裝配式住宅類工程建設措施類技術方案研究

劉承靈 米宗寶 張 軍 王平安 萬黔云

（1.中國建筑第四工程局有限公司，陜西 西安 710000；2.陜西省西咸新區灃西新城建設工程質量安全監督站，陜西 咸陽 712000；3.西咸新區云筑園房地產有限公司，陜西 咸陽 712000）

1 項目概況

三一云城一期項目位于陜西省西安市長安區，由中國建筑第四工程局有限公司承建，立項階段即明確了將本項目打造為全國性裝配式示范區的目標。項目占地面積53634㎡，總建筑面積196493.66㎡，由1～11#計11棟高層住宅、12#會所及36#商業辦公樓組成，其中1～11#高層住宅單體均采用預制雙面疊合空腔剪力墻體系，單體裝配率均不低于50%，項目主要應用的預制構件類型包括雙面疊合空腔剪力墻、預制飄窗、含窗洞口的雙面疊合空腔外墻、預制疊合板、預制樓梯、ALC條板等，標準層施工防護采用集成式全鋼爬架，模板體系采用標準化鋁合金模板。

2 措施類技術方案

2.1 模板方案

裝配式建筑的特點為部品部件在工廠預制，其成型效果遠優于現場現澆構件，典型的就是主體結構免抹灰，相應的也就要求主體結構中相鄰預制構件連接節點部位混凝土構件一次成型，目前行業能達到混凝土免抹灰的主流模板形式有塑料組合模板、鋁合金模板等，如圖1和圖2所示。

圖1 塑料組合模板

圖2 鋁合金模板

裝配式住宅類工程項目模板方案的確定主要考慮成型質量和加固方式，在確保模板接觸面混凝土拆模后觀感質量的同時，還要確保現澆混凝土構件與預制構件相鄰接茬部位的平整度，避免出現漏漿、錯臺等現象。

2.1.1 模板方案深化

以鋁合金模板為例，裝配式與鋁合金模板的融合應用，結合了二者自身優勢，提高了工程成型質量，達到了一次成優的效果。模板方案深化重點是解決結合過程的沖突問題，通過預制構件、鋁合金模板的穿插深化，采用BIM技術進行充分碰撞優化，主要解決預制構件與現澆連接節點部位模板支設、加固方式的問題，改善預制構件與現澆構件拼縫位置漏漿、錯臺的現象，同時降低施工難度、加快施工進度，如圖3所示。模板方案深化方案需向預制構件深化單位提資，主要用于在預制構件上進行模板加固方案預留預埋點位深化。

圖3 鋁合金模板方案深化程序示意圖

2.1.2 模板加固方案

以鋁合金模板為例，鋁合金模板加固體系主要分為拉桿體系和拉片體系，但拉片體系難以進行預制構件與現澆構件接茬部位加固，因此裝配式住宅類工程鋁合金模板加固多以拉桿體系為主。

圖4～圖6提供了三種常見的鋁合金模板與裝配式融合時的加固方案，方案一所述將鋁合金模板與預制墻牢牢地拉結形成整體，漏漿風險最小，成型質量最好，但受預制構件生產精度、現場安裝精度限制，易出現對拉螺桿無法穿過拉模孔的情況；方案二所述對拉螺桿在現澆節點部位對拉加固，對深化、生產、施工精度要求較低，但預制墻與現澆墻接茬部位模板處于懸臂狀態，周轉數次鋁合金模板變形后易出現漏漿、錯臺現象；方案三所述中和了方案一與方案二的優缺點，成型質量可控，也留有一定的深化、生產、施工容錯率，應用效果較好。

圖4 螺桿穿預制墻進行模板加固示意圖（方案一）

圖6 螺桿穿預制墻體但不穿模板加固示意圖（方案三）

2.2 腳手架方案

適用于裝配式住宅類工程的腳手架類型主要有鋼管腳手架、集成式全鋼爬架、三角外掛架等。

鋼管腳手架中，落地架主要適用于多層建筑，其余懸挑式、上拉花籃式、牛腿式腳手架均適用于多、高層建筑。傳統懸挑式腳手架因其懸挑梁穿結構外墻，后期修補量大、滲漏風險大，與建筑裝配式理念不符，因此逐漸被替代。這方面，上拉花籃式和牛腿式腳手架均具有顯著優勢，墻身只需預留螺栓孔或預埋件即可完成架體安裝，后續孔位填補方便快捷，此二者相比，上拉花籃式腳手架對上拉桿受力狀態更為合理，對力學性能的發揮更加充分，成本低、安拆方便，但挑架層因上部混凝土未完成拆模無法及時進行上拉桿張拉，技術間歇期存在一定的安全風險。而牛腿式腳手架一次安裝成型，挑架層過度平穩，但鋼材用量較上拉花籃式腳手架更多，不增加成本的前提下安全冗余量更小。裝配式項目在進行預制構件拆分深化階段，需完成腳手架深化，向構件深化單位進行腳手架預留、預埋點位提資。

圖5 螺桿穿現澆墻進行模板加固示意圖（方案二）

集成式全鋼爬架結合組合鋁合金模板，屬于現階段裝配式高層住宅類項目最佳匹配方案，除其自身符合裝配式的綠色建造理念外，還可以最大限度地提高施工速度、減少后續修補工作量。若采用集成式全鋼爬架，其深化設計需與預制構件深化、鋁模深化同步穿插進行，做好鋁模深化、預制構件深化的提資工作。

三角外掛架是基于裝配式建筑衍生出的一種新型架體結構，可在預制墻吊裝前直接安裝在預制墻上，隨預制墻吊裝同步到位，架體搭設不占用單獨工期，單片組裝，高效便捷，一般采取兩層架體循環周轉即可滿足現場作業防護需要，但其主要使用與外墻全裝配的單體項目，受限于目前裝配式發展現狀，尚難以大范圍推廣應用。

2.3 塔式起重機方案

傳統住宅類項目建設過程，塔式起重機（以下簡稱塔吊）吊運最多且最重的材料為鋼筋，一般每捆重量為2t左右，塔吊有效覆蓋范圍內絕大多數區域均可滿足該要求，布置需要考慮的核心要素為道路、料場、作業面全覆蓋（該全覆蓋指的是作業半徑全覆蓋，即“只要塔吊夠得著即可”），結合工程造價考慮，對于相鄰單體距離較近且單體標準層建筑面積小，或者工期相對寬松的項目，一般可考慮1臺塔吊覆蓋兩棟單體，不需要過多地考慮塔吊吊重。

裝配式住宅類工程（也包括常規的鋼筋混凝土剪力墻結構的高層公寓、寫字樓、酒店等）與傳統項目建設塔吊方案最大的區別在于要求塔吊有效吊重全覆蓋（該全覆蓋指的是“不僅要夠得到，還要吊的動”），主要原因為預制構件一般較重，單塊重量動輒3t～5t以上，因此，塔吊選型及布置方案主要需額外考慮以下內容：

（1）結合塔吊“距離越遠、吊重越小”的原理，對于中軸線對稱或某一方向跨度較大的建筑，塔吊宜位于中軸線上，便于最大化利用塔吊吊重，如圖7所示。

圖7 某單體塔吊布置及預制構件分布圖

（2）塔吊布置需保證有效吊重全覆蓋塔吊吊重驗算一般至少選取離塔吊最遠及單塊構件自重最大兩處進行，根據需要還可增加次重構件及對吊重有懷疑的部位構件進行驗算。驗算方法為構件及吊具的總重量乘以富余系數，得出該部位構件的需求起重量，然后查塔吊說明書得出塔吊在該部位的起重性能（查詢起重性能時還需注意倍率選擇）進行比較，確保所有部位塔吊有效吊重大于該部位構件的需求起重量，具體驗算如表1所示。

表1 某單體塔吊吊重驗算表

（3）裝配式工程項目施工過程塔吊方案需考慮的因素較傳統純現澆結構更多，也就造成塔吊布置靈活度更低，更容易出現塔吊碰撞、拆除困難等問題，在塔吊布置時需尤為注意。

2.4 預制構件預留、預埋

預制構件的預留預埋主要分為建筑使用功能的預留預埋和施工臨時預留預埋。

（1）使用功能方面，結合裝配式建筑理念和特點，需要在主體設計階段即完成機電、精裝、智能化等各專業設計，所有預留預埋工作在進行預制構件生產時即一次到位，而現階段房產開發項目受“快餐經濟”的影響或多或少均存在一些“邊設計邊施工”的情況，很難在開工之前完成含精裝、智能化等所有專業的設計工作，而且施工過程也會發生不同程度的建筑、結構變更，專業設計滯后以及過程變更對裝配式建筑的發展影響較大，這就對設計的及時性和準確性提出了非常高的要求。

（2）施工臨時預留預埋方面，主要包括為了滿足施工需要而進行的鋁模拉模孔、塔吊附著點位、電梯附著點位、樓層放線孔、泵管洞、傳料孔等內容，要求在構件深化設計階段即同步開展上述措施性施工方案的深化、編制，這對總承包單位管理人員的專業技術水平和管理水平提出了挑戰。一般應對措施就是在總承包單位進場后及時完成鋁合金模板、集成式全鋼爬架等分包分供單位的招標工作，然后安排相關專業的技術人員或深化設計人員提前介入，隨裝配式結構預制構件深化設計同步完成施工措施性技術方案的深化工作。

2.5 預制構件運輸道路、材料堆場

2.5.1 預制構件運輸道路、材料堆場場地要求

預制構件運輸道路分為場外道路和場內道路，場外道路主要指的是市政正式道路，確定運輸路線之前需進行全程實地勘察，摸清運輸道路沿線限載、限寬、限行等政策要求以及早、晚高峰期情況，對照復核項目預制構件拆分尺寸及運輸裝車方式，便于施工部署時運輸時耗的考慮；場內道路主要指的是施工現場臨時施工道路，要求道路寬度不小于4m，轉彎半徑不小于15m，盡可能設置場內環形道路，不具備條件時應在道路盡頭設置不小于18m×18m回轉場地。

預制構件堆場需進行平整硬化處理，場地堅實可靠，設置排水措施，構件分配分垛碼放，并設排水措施，分區之間設置吊裝作業人員通道。

2.5.2 道路、堆場區域車庫頂板承載力

構件運輸道路及堆場的地面荷載均較大，在進行該方案編制的時候需重點關注。

以預制墻厚200mm、長2000mm、高3000mm為例，如圖8所示，計算如下：

圖8 典型預制墻插放式構件堆場布置圖

構件堆場面積S=3m×（2m+0.2m）=6.6m2；

構件總重G1=7×0.2m×2m×3m×25kN/m3=210kN；

構件堆放架自重取G2=10kN；

典型構件堆場總荷載G=G1+G2=220kN；

均布荷載Q=220kN/6.6m2=33.33kN/m2；

預制構件運輸車滿載重量可達55t，構件堆場荷載也可達33kN/m2，遠超一般車庫頂板設計荷載工況，因此，施工部署時應盡量避免直接將構件堆場及運輸道路設置在車庫頂板上。必要時，也可做如下考慮：

（1）若地庫范圍外無法形成環形道路，為考慮場內道路運輸需要，可優先將滿載重車道路設置在地庫頂板外，材料卸車后空車自地庫頂板退出。

（2）預制構件堆場盡量設置在主樓周邊地庫頂板范圍以外，根據現場施工部署以及供貨計劃需要，對于工期相對寬松、預制構件生產單位與施工現場距離較近且配合較好的項目，在做好充分調研評估的基礎上，也可采取隨車輛運輸直接吊裝的方案，現場不設構件堆場或少量設置中轉場地。

（3）根據現場條件，必須要在地庫頂板設置行車道路及構件堆場時，應盡量設置在消防車道及消防登高場地區域，同時，在支模架搭設時考慮該荷載，混凝土澆筑完成后將支模架做頂撐架使用，保留至單體封頂取消該道路或堆場后拆除。

2.5.3 道路、堆場位置塔吊起重量分析

場內運輸道路及預制構件堆場位置的選擇也需要考慮塔吊吊重，從施工成本控制角度出發，一般塔吊方案需充分利用其起重性能，滿足所有構件在該部位可以有效吊裝即可，不強求塔吊覆蓋范圍內均可以起吊該單體平面最重的構件，如本文“2.3塔式起重機方案”所述實例，最重構件需要塔吊在18.61m位置有效起重量滿足6.63t即可，但若預場內運輸道路、制構件堆場與塔吊安裝位置距離超過18.61m，就存在無法滿足現場正常吊裝施工的問題。

2.6 混凝土布料

前文所述，鋁模+爬架是現階段裝配式住宅類工程項目建設的最佳組合，而鋁合金模板的架體支撐形式一般為獨立支撐，其豎向承載力有余而水平剛度不足，這也就導致了傳統設置在樓板板面的布料機難以滿足此類項目施工需要，除鋁模外，疊合板的應用也存在容易因布料機震動造成疊合層開裂的問題。由此衍生的電梯井道內爬式布料機，完美解決了此類問題，內爬式布料機主要分為手動和自動兩種，前者結構形式簡單，主要由坐落在N-2層（假設施工層為N層）的支腿、著力于N-1層墻面的內撐、布料機機架以及布料桿組成，所有荷載均傳遞至底部已澆筑完成且具備一定強度的主體結構上，第N層施工完成后采用塔吊輔助提升至N+1層，最大限度地降低了對作業層的影響，降低了安全風險并提高了工程質量；后者所述的自動內爬式布料機，其工作原理與手動款類似，但在其中增加了自動液壓頂升機構、布料桿旋轉機構等，可以實現不借助外力進行全自動爬升，采用遙控設備進行混凝土的自動化布料。隨著裝配式技術的推廣應用，該類內爬式布料機也必將占據越來越大的市場份額。

3 結語

我國建筑工業化尚處于發展階段，配套的設計、生產、施工技術還不完善，本文針對裝配式住宅類工程建設措施類技術方案進行研究，從施工角度出發進行復盤總結，對后續相關管理人員提供一些建議。本文僅就鋼筋混凝土裝配式住宅類工程進行研究，研究范圍及深度均有欠缺，后續還需要在框架結構等領域以及深化設計、施工部署等方面進行研究。