集中約束PC構件施工技術

李 靜，朱 健

(中鐵建工集團有限公司，上海 200331)

1 前言

隨著建筑行業的發展,在國家發展新型施工技術的方針指導下,裝配式結構的涌現備受各方關注。PC構件的吊裝、灌漿工藝的施工等新型工藝正迅速的走進施工現場,以創新的技術、全新的理念、迅速站穩市場,新型技術的出現保證了施工管理的規范化、標準化、可控化,進而節約了大量的人工、材料和施工時間,減少混凝土結構蜂窩麻面、結構尺寸缺失、觀感效果差等質量通病的產生,而且模板和人工的消耗極大,由于施工程序繁瑣,對施工進度也有嚴重的制約。

楊莊6號地塊經濟適用房項目兩棟主樓采用裝配式結構,多種PC構件布置在整個主體結構中,特別是在墻體結構復雜部位,涉及預制剪力墻與現澆樓面的連接及豎向集數鋼筋與預制剪力墻的連接,施工質量要求高,對施工進度也形成嚴重影響,需要開發出一種既滿足施工質量又縮短施工周期,又能夠有效避免傳統現澆構造體系質量通病的新技術。

中鐵建工集團在楊莊6號地塊經濟適用房項目30、31#樓,結合裝配式結構的特點,研發了集中約束PC構件施工技術,形成了本工法。

2 工法特點

(1)利用集中約束鋼筋與預制剪力墻相連接,形成豎向墻體穩定構造。

(2)在設計過程中,運用BIM技術,模擬構件的拼裝,減少安裝時的沖突。部分墻體PC結構采用集束鋼筋、高強灌漿施工的新技術施工工藝,將PC結構與PC結構進行有效連接,增加了PC結構的施工使用率,降低PCF的施工率,提高施工效率。

(3)現場結構施工采用預制裝配式方法,部分剪力墻、疊合板、梁、空調板、陽臺及樓梯的成品構件。預制裝配式構件的產業化。所有預制構件全部采用在工廠流水加工制作,制作的產品直接用于現場裝配

(4)PC項目新技術點與內容是：產業化程度高,資源節約與綠色環保；構件工廠預制和制作精度控制；構件的深化加工設計圖與現場的可操作性的相符性；施工垂直吊運機械選用與構件的尺寸組合；裝配構件的臨時固定連接方法；校正方法及應用工具；裝配誤差控制；預制構件連接控制與節點措施；施工工序控制與施工技術流程；專業多工種施工勞動力組織與熟練人員培訓；裝配式結構非常規安全技術措施以及產品的保護,高強灌漿新技術的施工的應用。

(5)該施工工藝施工速度非常快,節約勞動力,節約施工成本,提高施工效率,相較于傳統的現澆構造體系,提高工效30%以上,節約了人工消耗30%以上。

(6)該施工工藝更加綠色環保,減少噪音傳播,降低粉塵污染。

3 適用范圍

該技術適用于裝配式結構集中約束PC構件施工；如預制剪力墻安裝、預制樓梯安裝、預制框架柱等；對集中約束PC構件、灌漿施工等方面有特殊要求時,還需參照《DG/TJ08-2069-2010預制整體式住宅混凝土構件制作》、《DGJ32/J184-2016裝配式結構工程施工質量驗收規程》、《裝配整體式混凝土結構技術導則》等實施并經設計確認。

4 工藝原理

4.1 集中約束PC構件原理

本工法采用不同規格型號預制剪力墻安裝,兩棟主樓3層-21層施工過程中所有現澆結構內墻均用預制剪力墻代替使用,安裝時根據預制剪力墻底部預留的波紋套管跟上層結構預留的集束鋼筋進行銜接,并對剪力墻進行固定、校正,然后用專用高強度灌漿料對預制剪力墻底部波紋管內注漿,使預制剪力墻與上層結構進行有效連接。

圖4.1 預制剪力墻、金屬波紋套管示意圖

圖4.2 預制剪力墻集中約束搭接連接示意圖

4.2 剪力墻技術指標

表4.2-1 4層-6層預制剪力墻

表4.2-2 7層-21層預制剪力墻

表4.2-3 CGMJM-VI灌漿料

表4.2-4 CJMJM-Z座漿料

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 集中約束PC構件施工工藝流程

集中約束PC構件連接施工工藝流程

圖5.1 工藝流程圖

5.2 施工準備

(1)根據設計圖紙對各個型號預制剪力墻在結構平面圖上進行編號,并熟悉圖紙,在施工現場可方便、快捷的對各個剪力墻進行位置確認。

圖5.2-1 焊接預制剪力墻定位角框

(2)材料進場驗收。預制剪力墻進場必須有出廠合格證或實驗合格報告單,剪力墻平整度要求不得超過規范要求(+8mm,-5mm),且無缺棱掉角；剪力墻預留外伸鋼筋規格、數量、長度,剪力墻預埋線盒、套筒位置及數量,波紋管預留高度等必須符合圖紙設計要求。預制剪力墻注漿孔、出漿孔必須保證通暢。預制剪力墻的上下面及與后澆混凝土的結合面應設置粗糙面,粗糙面的面積不小于結合面的80%,粗糙面的凹凸深度不小于6mm。預制剪力墻進入施工現場后,根據現場施工吊裝順序,將剪力墻先后順序分批、分規格豎向堆放整齊,加強原材料保護。

(3)吊裝施工前先將與剪力墻相連的樓地面表面進行鑿毛,并將灰渣、雜物清除干凈。在集束鋼筋根部四周焊接定位角鐵,中間焊接定位鋼筋,確保集束鋼筋不偏位,不彎折,并保證墻體根部與樓面有2cm高度,保證充足的高度再通過灌漿工藝保證PC構件與樓板面充分連接。

5.3 操作要點

(1)放線：在樓層表面根據設計圖紙彈好主控制線、軸線、剪力墻邊線和四邊20cm控制線,并放置鋼墊片調整標高。

(2)座漿、分倉：根據剪力墻邊線和控制線在墻根部用專用座漿料對剪力墻四周進行座漿,并根據圖紙設計尺寸的長度(不得大于1.5m)對集束鋼筋區域進行分倉。

(3)吊裝：

①掛鉤：將專用吊具連接到塔吊吊鉤,緩慢移動到被吊構件上方。將吊具擰緊在剪力墻部預埋的套絲內,確認連接緊固后,將剪力墻板吊起豎直放置。

②起吊：構件起吊要嚴格執行“三三三制”,即先將預制剪力墻吊起距離地面30mm的位置后停穩30s,地面人員要確認構件是否水平,如果發現構件傾斜,要停止吊裝,放回原來位置,重新調整以確保構件能夠水平起吊。

③組裝:起吊后的構件通過塔吊吊到預定位置附近后,將構件緩緩下放,在距離作業層上方500mm左右的位置停止,安裝人員用手扶預制剪力墻板,將構件水平移動到構件安裝位置,確認地面上的控制線,將構件盡量控制在線邊上,平穩降落。

④固定、校正：塔吊卸力的同時,需要采用可調節斜撐螺桿將將墻板進行加固,每一剪力墻構件需要兩長兩短共計4個斜撐。構件就位后,需要進行測量確認,調整高度、位置、傾斜度。如果高度有問題必須重新起吊,高度確認后位置和傾斜可以不用重新起吊就可以進行調整。所有事項檢查完成并符合要求后可進行摘勾。

(4)灌漿：嚴格按照合格證的要求,對灌漿料進行制作,采用專用拌料桶進行攪拌灌漿料。先將水全部加入桶中,然后加入一半灌漿料,采用電動攪拌機將料拌勻后,然后添加另外一半灌漿料,然后攪拌4～5min,然后靜置30s,待氣泡基本排出。每次拌制的灌漿料應進行流動度的檢查。灌漿采用機械壓力注漿法從下口灌漿,灌漿應連續、緩慢、均勻進行,直至上部排氣孔排出柱狀漿液后,立即封堵排氣孔,持壓30s以上,再將灌漿孔封閉,保證灌漿料能充分填充密實(待強度穩定后不得超過24h須取出橡皮塞)。

(5)勞動力組織。

表5.3.5 勞動力組織情況表

6 材料與設備

6.1 材料

高強度灌漿料、座漿料、鋼筋保護層墊塊等。

6.2 機具設備

工具準備：塔吊TC7030,吊裝索具,鋼墊片,靠尺,手持式攪拌器一臺,小型水泥灌漿機一臺,量程為100kg的地秤一臺,用于稱料；量程為10kg電子稱一臺,用于量水；或能精確控制用水量、材料帶刻度且容量合適的量筒(量杯)；溫度計三支(測量現場氣溫、水溫、料溫)；30L灌漿料攪拌桶一只(嚴禁用鋁質桶)小水桶若干,盛水及運送灌漿料；竹劈子若干,供疏導灌漿料用。橡膠塞若干,用于堵塞灌漿孔、溢漿孔；瓦刀等工具若干。

7 質量控制

7.1 座漿施工

在剪力墻吊裝前,對混凝土結構基層進行處理,進行鑿毛,鑿毛深度大于6mm,鑿毛面積大于接觸面的80%。在預制剪力墻吊裝前,先對基層進行浮灰清理,確認構件安裝區域內無高度超過20mm雜物,用水準儀控制預制剪力墻和基層20mm灌漿高度。

按照座漿料合格證的要求,對座漿料進行制作(本次進場水料比0.13-0.14,我項目部根據現場的高溫天氣,要求采用的水料比為0.14),制作好的座漿料半個小時之內必須使用完成。

在剪力墻吊裝前,安排緊貼剪力墻定位線內鋪設20*20mm的座漿料(長度根據墻長),同時根據分倉示意圖在剪力墻根部鋪設20*20mm的座漿料進行分倉,外口與剪力墻面齊平,然后調平吊裝剪力墻。

7.2 灌漿施工

使用前,專業電工對灌漿機和專用電線等用電設備進行檢查,以保證機械的用電等安全。

灌漿機采用專用灌漿機,每次使用前,須對機器進行試運行(啟動綠色按鈕檢查),以檢查灌漿管是否通暢等。

待試運行正常后,方可進行灌漿施工。

嚴格按照合格證的要求,對灌漿料進行制作(本次水料比0.135),采用專用拌料桶進行攪拌灌漿料。先將水全部加入桶中,然后加入一半灌漿料,采用電動攪拌機將料拌勻后,然后添加另外一半灌漿料,然后攪拌4～5min,然后靜置30s,待氣泡基本排出。每次拌制的灌漿料應進行流動度的檢查。

將拌好的灌漿料加入灌漿機中,然后從灌漿孔進行注漿(啟動黃色按鈕,慢速注漿),待上部出漿孔出料后進行穩壓3～5s后即停止注漿,采用專用橡皮塞進行封堵注漿孔與出漿孔即可(待強度穩定后不得超過24h須取出橡皮塞)。

7.3 灌漿溫度控制措施

灌漿施工時,環境溫度不應低于5℃,當連接部位養護溫度低于5℃時,應采取加熱保溫措施。

7.4 灌漿時間控制措施

灌漿應連續、緩慢、均勻地一次性完成。灌漿料自加水拌合開始應在灌漿料使用說明的時間內用完,且不超過30分鐘。控制灌漿料流速在2L/min左右,待有灌漿料從壓力軟管中流出時,插入灌漿孔中,每個金屬波紋管注漿大約持續10s。

7.5 灌漿壓力控制措施

灌漿施工前,應對灌漿的孔道、出漿孔、注漿孔進行全數檢查,以確保孔道的通暢。正常工作狀態下的壓力表的數字不超過1Mpa。當注漿時壓力表數字大于1Mpa時,應檢查注漿機或注漿孔道是否堵塞。

7.6 灌漿密實度控制措施

灌漿的密實度對于預制剪力墻至關重要,因此對于剪力墻的密實度的控制也相當重要。在剪力墻灌漿施工中,應對注漿的時間及出漿孔出料進行控制。當出漿孔出料成股流出時,然后穩壓在3s中,才進行停止注漿,以保證灌漿的密實度。

7.7 灌漿流動度控制措施

嚴格按照要求進行流動度測量。先將水全部加入桶中,然后加入一半灌漿料,采用電動攪拌機將料拌勻后,然后添加另外一半灌漿料,然后攪拌4～5min,然后靜置30s,待氣泡基本排出。每次拌制的灌漿料應進行流動度的檢查,并進行記錄。

8 應用實例

楊莊6號地塊經濟適用房項目位于南京市秦淮區,東起紫楊路,西至規劃道路,南側為繞城高速,北臨寧蕪鐵路貨線,其中30#、31#樓采用裝配式剪力墻結構,建筑面積為40553.37m2,建筑高度為62.2m,其作為在施的裝配式住宅目前為止為江蘇省最大單體面積住宅、預制率最高的剪力墻結構。工程于2016年6月1日開工,計劃于2018年7月31日竣工。本工程成功運用了集中約束PC構件施工技術,主體結構已全部完成封頂,相關驗收已全部通過。通過集中約束PC構件施工技術的應用,工程施工進度加快,PC構件觀感好,得到設計、監理及建設單位的一致好評。

集中約束PC構件施工技術,是經過項目部多次研討與試驗總結而出的一套完善的新型施工工藝,該技術的成功運用,標志著與國內同類技術相比較,我司走在同行業的最前沿。

9 效益分析

9.1 經濟效益分析

本工程30、31#樓合計36層,共計1512塊預制剪力墻及216噸高強度灌漿料,本工程預制剪力墻混凝土量826.92m3,在節能環保、加快進度、節約勞動力和保證墻體質量方面取得了非常大的經濟效益和社會效益。

(1)節能環保：預制構件均采用工廠化生產減少現場混凝土澆筑的損耗,大量減少建筑垃圾的產生,垃圾減少量高達60%,每層節約人工費：300×6=1800元,共計總節約1800×36=64800元。有效的減少現場濕作業,大量節約施工用水、用電,降低噪聲、減少揚塵等污染,現場達到免抹灰的要求,節省抹灰材料約4萬平方米,節水1300t,節約砂漿40000*30=1200000元,節約水1300*5=6500元,共計126.5萬元。采用集中約束PC構件,可以減少木模板的投入量,原模板使用量10.2萬m2,現模板使用量3.6萬m2,共計節約10.2-3.6=6.6萬m2,模板40元/m2,節約成本6.6*40=264萬,同時鋁合金模板進行回收,回收率85%,極大地節約了材料。

(2)縮短工期：按常規支模、現澆混凝土的做法7天/層,裝配式結構吊裝實際施工時間為5.5天/層,節約工期54天,共計節約成本36萬。

(3)減少勞動力、機械：集中約束PC構件施工技術比傳統施工技術勞動力提高15%,促使木工、鋼筋工、瓦工全面節約勞動力,根據施工現場實際經驗與傳統施工工藝相比,勞動力縮減高達15%以上,其中木工：傳統工藝人數為20人,PC構件施工人數為10人,勞動力縮減率達33.3%；鋼筋工：傳統工藝人數為16人,PC構件施工人數為12人,勞動力縮減率達25%；瓦工：傳統工人數為14人,PC構件施工人數為12人,勞動力縮減率達16.7%。節約勞動力成本300*16*18*2=172800元；節約機械成本150000元。

9.2 社會效益分析

自國務院出臺《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》的文件。發展裝配式建筑是推進供給側結構性改革和新型城鎮化發展的重要舉措,有利于節能環保、提高生產力水平,有利于促進建筑業與信息化工業化深度融合、培育新產業新動能。發展裝配式建筑是建造方式的重大變革,符合創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念,促進建筑產業轉型升級,致使PC預制構件全面興起,集中約束PC構件施工技術應運而生,該技術運用提高施工了墻體表面平整度,達到免抹灰外墻標準,可直接批膩子上涂料,減少抹灰層,克服墻面抹灰層產生的空鼓、裂縫等質量通病。大大縮短了工期,為后續施工爭取了時間,同時在此施工期間還舉行了大型觀摩會,整潔的墻面,優美的觀感,贏得了業主及廣大的群眾的一致好評。

[1]《建筑施工手冊》(第五版)編委會.《建筑施工手冊》(第五版).北京：中國建筑工業出版社.2013∶586-591.

[2]《裝配式混凝土結構連接節點構造(剪力墻結構)》.中國計劃出版社.2015-03-01.

[3]《裝配式混凝土剪力墻結構住宅施工工藝圖解》.中國計劃出版社.2016-03-01.