裝配式混凝土建筑施工影響因素與質(zhì)量成本控制研究

尹曉斌 章丘市城建建筑安裝有限公司

裝配化施工工藝最早出現(xiàn)在1964 年的日本，在經(jīng)過數(shù)十年的快速發(fā)展后，已經(jīng)成為建筑工程領(lǐng)域中的常見技術(shù)，與傳統(tǒng)施工技術(shù)方案相比，裝配式建筑具有施工質(zhì)量可控、性能良好、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，符合未來建筑行業(yè)發(fā)展的要求。因此，從長遠(yuǎn)角度可以認(rèn)為，裝配式施工技術(shù)的出現(xiàn)有效促進(jìn)了整個建筑行業(yè)的發(fā)展變革，值得關(guān)注。

一、裝配式混凝土建筑的施工優(yōu)勢

（一）節(jié)約施工成本

裝配式建筑所應(yīng)用的施工技術(shù)有著較為關(guān)鍵的作用，其最為主要的優(yōu)勢和特點(diǎn)就是可以降低施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的資源浪費(fèi)情況，能夠節(jié)約大量的成本和資金。借助此種方式的充分運(yùn)用，防止以往施工方式產(chǎn)生的較多浪費(fèi)，同時還可以為建筑公司創(chuàng)造越來越多的經(jīng)濟(jì)效益。裝配式混凝土建筑可以根據(jù)整個建筑物的具體情況，對預(yù)制構(gòu)件做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，減少資料的浪費(fèi)概率。最為關(guān)鍵的是，在對材料進(jìn)行拆除的時候，能夠?qū)⑵浠厥绽茫袑?shí)提高資源的實(shí)際應(yīng)用效果。以往建筑項(xiàng)目所應(yīng)用的管理模式比較粗糙，不能對施工工作和施工人員開展嚴(yán)格的管理，但裝配式建筑卻能夠減少原本的施工難度，促使各項(xiàng)工作便捷順利的開展。

（二）提升質(zhì)量

對于建筑企業(yè)而言，項(xiàng)目質(zhì)量確實(shí)有著較為關(guān)鍵的作用。而和以往的建筑項(xiàng)目進(jìn)行對比，裝配式建筑則有著施工流程較為簡單的特點(diǎn)，因?yàn)樵趯︻A(yù)制構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，要意識到組裝工作的重要性，在開展施工工作的時候，建筑企業(yè)還應(yīng)該優(yōu)化相關(guān)的設(shè)施設(shè)備，對施工材料或者是工作人員進(jìn)行有效的管理，防止外部因素和人為因素的出現(xiàn)對建筑質(zhì)量造成不良影響。

二、裝配式混凝土建筑實(shí)踐中出現(xiàn)的問題及隱患

（1）節(jié)點(diǎn)連接引發(fā)質(zhì)量問題。混凝土材料從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過程不可逆轉(zhuǎn)，不同于現(xiàn)澆技術(shù)能將各部分構(gòu)件澆筑成一個整體，預(yù)制裝配式建筑整體性通常較差，尤其節(jié)點(diǎn)連接部位薄弱，所以對其施工專業(yè)度要求較高，但目前檢測手段有限，現(xiàn)場處理不當(dāng)極易造成連接部位不可靠，埋下抗震抗?jié)B方面的嚴(yán)重質(zhì)量安全隱患。

（2）前期投入高，成本難控制。裝配式混凝土建筑的理論成本低于現(xiàn)澆建筑，其特點(diǎn)是在全生命周期的投資額低于現(xiàn)澆建筑，但前期投入資金多。很多開發(fā)企業(yè)更重視短期成本，不愿主動選擇裝配式混凝土建筑。裝配式混凝土建筑以設(shè)計(jì)前置為原則，對前期設(shè)計(jì)要求高，需要建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)單位及施工單位等協(xié)調(diào)配合。若前期設(shè)計(jì)考慮不周，易導(dǎo)致構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)和施工安裝環(huán)節(jié)發(fā)生設(shè)計(jì)與施工上的沖突，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更，造成工程造價大量提升。此外，自動化產(chǎn)業(yè)化程度不夠，構(gòu)件物流運(yùn)輸體系不完善，以及預(yù)制構(gòu)件本身生產(chǎn)費(fèi)用較現(xiàn)澆構(gòu)件高，建筑造價反而難以控制。

三、影響裝配式混凝土建筑質(zhì)量的因素

（一）安裝精度不足

安裝精度不足主要表現(xiàn)在施工現(xiàn)場墻板或?qū)雍习逯g接縫誤差大，高度不一。主要原因有：（1）設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)參差不齊，在設(shè)計(jì)時對拆分的結(jié)構(gòu)考慮不充分，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中產(chǎn)生誤差；（2）裝配式混凝土建筑的預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)過程中，由于質(zhì)量控制不嚴(yán)、生產(chǎn)工藝或機(jī)械設(shè)備等原因，生產(chǎn)出來的尺寸與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的尺寸有偏差；（3）裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件在吊裝時，施工人員經(jīng)驗(yàn)不足，造成安裝的精度不達(dá)標(biāo)；（4）裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件在施工時吊裝的設(shè)備選擇不正確，或者吊裝的設(shè)備長期未修理和維護(hù)；（5）安裝時期天氣的影響也很大，例如大風(fēng)，會造成在吊裝時難以精密控制，進(jìn)而出現(xiàn)偏差。

（二）預(yù)制構(gòu)件損壞

預(yù)制構(gòu)件在施工現(xiàn)場的損壞具體表現(xiàn)為構(gòu)件缺邊、掛角、開裂甚至斷裂。主要原因有：（1）預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)控制不嚴(yán)，質(zhì)量差，出廠時邊角、邊角、裂紋等缺失，進(jìn)場前檢驗(yàn)不合格；（2）預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過程中沒有得到妥善的保護(hù)，如湍流過大，會造成構(gòu)件損壞；（3）施工現(xiàn)場堆放構(gòu)件時，地面未硬化，造成構(gòu)件沉降不均，損壞構(gòu)件；（4）預(yù)制構(gòu)件到達(dá)現(xiàn)場安裝時，現(xiàn)場操作人員施工過程不熟練，存在錯誤和違規(guī)操作，造成構(gòu)件碰撞。

四、裝配式混凝土建筑質(zhì)量管理措施

（一）加強(qiáng)對預(yù)埋構(gòu)件的固定

在對裝配式混凝土建筑項(xiàng)目開展施工的環(huán)節(jié)中，極易產(chǎn)生嚴(yán)重的錯位問題，除了需要在安裝構(gòu)件以前，對其有很大概率會受到影響的部位，做好尺寸和規(guī)格的檢驗(yàn)以外，完成好預(yù)埋構(gòu)件的固定工作，也有著較為關(guān)鍵的作用和良好的效果。對預(yù)埋構(gòu)件實(shí)施有效的固定處理，可以尋找到構(gòu)件所處的具體位置，為其余構(gòu)件的應(yīng)用和安裝鋪墊牢固的基礎(chǔ)，進(jìn)行相應(yīng)的定位處理。保證固定處理的構(gòu)件不會由于后續(xù)階段的施工工作，或者不間斷的振動，而產(chǎn)生嚴(yán)重的錯位情況。這樣就消除了構(gòu)建錯位問題出現(xiàn)的概率，還能夠增強(qiáng)實(shí)際的施工效果和質(zhì)量。最為關(guān)鍵的是，在對構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)和制作的環(huán)節(jié)中，讓構(gòu)件的對位孔徑不斷的擴(kuò)大，就能夠解決鋼筋材料橫截面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過孔洞橫截面面積的問題。所以，擴(kuò)大原本的孔徑，可以讓鋼筋入孔的概率不斷提升，呈現(xiàn)出有效連接的狀態(tài)。但應(yīng)該注意的是，孔徑一定不能超出既定的標(biāo)準(zhǔn)，不然就會出現(xiàn)明顯的縫隙，還會對建筑項(xiàng)目的質(zhì)量造成影響。這就要求工作人員在法律和制度允許的范圍內(nèi)，按照建筑項(xiàng)目的具體情況，確定孔徑的尺寸，以此來保障構(gòu)件加工工作正常的開展，從而保證了建筑項(xiàng)目的質(zhì)量。

（二）加快推動BIM 技術(shù)應(yīng)用

結(jié)合BIM 技術(shù)可更快實(shí)現(xiàn)構(gòu)件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及對建設(shè)全過程的管理。從日本的裝配式建筑發(fā)展史來看，日本在提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)并完成模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化后，簡化了施工操作，所需工作人員和工作量也大量減少，工期縮短，施工質(zhì)量和效率有了大幅提升。借助BIM 建筑信息建模技術(shù)工具，可實(shí)現(xiàn)如下應(yīng)用：在設(shè)計(jì)階段，建立預(yù)制裝配BIM 構(gòu)件庫，通過不斷擴(kuò)大虛擬構(gòu)件的規(guī)格數(shù)量，建成標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件庫；充分利用BIM 技術(shù)的可視化和信息化對建筑模型進(jìn)行科學(xué)拆分，拆分成不同標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件組合形成的建筑模塊，能很好地實(shí)現(xiàn)模塊化；與其他軟件結(jié)合提升功能，例如與Ecotect 軟件結(jié)合分析采光環(huán)境；與CFD 軟件結(jié)合分析模擬建筑周圍風(fēng)環(huán)境；與云端平臺和RFID 技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)信息共享和遠(yuǎn)程指導(dǎo)，提高全過程管理水平；與FM 技術(shù)結(jié)合便于構(gòu)件檢查、維護(hù)。將BIM 技術(shù)靈活應(yīng)用于裝配式建筑的案例越來越多。北京亦莊京東總部二期項(xiàng)目將BIM 與AI、物聯(lián)網(wǎng)等多種先進(jìn)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)建了我國首個5G 智慧工地。其中，BIM 技術(shù)為其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、智能分析、超限報(bào)警等功能性提升提供了有利條件。

（三）完善裝配式混凝土建筑管理體系

完善體系中的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等制度，從根本上去減少裝配式混凝土建筑施工質(zhì)量問題的發(fā)生概率。通過完善后的體系，相關(guān)部門對這一類工程的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督和驗(yàn)收，確保裝配式混凝土建筑工程的質(zhì)量。同時，這些管理體系制度還可以為這些建筑企業(yè)對裝配式混凝土建筑的質(zhì)量管理有指導(dǎo)作用，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)量管理。

（四）加強(qiáng)全過程質(zhì)量管理

對于設(shè)計(jì)工作或者是施工環(huán)節(jié)中存在的質(zhì)量問題，需要通過合理可行的方式，將其徹底的解決，主要包含有以下幾點(diǎn)內(nèi)容：其一，對工作人員進(jìn)行有效的培訓(xùn)，增強(qiáng)他們的業(yè)務(wù)能力和職業(yè)素養(yǎng)，在開展設(shè)計(jì)工作以前，對施工現(xiàn)場做好全方位的勘察，明確建筑項(xiàng)目的施工目標(biāo)，生產(chǎn)出和施工方案有著較高契合度的預(yù)制構(gòu)件，切實(shí)體現(xiàn)出裝配式混凝土建筑具有的性能，能夠提高建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量。其二，在對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行保存和運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)中，應(yīng)該借助更加合理的儲存或者是運(yùn)輸方式，做好充分的應(yīng)用，如此就能夠防止預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸?shù)耐瑫r，因?yàn)槭艿筋嶔ざ霈F(xiàn)碰撞的情況。其三，對各個重要的施工流程開展嚴(yán)格的測量和監(jiān)控，并調(diào)配專業(yè)的管理人員承擔(dān)起監(jiān)管職責(zé)，保障施工環(huán)節(jié)中不會出現(xiàn)任何的問題。只有如此，才可以促使施工工作順利的開展下去，為項(xiàng)目質(zhì)量的提升帶來幫助。

五、裝配式混凝土建筑施工成本較高的原因分析

（一）裝配式混凝土建筑的設(shè)計(jì)要求較高

針對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)安全和施工工藝需求的角度考慮，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)執(zhí)行的技術(shù)規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，比普通的混凝土設(shè)計(jì)要求規(guī)定更細(xì)、等級更高，例如：按抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施；疊合板應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，對板厚、跨度及構(gòu)造措施要求更高；預(yù)埋件和連接件等外露金屬件應(yīng)按不同環(huán)境類別進(jìn)行封閉或防腐、防銹、防火處理，并符合耐久性要求。據(jù)此設(shè)計(jì)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑增加了實(shí)體工程量和施工作業(yè)量，材料、機(jī)械和人工的消耗量必然增加，直接提高了工程造價。此外，設(shè)計(jì)人員在深化設(shè)計(jì)圖紙拆分設(shè)計(jì)時，不合理的吊點(diǎn)設(shè)計(jì)和分割方案將導(dǎo)致構(gòu)件的二次拆分，大幅提高構(gòu)件運(yùn)輸和吊裝難度的同時也增加了運(yùn)輸和施工成本，間接提高了裝配式建筑的造價成本。

（二）構(gòu)件物流運(yùn)輸費(fèi)用

裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)基地運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目指定地點(diǎn)是裝配式建筑所特有的一筆較高物流運(yùn)輸費(fèi)用。由于預(yù)制構(gòu)件的特殊性，其運(yùn)輸所需支架、支撐、固定等工具以及運(yùn)輸高度、排列、數(shù)量等在規(guī)范中均有一定的要求，預(yù)制構(gòu)件的噸公里物流運(yùn)輸費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于散貨運(yùn)輸費(fèi)用，加上很多生產(chǎn)基地固定而項(xiàng)目地點(diǎn)不確定，物流運(yùn)距不經(jīng)濟(jì)是普遍現(xiàn)象，這更進(jìn)一步增加了預(yù)制構(gòu)件的成本。

六、裝配式混凝土建筑成本控制的對策

（一）加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈各主體合作

施工單位應(yīng)當(dāng)主動配合其他參與者，以充分發(fā)揮整體的最優(yōu)效應(yīng)，依靠一切合力完成工程質(zhì)量目標(biāo)。設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)綜合考慮業(yè)主要求和裝配式施工標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，并盡量地選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，以便于加工、制造、運(yùn)輸；而裝配式施工構(gòu)件的供應(yīng)商則應(yīng)確保構(gòu)件的品質(zhì)、進(jìn)度及相關(guān)性能的優(yōu)化并通過過往工程積累的經(jīng)驗(yàn)提出合理化建議；監(jiān)理單位駐構(gòu)件廠監(jiān)理應(yīng)及時驗(yàn)收，及時反饋；現(xiàn)場作業(yè)單位通過預(yù)拼裝將構(gòu)件生產(chǎn)問題及時反饋到構(gòu)件廠及設(shè)計(jì)單位，及時調(diào)整，避免后期出現(xiàn)過多的現(xiàn)場作業(yè)造成費(fèi)用增加。

（二）推廣工程總承包模式在裝配式混凝土建筑中的應(yīng)用

裝配式混凝土建筑需要將已設(shè)計(jì)好的建筑拆分成零星部件，然后再按一定順序進(jìn)行組裝、固定。這一系列的工作牽涉到前期建設(shè)單位的設(shè)計(jì)、中期對圖紙優(yōu)化拆分、后期將拆分部件進(jìn)行施工，由于這三個過程有可能涉及的主體單位不同，所代表利益不一致，綜合成本最優(yōu)的方案難確定難實(shí)施，造成隱性浪費(fèi)。實(shí)行工程總承包模式有效解決了多主體利益沖突和統(tǒng)籌選擇最佳方案的矛盾，與裝配式混凝土建筑的建造特征高度契合，既能節(jié)約成本高效推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)，更能展現(xiàn)裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)。對裝配式建筑行業(yè)來說，推廣工程總承包模式在裝配式混凝土建筑中的應(yīng)用能產(chǎn)生事半功倍的效果。

（三）注重科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)

（1）裝配式建筑設(shè)計(jì)人員的培養(yǎng)。在知識訓(xùn)練上，可以圍繞預(yù)制建筑構(gòu)件專業(yè)中的幾個方面的專業(yè)知識內(nèi)容開展系列培訓(xùn)，并組織各專業(yè)技術(shù)人員共同參加在技術(shù)培訓(xùn)會和經(jīng)驗(yàn)共享會中，以提高工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員的裝配式施工全過程管理的意識，并使之可以充分地考慮到后續(xù)制造、運(yùn)輸和施工等的各種因素，制訂具體的考評指標(biāo)并加以考核；可以培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員使用BIM 進(jìn)行建筑全壽命周期各專業(yè)的初期模擬，發(fā)現(xiàn)各專業(yè)交叉時易發(fā)生的問題（如管線碰撞、預(yù)留孔洞位置合理性等），在設(shè)計(jì)之初就將問題消滅在萌芽階段，避免發(fā)生重復(fù)作業(yè)增加建安成本。（2）預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工人的培養(yǎng)。首先，企業(yè)必須對生產(chǎn)員工進(jìn)行預(yù)制的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技能、工藝等方面進(jìn)行訓(xùn)練，來提升員工的工作熟練度與生產(chǎn)效能；然后，設(shè)立了生產(chǎn)工人的實(shí)訓(xùn)基地，為生產(chǎn)工人的訓(xùn)練、在校學(xué)生的實(shí)習(xí)，創(chuàng)造了機(jī)會；最后，更加注重制造工人的來源，各大高等職業(yè)院校都提供了預(yù)先準(zhǔn)備裝配式構(gòu)件制造的有關(guān)專業(yè)知識和課程，讓學(xué)員培養(yǎng)了集成生產(chǎn)管理的意識，把產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、搬運(yùn)加工和裝配的基本邏輯統(tǒng)一了起來，為日后的各產(chǎn)業(yè)園企業(yè)提供了新鮮血液。

（四）科學(xué)規(guī)劃建設(shè)裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件廠

相關(guān)行業(yè)管理部門應(yīng)依據(jù)區(qū)域內(nèi)城市發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、能源、原材料、交通基礎(chǔ)設(shè)施等關(guān)鍵因素，科學(xué)設(shè)定預(yù)制構(gòu)件廠站建設(shè)地點(diǎn)，引導(dǎo)企業(yè)科學(xué)有序建設(shè)預(yù)制構(gòu)件廠，形成點(diǎn)面適配、主次適宜的構(gòu)件生產(chǎn)體系，既減少低效投資，又節(jié)約預(yù)制構(gòu)件平均成本，促進(jìn)裝配式混凝土建筑良性發(fā)展。

七、結(jié)束語

針對裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)要求高、構(gòu)件生產(chǎn)費(fèi)用高、現(xiàn)場施工成本高等問題，提出了完善管理制度和標(biāo)準(zhǔn)、推廣工程總承包模式的應(yīng)用、科學(xué)規(guī)劃建設(shè)預(yù)制構(gòu)件廠、加強(qiáng)人員專業(yè)化培訓(xùn)等應(yīng)對策略，解決裝配式混凝土建筑成本控制問題，促進(jìn)裝配式混凝土建筑的可持續(xù)發(fā)展。