高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工問題與技術(shù)要點(diǎn)

李翠（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京分院，江蘇南京 210000）

城市化進(jìn)程的加快使城市用地價(jià)格不斷上漲，房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)在國民經(jīng)濟(jì)占比也持續(xù)上升，其中高層建筑的貢獻(xiàn)率已達(dá)到了30%左右，已逐漸成為建筑項(xiàng)目的主體。傳統(tǒng)高層建筑施工耗能大、周期長、成本投入高、污染嚴(yán)重。在現(xiàn)階段持續(xù)推進(jìn)綠色建筑的背景下，高層建筑施工加強(qiáng)新技術(shù)應(yīng)用，做好提質(zhì)增效與節(jié)能減排已成為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。在高層建筑中，裝配式混凝土施工可滿足節(jié)能環(huán)保要求，并具有施工效率高、質(zhì)量優(yōu)等優(yōu)勢，是目前重點(diǎn)推廣的建筑結(jié)構(gòu)體系，不僅能實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)綠色施工，也提升了部分預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)度與安全度，優(yōu)化了傳統(tǒng)建筑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)工業(yè)化發(fā)展的目標(biāo)。

1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是在施工現(xiàn)場對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行拼裝、節(jié)點(diǎn)連接與現(xiàn)澆。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)可分為全裝配式與半裝配式，前者是所有構(gòu)件均在工廠內(nèi)制作加工后將其運(yùn)送至現(xiàn)場配裝，后者則是部分構(gòu)件在工廠加工，其他在現(xiàn)場進(jìn)行澆筑[1]。高層建筑裝配式混凝土的應(yīng)用形式如表1所示。在具體應(yīng)用中，預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)度與施工精度更高，墻、柱、板、梁均是在工廠制作加工的，規(guī)格統(tǒng)一，保證了預(yù)制構(gòu)件制作的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)精度也得到了提升。此外，預(yù)制構(gòu)件是在工廠流水化制作而成的，其產(chǎn)生的建筑垃圾較少，提高了資源利用率，減少了對周圍環(huán)境的破壞。

表1 高層建筑裝配式混凝土應(yīng)用

2 高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工問題

高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工目前存在部分問題：①施工前不能全面掌握高層建筑實(shí)際情況，導(dǎo)致施工設(shè)計(jì)與順序出現(xiàn)問題，尤其在施工開始前，對大量構(gòu)件處理的難度較大，極易影響后續(xù)施工效率與質(zhì)量；②吊裝設(shè)備有著嚴(yán)格要求，在施工過程中，因構(gòu)件類型較多，所以應(yīng)根據(jù)構(gòu)件性質(zhì)與安裝數(shù)據(jù)合理選擇吊裝設(shè)備[2]；③施工工序的銜接與順序是保證高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工穩(wěn)定的前提，在實(shí)際施工過程中，因工作量較大，且構(gòu)件類型繁多，極易在不同施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)順序不當(dāng)?shù)膯栴}，進(jìn)而影響整體進(jìn)度。

3 高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 預(yù)制墻板安裝

安裝預(yù)制墻板時(shí)應(yīng)注意布置吊裝點(diǎn)、預(yù)制構(gòu)件起吊下落、構(gòu)件安裝調(diào)整等要點(diǎn)。圖1為某建筑工程的預(yù)制墻板。

圖1 預(yù)制墻板

3.1.1布置吊裝點(diǎn)

安裝預(yù)制墻板之前，要對其質(zhì)量與尺寸深入檢查，待檢驗(yàn)合格后，在構(gòu)件上尋找合適吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝。由于預(yù)制墻板的尺寸普遍較大，所以吊裝時(shí)不排除出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，需要進(jìn)行多點(diǎn)吊裝，施工人員也要利用鋼梁平衡吊運(yùn)技術(shù)，防止吊裝點(diǎn)超出極限，從而降低因掉落部件而出現(xiàn)安全事故的概率。

3.1.2預(yù)制構(gòu)件起吊下落

預(yù)制墻板起吊時(shí)，構(gòu)件要保持受力平衡，否則既會損害構(gòu)件吊裝質(zhì)量，也會威脅人員安全。所以，施工人員務(wù)必要掌握預(yù)制墻板的規(guī)格與尺寸，根據(jù)圖紙確定吊裝位置，將構(gòu)件運(yùn)輸至吊裝區(qū)域后進(jìn)行吊升。吊升預(yù)制墻板要全程保持穩(wěn)定，待到與地面0.5m時(shí)停止，仔細(xì)檢查構(gòu)件與安裝部位是否齊整，符合要求后方可下落，距地面3cm時(shí)二次調(diào)整，使其與控制線對齊后再落地，隨后再進(jìn)行其他后續(xù)安裝。

3.1.3構(gòu)件安裝調(diào)整

通過斜支撐對預(yù)制墻板進(jìn)行校正調(diào)節(jié)，將支撐托板安裝于地面預(yù)埋件上，并將斜支撐與墻體對接。如果要校正垂直方向，可調(diào)整斜支撐的尺寸，為墻體垂直度滿足施工需求奠定基礎(chǔ)。待安裝調(diào)整結(jié)束后，對預(yù)制墻板之間的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行澆筑，這樣可有效提高墻體的完整性與硬度[3]。在混凝土澆筑過程中，應(yīng)在構(gòu)件表面噴灑水分，使其表面濕潤，這樣能使構(gòu)件與混凝土間的連接更為緊密，若澆筑部位有合模需求，可采用套筒灌漿，并在灌漿后2h～3h對預(yù)制墻板采取相應(yīng)保護(hù)措施，避免因其他工序產(chǎn)生的震動導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，從而對墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.2 預(yù)制柱安裝

用魚線拉出縱橫結(jié)構(gòu)邊線，確定柱參照邊線。根據(jù)鋼筋分布，用直徑4mm的鋼筋制作網(wǎng)箍，現(xiàn)澆環(huán)節(jié)將其埋于混凝土之中，確定鋼筋位置后使用定位套筒進(jìn)行固定。臨時(shí)固定可使用可伸縮斜支撐，其結(jié)構(gòu)為螺桿、底座及旋轉(zhuǎn)把手。預(yù)留M22套筒，安裝斜支撐時(shí)再鎖M22螺栓與預(yù)制柱進(jìn)行固定。圖2為斜支撐套筒留置情況，調(diào)整時(shí)旋轉(zhuǎn)斜支撐把手，直到垂直度與標(biāo)準(zhǔn)符合后再加固。

圖2 斜支撐套筒留置

3.3 預(yù)制梁安裝

安裝預(yù)制梁前要檢查主次梁方向與上層主筋，避免因方向錯(cuò)誤而重新吊裝。①如圖3所示，主梁安裝前在地面先安裝牽引繩與母索，隨后起吊安裝[4]；②根據(jù)剪力墻梁位線確定主梁位置，誤差小于5mm，按照編號逐步安裝；③主梁安裝完成后，對斜支撐合理調(diào)整，使柱頂高出一致，隨后再安裝次梁，在主梁側(cè)位開設(shè)凹槽，并將次梁搭在凹槽上；④主梁吊裝后用模板交接封模，并選用砂漿填封，待凝固后拆模。

圖3 預(yù)制梁吊裝

3.4 預(yù)制外墻施工

高層建筑施工受高度影響較大，施工人員應(yīng)合理利用預(yù)制外墻技術(shù)，關(guān)注外墻銜接處理，確保施工效率。可采用水準(zhǔn)儀測量預(yù)制外墻落位放置墊片標(biāo)高，準(zhǔn)確計(jì)算落位均值。計(jì)算時(shí)可假設(shè)各點(diǎn)標(biāo)高為x，均標(biāo)高為y，記錄所獲數(shù)據(jù)，待預(yù)制外墻進(jìn)場后驗(yàn)收，隨后獲取墊片位置的內(nèi)葉墻高度z，若按層高2800mm計(jì)算，可獲取放置墊片的高度為d，假設(shè)預(yù)制外墻墊片標(biāo)高x=2740mm，樓層均標(biāo)高y=2745mm，外墻墊鐵部位內(nèi)葉強(qiáng)高度z=2644mm，對墊片高度d進(jìn)行計(jì)算：

3.5 預(yù)制樓梯板安裝

安裝預(yù)制樓梯板較多使用扁擔(dān)梁，防止在吊運(yùn)途中因不穩(wěn)定損壞構(gòu)件。①施工人員在預(yù)制樓梯板就位后應(yīng)及時(shí)測量與調(diào)整，確定其準(zhǔn)確位置；②調(diào)整支撐桿使其能全部受力，可用螺栓或焊接固定接頭，并進(jìn)行后續(xù)澆筑工作；③架設(shè)臨時(shí)護(hù)欄，滿足相關(guān)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。由于精度要求上下層樓梯邊線誤差應(yīng)低于3mm，因此可采用吊垂線施工（如圖4所示）。

圖4 預(yù)制樓梯板安裝

3.6 預(yù)制疊合板安裝

自平衡吊架能夠避免吊運(yùn)構(gòu)件損壞問題，因疊合板構(gòu)件邊長普遍大于2.5m，所以自平衡吊架為6點(diǎn)起吊。吊架由槽鋼焊接而成；鋼纜繩采用荷載30kN的鍍鋅鋼絲繩材料，具體規(guī)格為6股、每股38根，直徑13mm；滑輪采用起重2.5t的吊鉤型開口式單車滑輪；吊點(diǎn)設(shè)置6個(gè)，材料為Q235C普通碳素鋼，鋼板高24mm，吊點(diǎn)寬90mm，高120mm。隨后進(jìn)行自平衡吊架受力計(jì)算，測算鋼絲繩受力情況，鋼絲繩破斷拉力公式可表示為：

Fg破斷是指鋼絲繩最小破斷拉力；K′是指鋼絲繩最小破斷拉力系數(shù)，此次取值0.317；D是指鋼絲繩直徑，此次取值13mm；RO是指鋼絲繩抗拉強(qiáng)度，此次取值1670MPa，根據(jù)公式計(jì)算后可知Fg破斷=89.5kN。鋼絲繩允許拉力可用公式表示為：

[Fg]是指鋼絲繩允許拉力；a是指折減系數(shù)，鋼絲繩規(guī)格6×38時(shí)取值0.79；k是指安全系數(shù)，滑車時(shí)取值4.3，根據(jù)公式計(jì)算后可知[Fg]=16.4kN。如上文所述，吊架荷載為2.5t，6個(gè)平衡吊點(diǎn)，在最不利的情況下僅有3個(gè)吊點(diǎn)受力，吊點(diǎn)受力均值為2.5×10/3≈8.3kN，鋼絲繩允許拉力16.4kN＞8.3kN，可滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。

自平衡吊架吊運(yùn)時(shí)疊合板受力均勻，并具有定位準(zhǔn)確的優(yōu)勢。①搭接邊進(jìn)入疊合梁距離應(yīng)高于16mm，疊合板間的拼縫要對齊；②復(fù)核疊合板的安裝位置、標(biāo)高與垂直情況，準(zhǔn)確控制誤差；③接縫控制小于6mm，使用9mm填縫條填充縫隙后再用高強(qiáng)度砂漿填充，避免面層混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)漏漿問題；④安裝后根據(jù)圖紙放置附加筋并埋設(shè)管線，隨后開始澆筑混凝土。

3.7 混凝土調(diào)配

3.7.1優(yōu)化原材料選擇

在選用水泥時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮水化熱的影響，所以此時(shí)不會考慮快硬水泥。制作強(qiáng)度大于C60的混凝土一般會選用大于P32.5的水泥。在選用骨料方面，無論骨料粗細(xì)程度如何，都要先確保骨料的潔凈[5]。中粗河砂是最優(yōu)選的細(xì)骨料，細(xì)度模數(shù)約為3.4；若是粗骨料，那么小粒度骨料則為最優(yōu)選，例如粒徑小于20mm的粗骨料。其材質(zhì)一般均為硬質(zhì)石灰?guī)r（σbc＞100MPa,且＜120MPa）或花崗巖（σbc＞150MPa,且＜140MPa）。由于細(xì)礦渣能夠發(fā)揮微集料效應(yīng)，所以在一定程度上可減少沁水性帶來的影響，尤其對于泵送混凝土來說，有助于優(yōu)化可泵性，防止管道堵塞，提升了泵機(jī)的使用壽命。除此之外，在施工時(shí)使用非引氣型減水劑可使混凝土的流動性增強(qiáng)，這樣也就間接強(qiáng)化了混凝土的強(qiáng)度。

3.7.2科學(xué)確定配比

優(yōu)選原材料雖然為高強(qiáng)度混凝土獲取提供了物質(zhì)條件，但也要基于科學(xué)合理地確定混凝土配比，這對確保高強(qiáng)度混凝土構(gòu)件質(zhì)量、滿足高層建筑工程需要具有重要意義。在此方面應(yīng)注意：①應(yīng)以建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)與拌合物工作要求為依據(jù)，對施工溫度、運(yùn)輸?shù)惹闆r充分考量，以此對高強(qiáng)度混凝土配比進(jìn)行合理配置與驗(yàn)證；②立足試驗(yàn)確保砂量準(zhǔn)確，含砂率保持在30%～35%之間，而在采用泵送技術(shù)時(shí)，含砂率應(yīng)高于35%，但也要小于45%；③水膠比要適量，具體保持在0.27～0.39之間[6]；④水泥用量應(yīng)重點(diǎn)把控，過多就易出現(xiàn)水化熱時(shí)收縮量過高的問題，過少則會導(dǎo)致膠結(jié)料比重過低。一般而言，高強(qiáng)度混凝土中的水泥含量要小于550kg/m3，而礦摻和物應(yīng)保持在600kg/m3以內(nèi)；⑤在確定高強(qiáng)度混凝土配比后，還要經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，確保配比具有適用性，并且試驗(yàn)均值也不能低于配置強(qiáng)度，由此為其穩(wěn)定性提供保障。

4 結(jié)語

綜上所述，充分應(yīng)用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，能夠從整體上提升高層建筑施工效率，對提高高層建筑水平具有積極意義。為真正發(fā)揮裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)對施工環(huán)節(jié)的問題與要點(diǎn)全面掌握。同時(shí)，應(yīng)從工序環(huán)節(jié)出發(fā)，不斷完善質(zhì)量管控工作，這對提升高層建筑標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)而言意義重大。