì)量的要求很高，施工前需要對預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行周密的策劃，并在施工中根據(jù)制定的控制措施嚴(yán)格落實[2]。

4.1 BIM 技術(shù)輔助深化設(shè)計和現(xiàn)場施工放樣

在結(jié)構(gòu)施工前進(jìn)行核心區(qū)鋼筋布置模擬，提前發(fā)現(xiàn)部分鋼筋布置施工存在困難的節(jié)點[3-5]。

4.2 RFID 芯片技術(shù)輔助構(gòu)件識別和狀態(tài)管理

從構(gòu)件生產(chǎn)時即埋入的 RFID 芯片[6-7]，可以實現(xiàn)生產(chǎn)、運輸、安裝、驗收、交付業(yè)主的全生命周期監(jiān)控，并使得數(shù)據(jù)具有可追述性，起到面向預(yù)制構(gòu)件全生命周期質(zhì)量控制的信息化管理技術(shù)(圖 5、6)。

圖 5 核心區(qū)鋼筋模擬圖

圖 6 RFID 芯片預(yù)埋

4.3 工具式組合支撐體系輔助構(gòu)件高精度就位與校正

本項目對預(yù)制構(gòu)件的支撐采用了由三腳架+鋼立柱與鋼管扣件的組合支撐體系，既滿足了預(yù)制梁、板安裝的安全、可靠，也具有高效、精確、經(jīng)濟的優(yōu)點。

4.4 定型鋼套板輔助柱鋼筋高精度

根據(jù)深化圖紙，制作定型鋼套板，確定鋼筋定位開洞，保證柱轉(zhuǎn)換層鋼筋偏差不超過 5 mm，符合鋼套筒允許偏差范圍。

4.5 管理措施

(1) 樣板先行，工法展示。在吊裝施工前，設(shè)置預(yù)制構(gòu)件展示區(qū)，包含本工程所有預(yù)制構(gòu)件，并取一個開間進(jìn)行實體樣板施工。

(2) 工人培訓(xùn)交底。施工前對各班組，尤其是吊裝作業(yè)班組進(jìn)行培訓(xùn)交底，明確各道施工工序的銜接及質(zhì)量控制措施。

(3) 做好構(gòu)件進(jìn)場檢驗與驗收。設(shè)專職質(zhì)量員按照技術(shù)規(guī)范 DGJ 08—2117—2012《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)施工及質(zhì)量驗收規(guī)范》進(jìn)行構(gòu)件進(jìn)場驗收，不合格構(gòu)件一律退場。

(4) 質(zhì)量檢驗上墻。各預(yù)制構(gòu)件在吊裝完成后，由專職質(zhì)量員進(jìn)行檢驗，并在預(yù)制構(gòu)件專項檢查表上簽字確認(rèn)后將其貼上。

5 結(jié) 語

高預(yù)制率框架結(jié)構(gòu)的裝配式建筑是建筑工業(yè)化的發(fā)展趨勢之一。在施工階段更加需要注重技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量控制，不斷研究并積累經(jīng)驗，結(jié)合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工業(yè)化、信息一體化進(jìn)行有益探索，形成工法和科研成果，可作為今后類似工程的參考。

[1] 蔣勤儉. 國內(nèi)外裝配式混凝土建筑發(fā)展綜述[J]. 建筑技術(shù),2010(12):1074-1077.

[2] 趙林.淺談混凝土構(gòu)件在現(xiàn)場預(yù)制的施工方法及質(zhì)量控制[J]. 黑龍江科技信息,2004(3):28.

[3] 李勇,管昌生.基于BIM技術(shù)的工程項目信息管理模式與策略[J]. 工程管理學(xué)報,2012(4):17-21.

[4] 程建華,王輝.項目管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J].施工技術(shù),2012(16):18-21+60.

[5] 張建平,李丁,林佳瑞,等.BIM在工程施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2012(16):36-39.

[6] 蘇暢.基于RFID的預(yù)制裝配式住宅構(gòu)件追蹤管理研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.

[7] 仲青.精益建造視角下基于RFID與BIM的集成建筑工程項目施工安全預(yù)控體系研究[D].南京：南京工業(yè)大學(xué),2015.

TU50

B

1674-814X(2017)03-0007-05

上海市科委立項科研項目(課題編號17XD1421 600)

2017-02-15

沈倍敏，工程師，現(xiàn)任上海建工五建集團有限公司質(zhì)量管理部副經(jīng)理 。

作者通信地址：上海市普陀區(qū)曹楊路1000號，郵編：200063。