一種裝配式預(yù)制墻板安裝定位工具設(shè)計(jì)與研究

陳曉雨，周麗君，姚 揚(yáng)，李 娜，王 偉

（紹興文理學(xué)院，浙江 紹興 312000）

裝配式建筑由于其施工效率高，節(jié)約資源，降低能耗等優(yōu)勢，響應(yīng)建筑行業(yè)綠色環(huán)保、可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略，受到國家的大力推行[1]。預(yù)制墻板的安裝在裝配式建筑的推廣應(yīng)用中有重大影響。目前，預(yù)制墻板的安裝技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是在墻板的節(jié)點(diǎn)連接及安裝定位方面仍然存在連接質(zhì)量不高，安裝精度不高，人工操作難度高等問題，嚴(yán)重影響裝配式結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量的同時(shí)也阻礙了裝配式預(yù)制墻板的推廣應(yīng)用[2]。因此，亟待尋求一種提高預(yù)制墻板節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量、安裝定位精度且便于操作的安裝方式。本文在傳統(tǒng)的預(yù)制墻板安裝方式基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的預(yù)制墻板安裝定位技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了一種裝配式預(yù)制墻板安裝定位工具，闡釋其構(gòu)造特點(diǎn)及操作要點(diǎn)，分析該工具的優(yōu)勢和使用效果，證明該工具的可行性。

1 裝配式預(yù)制墻板吊裝施工工藝及特點(diǎn)

在裝配式建筑的整個(gè)施工流程中，預(yù)制構(gòu)件吊裝是一個(gè)貫穿始終的重難點(diǎn)，其中又以預(yù)制墻板為最。由于預(yù)制墻板的體積及自重很大，安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，工序較為復(fù)雜，對吊裝的工具和工藝都提出了更高的要求。傳統(tǒng)的墻板吊裝過程一般包括以下步驟：檢查準(zhǔn)備吊具，主要包括技術(shù)準(zhǔn)備和機(jī)具設(shè)備準(zhǔn)備；連接構(gòu)件，將吊索與墻板預(yù)留的吊索綁扎點(diǎn)相連；起吊，利用起重設(shè)備將墻板吊起；檢查，檢查并校正墻板的豎向偏差；運(yùn)輸，將墻板運(yùn)輸?shù)绞┕さ兀蛔o(hù)吊；測量放線；對位，將墻板的預(yù)留孔洞與鋼筋進(jìn)行對位；固定；托吊；垂直下降并通過斜支撐固定好，校正就位后即吊裝完成。

下文就裝配式墻板吊裝涉及到的重點(diǎn)施工工藝進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，主要涉及墻板安裝就位吊裝施工技術(shù)、墻板就位后套筒灌漿吊裝施工技術(shù)。在墻板就位吊裝時(shí)需要特別注意道路類型布置及平板托運(yùn)車、路面載重等是否滿足技術(shù)要求，確保現(xiàn)場運(yùn)輸管理到位。墻板順利就位吊裝，吊裝完成到位后需要立馬進(jìn)行套管灌漿。灌漿前需要對連接部位、垂直度及連接鋼筋和套筒的對位情況進(jìn)行檢查，確保墻板安裝位置的精準(zhǔn)。此外，灌漿時(shí)對溫度也有一定的要求，灌漿前需要先對灌漿部位進(jìn)行預(yù)熱，因此確保前面的準(zhǔn)備工作做到位，對后續(xù)施工效率提高有很大幫助。在施工中，還需要對預(yù)制墻板的分倉與接縫封堵位置進(jìn)行分析，保證分倉、封堵施工到位[3]。不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)預(yù)制墻板的安裝技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是仍存在以下局限性：

（1）預(yù)制墻板對安裝精確度要求較高，因此也對施工人員的技術(shù)素質(zhì)水平有較高的要求；

（2）傳統(tǒng)的吊裝方式容易使墻板在吊裝過程中產(chǎn)生裂縫、折板、崩角、損壞等破壞問題[4]；

（3）預(yù)制墻板吊裝過程中容易出現(xiàn)落位效率低下的問題，其中鋼筋與套筒的對位問題是影響落位效率的重要因素之一[5]；

（4）預(yù)制墻板安裝過程中人工操作存在一定的安全隱患。

2 裝配式預(yù)制墻板吊裝定位技術(shù)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，裝配式建筑在國內(nèi)的應(yīng)用已有相當(dāng)多的成功案例，也有了比較成熟的應(yīng)用體系，但是仍然沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用，阻礙其推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素便是預(yù)制構(gòu)件安裝精度的問題，其中又以預(yù)制墻板的安裝定位問題為典型。要實(shí)現(xiàn)對裝配式預(yù)制墻板安裝質(zhì)量的精準(zhǔn)控制，以確保預(yù)制墻板安裝定位精度為關(guān)鍵，這也是國內(nèi)學(xué)者一直致力研究的方向。

劉建富等[6]為進(jìn)一步提高墻板安裝的精確度，提升安裝效率，在墻板吊裝下降階段的底部套筒與預(yù)留鋼筋的對準(zhǔn)環(huán)節(jié)創(chuàng)新應(yīng)用了小圓鏡來輔助對位，即施工人員通過小圓鏡在墻板底部觀察套筒與預(yù)留鋼筋的偏差情況，人為指揮墻板進(jìn)行移動調(diào)整直至完全對準(zhǔn)。墻板落位后，使用激光核準(zhǔn)儀校核標(biāo)高，無誤后進(jìn)行安裝斜支撐等后續(xù)施工流程。借助小圓鏡觀察墻板底部套筒與預(yù)留鋼筋的對位情況，從而指揮墻板更準(zhǔn)確地落位，避免預(yù)留鋼筋及套筒產(chǎn)生破壞，減小了墻板的安裝誤差，提高了墻板的落位效率。但是這種操作風(fēng)險(xiǎn)性較高，其一是人工指揮操作容易出現(xiàn)失誤和偏差且需要多次反復(fù)調(diào)整，其二是高空作業(yè)時(shí)操作人員有墜落的安全隱患。

張曉波等[7]結(jié)合激光定位技術(shù)，提出了坐漿法安裝預(yù)制外墻施工技術(shù)。將強(qiáng)光激光儀提前固定安裝在預(yù)制墻板上，通過發(fā)射激光找準(zhǔn)樓板上預(yù)先彈出的定位控制線實(shí)現(xiàn)墻板安裝位置及落點(diǎn)的確定。激光定位代替人工指揮定位，吊裝效率大幅度提高，也避免了施工人員作業(yè)時(shí)安全事故的發(fā)生。但激光定位無法控制墻板在移動過程的晃動問題，墻板需在穩(wěn)定的狀態(tài)下落位，因此僅依靠激光定位技術(shù)無法完全保證墻板的安裝質(zhì)量。

韓子毅[8]針對預(yù)制裝配書剪力墻板安裝的精度控制進(jìn)行了專門研究，提出了一種鋼筋定位裝置。該裝置用于校核豎向預(yù)留鋼筋是否在垂直度、間距、位置等參數(shù)上有所偏差，并進(jìn)行校正以保證預(yù)制墻板與鋼筋的順利對位，提高墻板的安裝精度及安裝質(zhì)量。該裝置優(yōu)化了預(yù)制墻板吊裝定位的前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，為后續(xù)墻板的安裝定位操作奠定了基礎(chǔ)，提升了成功率和精確度，但是仍然沒有解決墻板安裝定位過程中的人工操作誤差及人員安全隱患問題。

綜上所述，預(yù)制墻板節(jié)點(diǎn)連接的質(zhì)量影響著整體裝配式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，其中墻板安裝定位的效率和質(zhì)量也對工程進(jìn)度和質(zhì)量有重要影響。在此方向我們還需不斷探討研究，尋求優(yōu)化方案。本文在前人研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)之上，提出了一種裝配式預(yù)制墻板安裝定位工具，該工具可代替人工操作輔助預(yù)制墻板快速完成安裝定位，提高了預(yù)制墻板安裝效率及安裝精度，進(jìn)一步保證了預(yù)制墻板節(jié)點(diǎn)連接的質(zhì)量[9]。

3 一種裝配式預(yù)制墻板安裝定位工具

本文所提及的裝配式預(yù)制墻板安裝定位工具，是由定位滑槽、折疊鋼架和定位鋼架底板組成的輔助工具，在工廠中完成生產(chǎn)組件。其中，定位滑槽是由漏斗形滑槽口、圓弧形滑道、高強(qiáng)度定位插銷孔、高強(qiáng)度定位插銷、滑槽背板、螺栓孔組成；折疊鋼架是由鋼軸、鋼球套、可滑動鋼球、組合套筒、斜支撐鋼板組成；定位鋼架底板是由底板、螺栓孔、小擋板、合頁組成。整體模型如圖1所示。

圖1 工具應(yīng)用示意圖

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需經(jīng)過測量，在墻板與樓板上確定定位點(diǎn)并預(yù)留螺栓孔，施工前對目標(biāo)預(yù)制板及預(yù)制墻板進(jìn)行參數(shù)的核查，核查無誤后定位滑槽通過高強(qiáng)度螺栓在吊裝前固定在墻板上，如圖2、圖3所示。

圖2 樓板預(yù)留螺栓孔示意圖

圖3 墻板預(yù)留螺栓孔示意圖

定位鋼架底板與折疊鋼架合為一個(gè)整體構(gòu)件在吊裝前安裝在樓板上。在鋼架的端部設(shè)置可滑動鋼球，在漏斗型的滑槽底部設(shè)置高強(qiáng)度插銷。如圖4-圖8所示。定位鋼架底板和折疊鋼架均可折疊，體積小，方便存放和運(yùn)輸。定位滑槽通過預(yù)留螺栓孔在預(yù)制墻板起吊前安裝在其表面上，使用前需核查鋼架端部的可滑動鋼球能否在滑槽滑道上正常滑動。當(dāng)墻板下降到適合高度時(shí)，指揮定位滑槽的漏斗形滑槽口與折疊鋼架端部的可滑動鋼球?qū)ξ唬晒ξ淮龎w趨于穩(wěn)定，拔出定位滑槽底部的高強(qiáng)度插銷并讓墻體沿滑槽軌道緩慢下滑至規(guī)定安裝位置。

圖4 定位鋼架底板示意圖

圖5 折疊鋼架示意圖

圖6 折疊鋼架A細(xì)節(jié)示意圖

圖7 折疊鋼架B細(xì)節(jié)示意圖

圖8 定位滑槽示意圖

本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)主要在于通過鋼球與滑槽端部的對位將難以觀察的鋼筋套筒相對位置轉(zhuǎn)化到容易觀察的外部。既進(jìn)一步改善了吊裝就位過程中預(yù)制墻板精準(zhǔn)對位的問題，也為后續(xù)的套筒灌漿施工提供了方便，提高墻板吊裝效率及精度的同時(shí)降低了安裝難度，減少了人工操作時(shí)可能存在的安全隱患。該定位輔助工具操作簡單易上手，對施工人員技術(shù)水平要求不高，且可重復(fù)利用，可折疊的設(shè)計(jì)方便運(yùn)輸和存放，實(shí)用性強(qiáng)。但是利用該定位工具進(jìn)行墻板對位吊裝時(shí)，墻板上的定位螺栓以及輔助工具將極大受力，需要考慮的是定位螺栓以及輔助工具的質(zhì)量及強(qiáng)度，避免在吊裝過程中造成脆性破壞而導(dǎo)致的危險(xiǎn)。關(guān)于大規(guī)模的批量生產(chǎn)中螺栓及鋼材的規(guī)格參數(shù)及強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步研究進(jìn)行確定。

4 結(jié)論

（1）本文所設(shè)計(jì)的安裝定位工具，一方面可優(yōu)化墻板的吊裝工藝，另一方面可盡量消除在較高樓層的墻板吊裝過程中操作人員的安全隱患。

（2）本文提出了一種為進(jìn)一步完善裝配式墻板吊裝工藝的新型定位工具，此工具較傳統(tǒng)小圓鏡更為安全高效、比激光儀的使用更具性價(jià)比，且操作簡單，能重復(fù)使用，可在工廠按規(guī)格進(jìn)行批量生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的可行性。