裝配式混凝土結構施工關鍵技術

顧林華

（中鐵建工集團有限公司，北京 100160）

1 裝配式混凝土結構施工技術的優越性

1.1 整體性能優良

相比于早期建筑的混凝土結構，裝配式混凝土結構的各項性能均得到一定幅度的提升，包括抗震性能、耗能性能、局部抗壓強度、變形恢復能力等，在使用期間受到自身老化、外力碰撞等因素影響，或是出現地震等不可抗力時，裝配式建筑結構的受損程度較為輕微，不易出現結構坍塌、大面積開裂等質量問題。同時，得益于新型保溫材料的大量使用，裝配式混凝土結構還有著極為優異的保溫隔熱和密封性能，室外環境溫度不會對室內溫度造成影響影響，在使用期間取得“冬暖夏涼”的效果，營造更為舒適、健康的建筑空間環境[1]。

1.2 縮短工期

在裝配式混凝土結構施工期間，提前將混凝土結構拆分為若干PC 構件，制定PC 構件設計方案，明確配筋率、長度尺寸、厚度、造型等參數，將設計方案提交至工廠，采取工業化方式在車間內批量化生產PC 構件，再將PC 構件運輸至工程現場進行拼裝。如此，施工人員僅需開展構件堆放、吊裝、拼裝、現場連接等數道工序，以及少量的混凝土現澆等現場作業，即可完成裝配式混凝土結構施工。同時，還可以在現場同步開展多道工序作業，如同步開展飄窗安裝和外墻安裝作業，或是同步開展結構裝飾層與保溫層作業，這是傳統建造方式所無法做到的，將進一步縮短工期時間。

2 裝配式混凝土結構的施工關鍵技術及操作要點

2.1 預制混凝土構件生產技術

預制混凝土構件生產環節，依次開展數控劃線、邊模放置、脫模劑噴涂、鋼筋置放、混凝土布料振搗、刮平抹光、拉毛養護與模板拆除作業，重點控制模具放置、預埋件和鋼筋安放、混凝土布料振搗、養護脫模幾道步驟。其中，在模具放置步驟，提前對所使用模具的規格尺寸進行檢查，要求模具的長、高、對角線長度等尺寸的誤差值不超過2mm，并對模具安裝位置、垂直度和水準度進行檢查，確定無誤后，再進入下道工序。在預埋件和鋼筋安放步驟，按照圖紙準確測量預埋件位置，使用定位架或是螺栓等配件進行糾偏調整，確定后放置預埋件和鋼筋并進行固定處理，如果混凝土構件和預埋件的線膨脹系數存在明顯差值，需要優先在可承受較大荷載部位放置預埋件，避免在后續形成過大溫度應力。在混凝土布料振搗步驟，綜合分析構件造型尺寸、現場吊裝要求等因素，選擇恰當的混凝土澆筑形式，常見形式包括橫向澆筑、平躺澆筑以及豎向澆筑，保持振搗棒與模板、預埋件的安全間距，通過傳感器持續監測布料振搗情況。而在脫模養護步驟，在布料振搗完畢后，將模具以及PC 構件放置在高溫蒸汽環境當中，將溫度控制在45~55℃，靜置2h 后完成預養護作業，進入養護環節，始終維持混凝土構件表面濕潤狀態，在到達養護時間、試件強度達標后，拆除模具，檢查混凝土表面觀感質量，對缺陷破損部位進行修補處理[2]。

2.2 預制構件吊裝技術

在預制構件吊裝環節，施工人員按照設計圖紙、方案內容及相關規范要求，對所吊裝PC 構件的抗裂強度、邊緣部位混凝土壓應力等參數進行驗算，在其基礎上制定吊裝方案，合理選擇吊點位置、數量及吊裝方式。例如，從吊點布置角度來看，對于受彎構件，優先在彎矩相對最小部位設定吊點，可采取四點起吊或是雙點起吊方法，對于小體型PC 構件，采取單點起吊方法即可。而從吊裝方式角度來看，主要方式包括翻轉、平吊以及直吊3 種，平吊方式最為常見，適用于墻板、柱等構件[3]。隨后，開展試吊作業，按照預定吊裝方案，將PC 構件起吊至地面上方0.5m 處，觀察構件是否存在傾斜失穩、過幅晃動、脫落、開裂等問題，根據試吊情況來調整吊裝方案內容。最后，嚴格控制吊裝過程，根據現場情況規劃吊裝線路，清理沿線障礙物與遮擋物，重點控制吊裝速度，保持勻速狀態。

此外，不同種類PC 構件的吊裝方法存在差別，要求施工人員全面掌握各類構件的吊裝操作要點。例如，在起吊預制墻板時，提前清理墻體基礎面上的灰塵污漬，按照圖紙測放外墻定位線與安裝控制線，在頂部安裝插筋鋼板定位器，對外露鋼筋的外露長度、中心處位置偏差、頂點標高進行測量校正，要求外露長度偏差不得超過15mm。隨后，在起吊點設置吊環，在吊環內穿過鋼絲繩，將預制墻板起吊至地面上方0.5m 處，確定無誤后保持勻速狀態起吊，直至起吊至臨近樓面0.5m處，由施工人員受扶墻板進行降落引導，保持墻底鋼筋套筒和樓面層預留鋼筋的對準狀態，緩慢將墻板下放[4]。

2.3 預制構件安裝技術

2.3.1 預制柱

在預制柱安裝環節，一般情況下，采取連接預制柱和預留伸出鋼筋、現澆混凝土加以覆蓋的安裝方法，以此來改善結構整體性與提高連接強度，但需要重點控制垂直度調整、剪力鍵設置、縱筋連接、混凝土后澆步驟的施工質量。其中，在垂直度調整步驟，施工人員在預制柱端部放置型鋼連接件，在承臺和預制柱間隔部位放置螺栓組件，由型鋼連接件改善連接效果，由螺栓組件來調節預制柱垂直度。在剪力鍵設置步驟，在預制柱底部設置采取相互嵌套構造形式的剪力鍵，將端部傾角控制在30°以內，將高度控制在30mm 內，起到強化構件抗剪能力的作用。在縱筋連接步驟，可采取焊接連接或是機械連接方式，以焊接方式為例，提前清理縱筋表面灰塵污漬和殘留銹跡，參照圖紙核對預留孔位置、縱筋數量，確定無誤后，開展焊接作業，在焊后檢查焊縫質量，對夾渣、氣孔等缺陷部位進行補焊處理。而在混凝土后澆步驟，一般情況下，采取套筒灌漿方式即可，在縱筋連接后，對接縫部位界面進行鑿毛處理，開展混凝土澆筑、振搗作業，在表面無氣泡持續冒出后進行養護。

2.3.2 預制梁

依次開展梁身柱身彈線、接口表面處理、預制梁吊裝固定、梁體校正、永久固定作業。一方面，為預防梁體開裂問題出現，需要額外使用型鋼進行輔助連接，以及改善構件受力性能。另一方面，在構件兩端布設鋼筋鋼板來改善受剪受彎性能，對大跨度預制梁進行預應力處理，以及在預留后澆部位現澆混凝土。

2.3.3 預制板

提前按照圖紙對預制板構件的編號、類型與規格尺寸進行核對，考慮到多數預制板厚度較薄，在承受集中荷載時有可能出現變形破損問題，施工人員應在承重墻表面鋪設厚度在15mm 左右的砂漿層，用于減小構件在吊裝、安裝期間實際承受的拉應力。隨后，待預制板吊裝就位時，在指定部位放置附加鋼筋和埋設水電管線，對預制板采取水平連接方式進行連接，現澆混凝土。最后，如果在預制板連接期間在接縫部位出現開裂問題，可以采取使用大尺寸預制板重新安裝、增大預制板接觸面積、使用鍵槽形式取代垂直板邊緣的處理措施[5]。

2.3.4 預制墻體

依次開展插筋調整、構件起吊就位、斜支撐安裝和墻板精調作業。其中，在插筋調整步驟，為改善構件連接效果，在下層混凝土現澆前，施工人員使用限位框對插筋加以限位處理，對位置偏差超標的插筋加以矯正處理，如果在混凝土澆筑后仍舊存在插筋偏位問題，可選擇開鑿混凝土、調整插筋與補澆混凝土。在斜支撐安裝步驟，提前在預制墻安裝面設置斜支撐，一般情況下，在各處安裝面設置3 個及以上斜支撐，將斜支撐和水平向夾角控制在60°以內。

2.3.5 預制樓梯

在預制樓梯安裝環節，依次開展構件吊裝就位、鋼筋對位、樓梯精調、節點連接預留洞口填充作業，重點控制節點連接步驟。一般情況下，常用連接方式包括焊接連接、現澆連接兩種，在采取螺栓連接方式時，可以更好的控制殘余應力，但會對結構抗震性能造成一定程度的影響，適用于抗震要求寬泛的裝配式建筑，要求施工人員在焊后檢查是否存在質量缺陷或是焊縫脆性破壞問題，采取相應處理措施。而在采取現澆連接方式時，優先使用補償收縮混凝土，要求節點處混凝土強度稍高于構件混凝土強度。

3 裝配式混凝土結構施工技術的典型問題及應用策略

3.1 工藝過程控制

在裝配式混凝土結構施工期間，施工質量將受到機具設備、材料性能、人為操作等多方面因素影響。因此，要求施工人員嚴格把控工藝過程，了解主要的質量影響因素，著手解決已出現的質量問題。例如，在墻體連接環節，連接效果主要受到墻板轉換層鋼筋定位控制、灌漿飽滿性、夾心保溫外墻板封倉工藝三項因素影響，如果存在現澆層鋼筋外露長度不達標、封倉環節現場氣溫低于5℃且未使用低溫封倉砂漿、封倉珍珠棉表面平整度不達標、使用不飽滿砂漿等情況，將由此引發預制墻板錯位、夾心墻板漏空、局部漏漿或出漿口全部出漿等一系列問題出現，無法取得預期的結構連接效果。針對這類問題，需要提前對鋼筋外露長度進行檢查并采取保護措施，及時校正偏位鋼筋與彎折傾斜鋼筋，在現場氣溫低于5℃和高于5℃時分別使用低溫封倉砂漿與常溫封倉砂漿，全面檢查封倉砂漿的抗壓強度與擴展度，對表面平整度的封倉珍珠棉進行加厚處理，在砂漿攪拌后與使用前重復檢查砂漿流動度[6]。

3.2 做好成品保護工作

在裝配式混凝土結構施工期間，由于不當操作行為和遭受外力碰撞，部分現場堆放和已安裝的PC 構件均存在程度不一的破損問題，對構件性能與建筑結構性能均造成明顯影響，存在質量安全隱患，由此引發結構開裂、內置鋼筋銹蝕、滲漏水等一系列問題出現。因此，施工單位必須做好成品保護措施。例如，在預制構件運輸環節，將構件在車廂內固定放置，保持相鄰構件適當間隔距離，在構件底部放置柔性墊片，在車廂表面鋪設橡膠或其他材質的緩沖材料，避免相鄰構件受車輛顛簸影響出現小幅度晃動、相互碰撞造成開裂破損。同時，在運輸超高、造型特殊或是超寬預制構件時，必須使用對應型號運輸車輛，以及采取專項的運輸成品保護措施，如定制符合構件造型尺寸的堆放貨架。在預制構件堆放環節，在現場放置專用支架與鋪設墊塊，將預制墻板、預制掛板等類型構件進行直立堆放，將預制樓板和預制空調板等構件進行平行堆放，要求構件疊放層數最多不得超過6 層，并對預制構件門窗洞口處及薄弱部位采取臨時加固措施，對外露鋼筋采取防彎折措施，對外露連接件采取防腐防銹措施，并在堆放期間定期檢查構件是否破損、鋼筋與連接件是否彎折生銹[7]。而在構件吊運安裝完畢后，定期清理構件表面灰塵污漬與雜物，在樓梯踏步口等部位覆蓋木條，在墻體門窗框處布置槽型母框，在構件外表面裸露管線盒處貼膜保護，在后澆混凝土強度低于1.2MPa 不得在表面通行人員、設備，施工人員未經允許禁止對構件開展切割開洞作業。

3.3 推廣綠色施工技術

現階段，在部分裝配式建筑工程中，普遍存在缺乏綠色施工意識的問題，僅采取預制構件生產、構件運輸堆放、構件吊裝、構件吊裝等少數幾項施工技術，對綠色施工技術缺乏必要重視，資源利用率有待進一步提升，并在施工期間對周邊生態環境造成一定程度影響。為解決這一問題，在裝配式混凝土結構施工期間，需要應用到綠色施工技術，包括節能技術、節水技術、環境保護技術等。其中，節能技術表現為設備節電與照明節電，設備節電是優先使用低能耗的新型機具設備，如變頻塔吊取代普通塔吊，照明節電是減少夜間施工時間或取消施工來減少照明能耗，這也是滿足高精確構件吊裝作業要求的主要措施。節水技術表現為對生產用水的重復利用，在工程現場修筑過濾池等設施與鋪設集水管，將養護水等生產用水進行收集、凈化、過濾、吸附等一系列處理，恢復水體潔凈狀態，將其用于養護水、設備沖洗用水、綠化用水等用途。環境保護技術表現為噪音控制、揚塵控制、建筑垃圾處理、使用新型綠色建材等方面，以揚塵控制為例，在工程現場搭建多道噴淋系統，在預制構件運輸入場、構件吊裝等環節，反復沖洗運輸車輛輪胎、貨箱上附著的灰塵，并由塔吊旋轉臂上安裝的噴淋系統向外噴淋形成均勻水幕，以此來消除現場作業揚塵。

4 結語

綜上所述，在全新行業背景下，如何有效把控混凝土結構施工質量，持續提高現場操作水平，已成為推動裝配式建筑高速發展的關鍵。建筑企業必須對裝配式混凝土結構施工技術予以高度重視，明確技術應用價值，嚴格控制構件生產、構件運輸、構件堆放、構件吊裝和構件安裝環節的操作質量，積極落實工藝過程控制、成品保護、推廣綠色施工技術3 項策略，為裝配式建筑的推廣奠定基礎。