裝配式混凝土建筑預制柱鋼筋精準定位快速施工技術(shù)

雒加巖 楊保坤 王曉航

河南省第二建設集團有限公司 河南 新鄉(xiāng) 451464

隨著裝配式建筑在各地逐步推廣和應用，發(fā)展裝配式建筑已成必然趨勢。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)具有構(gòu)件質(zhì)量好、節(jié)省工期和成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，但是存在較多的連接節(jié)點，預制構(gòu)件的連接質(zhì)量對結(jié)構(gòu)起到了至關(guān)重要的作用[1]。預制構(gòu)件連接節(jié)點受力鋼筋根據(jù)接頭受力、施工工藝等要求，常采用套筒灌漿連接、機械連接、漿錨搭接連接、焊接連接、綁扎搭接連接等連接方式[2]，其中裝配整體式框架結(jié)構(gòu)房屋高度大于12 m或?qū)訑?shù)超過3層時，宜采用套筒灌漿連接。鋼筋的施工質(zhì)量以及鋼筋位置的精準定位直接影響預制構(gòu)件的安裝進度和結(jié)構(gòu)的安全[3]，尤其是預制柱、剪力墻等構(gòu)件采用灌漿套筒的施工工藝，對鋼筋的位置有很高的要求，不能超出允許的偏差范圍，鋼筋位置的偏差會導致灌漿套筒安裝難度增加以及上層預制柱安裝的失敗[4]。

傳統(tǒng)裝配式施工中通常采用開孔木模板來進行鋼筋定位，木模板開孔精度差、強度低，使用和拆除過程中易出現(xiàn)破壞等情況，故不適合現(xiàn)場使用。也有采用雙層鋼板定位箱固定鋼筋，雖然提高了較長預留鋼筋的定位精度，但現(xiàn)場安裝與拆卸較為費工且制作較為復雜，且對定位件的整體固定沒有說明，施工現(xiàn)場多是使用連接件與框架梁主筋焊接進行固定，這樣不僅浪費人力，還對主筋正常工作帶來影響。

針對以上存在的問題，依托新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學院新校區(qū)建設二期裝配式設計施工總承包（EPC）工程，開展裝配式建筑結(jié)構(gòu)預留鋼筋定位技術(shù)研究，提出一種適用于現(xiàn)場實際施工的預制柱鋼筋精準定位快速施工技術(shù)，并重點對施工工藝、操作要點以及應用效果進行闡述，通過提高鋼筋定位的精確度以及減小整體軸線偏差，從而提高施工質(zhì)量和加快施工進度[5-7]。

1 工程概況

新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學院新校區(qū)建設二期工程是河南省首家裝配式工程總承包（EPC）項目（圖1），總建筑面積65 375.62 m2，包含6棟單體，其中5棟為學生公寓，裝配形式為預制裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)，共6層，裝配率達到66%，另外1棟為裝配式鋼結(jié)構(gòu)。共3層，裝配率達76%。項目設計工期20 d，施工工期150 d。

圖1 新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學院新校區(qū)建設二期工程效果圖

宿舍樓主體結(jié)構(gòu)的裝配式構(gòu)件有預制柱、預制樓板、SPD板、預制樓梯、預制剪力墻、ALC墻板。其中豎向受力構(gòu)件預制柱的構(gòu)件數(shù)量為1 630個，預制柱縱向受力鋼筋連接方式為半灌漿套筒連接。框架梁以及梁柱節(jié)點為現(xiàn)澆混凝土連接。本工程預制柱數(shù)量多、截面大，豎向受力鋼筋多且直徑大，若在施工過程中下層柱鋼筋產(chǎn)生位移，由于鋼筋直徑大，很難進行事后校正，造成上層柱無法順利對孔安裝的情況。給施工帶來不便，對工期和成本都會產(chǎn)生較大影響。

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，開發(fā)出一種預制柱鋼筋精準定位技術(shù)，針對每種預制柱的鋼筋型號以及鋼筋排布情況，加工一種鋼筋定位法蘭盤，在梁柱節(jié)點澆筑前使用定位法蘭盤對鋼筋相對位置以及柱的軸線位置進行校正，并固定牢固。澆筑混凝土以后，將法蘭盤拆除，進行上層預制柱的吊裝，這樣可一次性完成吊裝，減少不必要的返工，大大提高了預制柱的吊裝速度和準確率，加快了施工速度，節(jié)省了工期。

2 深化設計

2.1 設計要點及難點

依據(jù)預制柱構(gòu)件深化圖，對法蘭盤進行設計，根據(jù)預制柱的鋼筋型號、間距、截面尺寸和所用灌漿套筒的技術(shù)參數(shù)確定法蘭盤的開孔尺寸和截面尺寸。以新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學院新校區(qū)建設二期工程預制柱相關(guān)信息為例，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，截面尺寸為600 mm×600 mm的柱子數(shù)量占比很大，能更好地發(fā)揮法蘭盤定位技術(shù)周轉(zhuǎn)的優(yōu)勢，選取5#宿舍樓2層YKZ3截面為600 mm×600 mm的預制柱為研究對象，預制柱深化信息如圖2所示。

圖2 預制柱深化信息

YKZ3縱向受力鋼筋為16根φ25 mm三級鋼。灌漿套筒如圖3所示。

圖3 灌漿套筒

對照不同灌漿套筒的相關(guān)參數(shù)可知，適用于φ25 mm鋼筋連接的灌漿套筒的內(nèi)徑為36 mm

因此，法蘭盤的鋼筋定位孔尺寸應控制在25～36 mm之間。考慮法蘭盤的周轉(zhuǎn)，法蘭盤的設計應保證易安裝、易拆除，鋼筋定位孔應選擇較大尺寸，同時考慮預留鋼筋承插部分的垂直度，控制承插長度內(nèi)垂直度在2 mm以內(nèi)。另外，考慮鋼筋的截面尺寸的偏差，將法蘭盤開孔尺寸確定為32 mm。法蘭盤技術(shù)參數(shù)及三維結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 法蘭盤技術(shù)參數(shù)及三維結(jié)構(gòu)

2.2 鋼筋定位法蘭盤的加工制作

鋼筋定位法蘭盤材料選用厚6～10 mm的鋼板邊角料，經(jīng)過焊接成形后，用數(shù)控沖床按照法蘭盤的技術(shù)參數(shù)和尺寸進行加工。加工時應注意先整體焊接，再行開孔，因為鋼板在焊接之后焊縫位置會產(chǎn)生收縮，造成整體尺寸和定位孔相對間距減小，造成誤差過大的情況。

選擇數(shù)控沖床進行開孔，保證孔位間距誤差與孔徑大小偏差均控制在0.5 mm以內(nèi)，防止誤差累積，造成總體誤差過大的情況。

3 施工工藝流程及施工操作要點

3.1 預制柱鋼筋精準定位施工工藝流程

施工準備→確定預制柱鋼筋位置及間距→鋼筋定位法蘭盤設計→定位法蘭盤加工制作→定位法蘭盤安裝→定位法蘭盤的位置調(diào)整→定位法蘭盤固定→混凝土澆筑→定位法蘭盤拆除清理→預制柱快速吊裝→預制柱整體檢驗→定位法蘭盤周轉(zhuǎn)使用

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

組織相關(guān)人員進行預制柱快速安裝施工方案的制定，對安裝過程中可能存在的問題進行梳理并討論研究，包括細化安全質(zhì)量措施等要求。

3.2.2 確定預制柱鋼筋位置及間距

技術(shù)人員根據(jù)施工圖紙及現(xiàn)場放線信息保證所定位鋼筋間距和位置的準確性。

3.2.3 法蘭盤設計

通過技術(shù)人員提供的參數(shù)信息，利用BIM三維可視化軟件對法蘭盤進行設計，保證法蘭盤開孔的尺寸和整體的軸線位置的準確性。

3.2.4 法蘭盤加工制作

加工成形的法蘭盤標準，要做到法蘭盤現(xiàn)場快速安裝、方便拆除。對鋼筋定位孔徑的確定較為重要，法蘭盤加工時要控制孔徑的最小誤差≤0.5 mm。

3.2.5 法蘭盤安裝、微調(diào)和固定

將外露鋼筋接頭插在法蘭盤上，并根據(jù)柱的軸線位置對法蘭盤進行整體固定，法蘭盤在預留鋼筋的固定位置要位于鋼筋截面中間，不能過上或者過下。法蘭盤整體位置控制要充分利用腳手架或者梁的主龍骨加固件，控制鋼筋的整體位置偏移，做到固定牢固，避免澆筑混凝土過程中出現(xiàn)偏移，保證上層預制柱的快速有效安裝。

1）在下層梁混凝土澆筑前，將控制點和縱橫控制線引至工作面，根據(jù)控制線定位出上層預制柱的位置，并在疊合板或者模板上標記出上層預制柱偏移200 mm控制線，用于校正法蘭盤的整體位置。

2）對鋼筋進行校正，按照對應的預制柱縱向鋼筋位置布置圖調(diào)整預留鋼筋間距，注意鋼筋不得有較大的傾斜。

3）預留鋼筋調(diào)整完畢后，套上法蘭盤，法蘭盤應處于鋼筋承插長度的中間位置，控制預留鋼筋的垂直度，之后對法蘭盤進行校正，依據(jù)疊合板或者模板上的控制線進行調(diào)整，軸線位置偏差控制在2 mm。

4）對法蘭盤進行固定，將2根長1.5 m的腳手架鋼管固定于法蘭盤兩對邊的管箍上（見圖4），再使用其他合適長度的腳手架鋼管固定于框架梁模板的主龍骨上，使得法蘭盤和框架梁加固體系形成一個整體，防止混凝土澆筑或其他施工過程中對法蘭盤位置造成影響。

3.2.6 法蘭盤的拆除和周轉(zhuǎn)

完成混凝土澆筑后，待混凝土強度達到要求的30%即可先拆除法蘭盤固定架，最后使用錘子輕輕敲動法蘭盤。法蘭盤拆除后，清除吊裝基層面的雜物和浮漿并鑿毛處理，清理預留鋼筋上的水泥漿，檢查鋼筋間距及位置，將法蘭盤表面和管箍表面混凝土余渣清理干凈后，即可重新使用。

3.2.7 預制柱快速吊裝

使用墊板找平、吊裝預制柱，在預制柱的吊裝過程中，經(jīng)過實踐檢驗，只需要將預制柱4個角的套筒對準4根預留角筋，柱子即可順利安裝就位，方便快捷，預制柱就位后安裝斜支撐，校正預制柱的垂直度。

3.2.8 預制柱整體檢驗

預制柱吊裝完成后，在灌漿前，按照GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定對每個預制柱整體位置偏差進行檢查。通過對所有預制柱進行檢查，發(fā)現(xiàn)整體最大偏差為8 mm，優(yōu)于要求的10 mm的規(guī)定，應用效果良好。

4 效益分析

經(jīng)過現(xiàn)場統(tǒng)計，采用法蘭盤對鋼筋進行精準定位后，預制柱灌漿套筒與下層鋼筋位置準確率達到99%以上，施工操作簡單，平均7 min即可完成1根預制柱的吊裝，提高了預制柱吊裝的效率，加快了施工進度，項目主體工期比預計提前了約20 d，吊裝人工費的投入也大為減少，預制柱吊裝預計配備2個班組共16人進行，實際使用1個班組即可滿足現(xiàn)場進度需要。

通過工程的實際應用，該項目為工程總承包（EPC）項目，在設計階段就已考慮標準化設計，做到節(jié)點種類少，構(gòu)件標準化，極大地減少了鋼筋定位法蘭盤的型號和種類，使所加工的法蘭盤能夠充分得到周轉(zhuǎn)使用，減少了加工量和投入，取得良好的效果。

5 結(jié)語

鋼筋定位法蘭盤安裝方便、快速，可拆卸重復使用，綠色節(jié)能效果好，通過法蘭盤定位孔對預留鋼筋位置進行精準定位，保證了灌漿套筒和預留鋼筋位置的精確對準，使預制柱可以一次性吊裝成功，解決了預制柱鋼筋精準定位快速吊裝施工的問題。在加快施工效率的同時，提高了灌漿套筒鋼筋連接的質(zhì)量，降低了人工成本，經(jīng)濟效益良好，具有一定的推廣應用價值。