裝配式住宅建筑預制構件施工技術應用研究

王 鑫，鄒 超，吳國慶，馬瑜晨

（1.中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，太原 030000；2.西安理工大學土木建筑工程學院，西安 710048）

建筑業是國家和地區經濟的主導產業，對推動社會經濟發展起著核心引領作用[1]。然而，傳統現澆式建筑存在耗能大、污染多等問題，給我國環境帶來一系列問題。根據研究數據，與裝配式建筑相比，傳統建筑施工額外產生了約40%的建筑垃圾和溫室氣體，消耗了32%的資源，此外，其所產生的粉塵對周邊地區居民的生產和生活也會造成很大的污染影響。傳統的建筑建造方式明顯不利于社會的發展，也不利于從長遠的可持續發展中獲益，而具有節能減排、低碳環保、高效特性的裝配式建筑正日益引起人們的重視，對實現可持續發展目標產生十分積極的影響[2]。

裝配式建筑的生產施工主要分為3 個過程：預制構件的生產，預制構件廠按照設計單位提供的深化設計圖紙和標準化的構件要求來生產所需要的各類預制構件；預制構件的運輸，按照預制構件的供應需求，將構件從預制構件廠運輸到工程項目施工現場；預制構件的現場裝配施工，根據現場施工進度計劃和施工安排來進行預制構件的吊裝與組裝[3]。此外，裝配式建筑是實現建筑產品節能減排、清潔生產、綠色環保的可持續生產方式，對于實現“雙碳”目標具有重要作用[4]。盡管裝配式建筑有著諸多優勢，但預制構件需要在工廠標準化生產，并由構件廠統一組織配送，按要求配送至項目所在地后，施工單位組織驗收[5]。預制構件的運輸、堆放及裝配過程稍有不慎，就會使構件損壞，造成退貨，甚至導致工程進度延誤[6]。

因此，本研究以西安市雁塔區某裝配式住宅建筑為研究對象，聚焦裝配式建筑的預制構件，全面梳理預制構件的深化設計、生產、運輸和現場裝配施工過程中的施工技術和工藝流程，旨在為裝配式住宅建筑預制構件的生產和施工提供標準化的施工工藝和管理流程，同時為同類工程施工提供必要的現實指導和經驗借鑒。

1 工程概況

1.1 工程簡介

該項目位于陜西省西安市雁塔區，項目為拆遷安置住宅、商業及公建配套等建設工程。總建筑面積為286 787.95 m2，結構形式為框架、剪力墻結構，裝配率施工達到35%要求，項目共涉及13 棟高層住宅樓。

1.2 設計概況

本工程采用預制疊合板和預制樓梯作為裝配式構件，如圖1 所示。施工計劃、預制構件的生產計劃和構件的運輸計劃須相互協調。項目開工前，PC 構件需求計劃和運輸的有關事項應該提前協商完畢。

圖1 預制疊合板及預制樓梯

1.3 預制構件需求統計

為了完成本項目裝配式住宅建筑群預制構件需求量的統計，首先統計單體樓預制構件數量，按照需要裝配的樓層依次統計每種構件類型，得到單棟樓的構件明細表，在此基礎上匯總整合，通過對單體樓構件量拓展，同類型的樓層采取相同的構件數量，最終得到群樓的預制構件工程量。根據上述的工程量統計思路，裝配式住宅建筑群（1#~13#樓）預制構件的工程量統計見表1。

表1 裝配式住宅建筑群（1#~13#樓）預制構件明細

2 裝配式住宅建筑施工計劃

2.1 施工技術準備

在施工前，由總承包單位組織業主、設計、預制構件廠和監理組成一個預制構件的研究小組。通過制訂詳細的時間計劃，將施工過程中產生的歷史數據進行總結、整理與分析，深度剖析預制構件的加工、運輸、吊裝、安全維護和密封膠施工工藝等方面存在的問題，并進行相應的提升與改進，進而提高施工效率、改善施工質量、節約施工成本。

預制構件的設計：根據項目的結構型式及特征，對不同類型的構件進行深化設計，并提供完整的構件設計圖紙。預制構件廠制作和運輸所需要的零件到工地，保證各類零件的規格、尺寸和位置。

由于裝配式建筑施工的特殊性，在正式動工前，項目管理人員需要對現場施工人員進行適當培訓，幫助其深入了解施工過程要點，如構件位置、吊裝需求、注意事項等內容，進而保證施工過程安全進行。除此之外，人員素質、現場安全生產模式、安全評價體系等內容也是培訓的重點，需要對施工人員進行專門培訓。施工正式開始之后，為提高施工質量、保證工程安全，需要安排專人對預制構件吊裝過程中產生的問題進行記錄與總結，如施工情況的錄像及照片、設計及施工問題點的記錄、構件重量、吊裝環節時間統計吊裝持續時間等。

2.2 施工現場準備

為確保施工進度，工程總承包單位需將提前編制詳細的構件進場計劃報業主、監理審批后發送給預制構件廠，項目部派專人入駐構件廠，對疊合板和預制樓梯的生產進度及質量進行嚴格管控，一旦發現問題及時處置。此外，一般要求預制構件廠提前生產養護，原則上要求場內備有1 層以上成品，由于施工場地狹小，施工現場不能設置大面積存儲場地，因此構件從工廠發貨至現場將制定嚴格的送收貨時間，確保及時供貨，現場及時卸貨，及時吊裝。

預制疊合板到達施工現場后，需用專用木方墊平，板與板之間用木方隔離，且疊合板堆放高度一般不超過6 層，預制樓梯堆放高度不超過3 層。場地四周應設置可移動式圍擋，吊裝時移開，保管時圍合，確保預制構件不會受到損壞。

2.3 預制構件吊具選擇

預制構件現場吊裝過程中，其中疊合板件采用鋼絲繩吊裝，預制樓梯采用鋼絲繩、萬向吊環、手動葫蘆。主要工具包括纜風繩、撬杠、吊帶、鋼絲繩吊具、卡環和手動葫蘆等，預制構件吊具選擇及具體參數見表2。

表2 吊具選擇及具體參數

2.4 預制構件吊裝人員準備

吊裝作業隊組配備為每組5 人，其中2 名司索工（1 人在地面指揮、1 人在樓層面指揮）、1 名地面掛鉤人員和2 名安裝人員。

塔吊指揮人員需持證上崗，吊裝作業施工前，實施分級交底培訓，首先由項目技術總工向主要管理人員和班組長傳達方案，之后再由責任工程師向具體的工作人員進行安全技術交底。

3 裝配式預制構件生產施工工藝技術

預制構件由預制構件廠負責深化設計、生產、養護、存放和發貨配送。預制構件配送至施工現場后，確定構件的安裝順序為：先吊裝疊合板、再吊裝PC 樓梯。吊裝過程中安排木工組設專人進行調平，管理人員復核安裝軸線尺寸及標高。疊合板吊裝順序為從樓面右側向左側推進，先吊裝疊合板，再綁扎梁鋼筋。

3.1 預制構件的設計生產

3.1.1 預制構件的設計

一般由設計院根據建設單位的意圖，按照現澆的標準和要求進行結構設計。預制構件廠在施工圖的基礎上進行拆分，將整體建筑拆分成單一構件，在充分協調各個專業之后，確保專業之間無碰撞，即完成圖紙的深化設計，深化設計圖紙包括預留預埋點位、脫模、吊裝點位及結構配筋詳圖的做法和要求，深化設計圖紙可以滿足構件加工生產和現場安裝的需求，本研究以疊合板深化設計詳圖為例，深化設計如圖2 所示。

圖2 疊合板深化設計詳圖

3.1.2 預制構件的生產

預制構件生產車間按照深化設計的構件尺寸，在移動模臺上劃線定位并布置模具，隨后按照模板清理、涂刷脫模、鋼筋籠預埋件的安裝、工程機械化澆筑振搗、拉毛處理、養護窯養護和檢查存放等的流程生產裝配式疊合板，其生產工藝流程如圖3 所示。

圖3 裝配式疊合板生產工藝流程

3.2 預制構件的運輸

預制構件的運輸采用低速平板小車，小車上配有特殊的運行架。當預制構件疊加在一起進行運輸時，每一層之間放置一個100 cm×100 cm 的方木墊子，墊子的位置要確保預制構件的受力均勻，并且要在2 個方向對齊的情況下，將預制構件分類疊加在一起。

運輸車輛要根據預制構件的種類，設置專用的運輸架，或者是一個合理的支撐點，并且要有一個可靠的穩定部件的措施，并且要用鋼帶將構件緊緊綁在一起，防止構件在運輸過程中受到損壞。預制構件運輸至工地后，須按照規格和種類，將其放置在各樓層的對應位置，圖4 為預制件的運輸示意圖。

圖4 預制構件運輸示意圖

3.3 預制疊合板吊裝

在吊裝之前，要在施工周圍拉警戒線，并時刻注意周圍的安全情況，要對吊點的位置進行檢查，確定板的就位方向；此外，還要對預制構件的完整性進行檢查，排除鋼筋等就位的阻礙。當構件起吊時，首先要進行試吊，試吊的高度要達到20 cm。在試吊的過程中，要對吊鉤與構件、吊鉤與鋼絲繩的連接進行檢驗，并對構件有沒有裂縫進行檢查，確定所有的連接都符合要求后，才能進行正式的吊裝，疊合板吊裝的施工工藝如圖5 所示。

圖5 疊合板吊裝施工工藝

3.3.1 疊合板起吊

根據疊合板吊裝順序在地面找到需吊裝的疊合板，根據圖紙確定疊合板的安裝方向，用長度1.5 m 的塑料繩綁扎在疊合板一個角的外伸筋上作為標記，方便樓層上吊裝人員確定樓板鋪設方向。

在疊合板不使用平衡梁的情況下，吊繩與板面之間的角度不得小于60°。在起吊之前，要首先進行試吊，試吊的起吊高度為200~300 mm，重點檢查鋼絲繩、吊鉤的受力情況，使疊合板保持水平狀態，隨后再將預制構件起吊至指定的施工作業層上空。

3.3.2 疊合板吊裝就位

用塔式起重機將層壓板吊起到精確位置的1.5 m處，然后由工作人員按照標出的方向對層壓板進行定位。在就位時，疊合板要自上而下，在離工作樓層20 cm 的地方稍作停留，裝配施工人員用雙手托住地板，調節地板的方向，讓地板的邊緣和梁柱的定位線對齊，防止地板上的外伸筋和梁柱的鋼筋發生碰撞，在放地板的時候，要停穩慢放，嚴禁快速猛放，以免受到太大的沖擊而導致地板開裂。

在吊裝前沿墻、梁模板上口粘滿雙面膠帶，雙面膠與墻、梁模板上口粘牢固，與疊合板接觸的膠條封紙不要撕掉，避免撕掉后雙面膠拆模后會站在疊合板上極難清理。

3.3.3 疊合板標高調整

疊合板安裝完后進行標高校核，采用紅外線水平儀檢查疊合板底部標高，并調整在平板下方的獨立支撐。其后，檢查疊合板和下部支撐筋，對于沒有頂到的支撐，需要及時調整支撐筋的高度。為保證工程質量，需要將下部支撐筋全部頂在板體上，與頂托標高保持一致。

3.3.4 疊合板拼縫處支模

在疊合板安裝完成后，如圖6 所示需對疊合板拼接位置展開模板支設，確保安全、穩定、牢固。

圖6 疊合板拼縫處支模

3.4 預制樓梯的吊裝

在本工程中，預制樓梯的吊裝采用了預留鋼筋+注漿的方法。由于采用鋁合金模板施工，并且墻柱梁板混凝土采用一次澆筑的方式，因此，預制樓梯安裝層比施工層要少一層，預制樓梯吊裝施工工藝如圖7 所示。

圖7 疊合板吊裝施工工藝

預制構件樓梯板的吊裝方式是：通過吊耳和安裝在樓梯板上的吊裝用螺絲固定在一起，采用水平吊裝的方式。在吊裝之前，要對卡環進行檢查，確保安全可靠后，才能慢慢地進行吊裝。

待樓梯板吊裝至工作面500 mm 的時候，稍作停頓，以樓梯板的方向為依據進行調整，構件就位時，要慢慢地進行，不能太快地猛放，否則會導致樓梯板出現震折和損壞。階梯板基本安裝到位后，按照控制線圖，采用撬棒進行微調，對其進行矯正。

在階梯部分修正完成后，將階梯部分的墊塊與結構墊塊焊接在一起。經過焊接使樓梯板固定之后，在預制樓梯板與休息平臺連接處，使用M10（水泥、河砂、水）水泥砂漿料進行灌漿。圖8 顯示了搭建預制樓梯的吊運方法。

圖8 預制樓梯吊裝施工

3.5 預制構件的驗收要求

3.5.1 預制構件進場驗收

在預制構件出廠之前，每個零件的外部尺寸都要經過抽樣檢驗。檢查每個預制構件是否貼上了質量合格證明標貼，預制構件在運輸過程中有無損壞。另外，在預制構件進入建筑工地時，現場的相關負責人要對構件的出廠質量證書進行核對，并簽署確認。預制構件進場驗收按照表3 的有關規定進行。

表3 預制構件進場驗收標準

3.5.2 預制構件施工過程驗收

預制構件吊裝前需對吊裝所用的材料，如吊環、鋼絲繩、平衡鋼梁等的質量進行檢查，保證其安全可靠，并記錄檢查結果。吊裝過程中管理人員在旁隨時記錄，吊裝完成后測量的安裝允許偏差應符合表4 中的規定。

表4 預制構件施工驗收標準

4 結束語

綜上所述，裝配式建筑顛覆了傳統建筑施工的理念，是建筑工業化和建筑施工企業升級轉型的重要抓手。為了進一步提高裝配建筑式預制構件生產施工質量，規范裝配建筑式預制構件生產施工工藝流程。工程項目的各個參與方需要按照要求進行預制構件的深化設計、生產、運輸和裝配施工，并且嚴格按照其施工技術和工藝流程執行，從而為施工企業及預制構件廠帶來更大經濟效益與社會效益。