模塊化裝配式建筑結構吊裝及后澆混凝土整體連接施工技術

劉忠義

（北京鐵城建設監理有限責任公司，北京）

模塊化裝配式建筑的樓板、墻板等構件可以由工廠提前預制，然后由汽車運輸到施工現場直接完成拼裝。相比于現澆建筑，裝配式建筑不僅顯著縮短了工期，而且所有建筑模塊采用標準化生產，這就從源頭上保證了工程質量；同時，現場直接進行裝配，也能解決噪音污染和粉塵污染等問題。由此可見，模塊化裝配式建筑兼有工程效益、社會效益和環保效益。在模塊化裝配式建筑項目施工中，建筑模塊的吊裝，以及后澆混凝土的連接施工是關鍵技術，直接決定了建筑結構的穩定性和安全性，成為施工單位現場管理的重點內容。

1 工程概況

某綜合辦公樓占地面積7 183.5 m2，共10 層，總高度為32.4 m。1～2 層為便利店、圖書閱覽室、休息室；3～10 層為辦公室、會議室。該建筑為模塊化裝配式鋼框架混凝土板結構體系，主要受力結構為框架柱、框架梁。整個框架結構共包含150 個建筑模塊，其中模塊量、模塊柱的材質為Q345 鋼，模塊樓板的材質為C30混凝土；建筑模塊之間的樓板后澆帶為C35 混凝土，樓板鋼筋為HRB400。該工程的施工流程如圖1 所示。

圖1 標準層施工流程

2 模塊化裝配式建筑結構吊裝施工

2.1 施工準備

為了節約工期，項目施工所用的建筑模塊由工廠提前預制。設計人員確定樓板、墻體、管道等各類構配件的尺寸、形狀后，預制廠根據設計圖紙進行建筑模塊的制作。制作完成的建筑模塊進行成品質量檢查，核對長、寬、高（厚）、對角線等參數是否達標，各項誤差的要求見表1。

表1 建筑模塊允許偏差

對于誤差超出范圍的，一律不得使用。經檢查符合要求后，在預制廠內進行建筑模塊的預拼裝，并對拼裝后的成型效果進行檢驗，符合施工要求后即可通過汽車運輸至施工現場。本項目的預制廠與施工現場之間直線距離640 m，采用公路運輸模式。

2.2 建筑模塊吊裝

預制的建筑模塊以及預制構件進場時，現場施工人員檢查出廠證明、質量合格證等相關資料，采取抽樣檢測的方式，判斷該批次預制模塊是否存在外觀質量瑕疵或尺寸偏差。若抽檢不合格，則不允許材料進場；經抽檢合格后，安排建筑模塊進場，并放置到指定區域。本工程中使用吊車完成建筑模塊的吊裝，吊車上的吊鉤連接專用的吊架，再通過吊架下放的吊鉤連接建筑模塊上的榫眼或預埋件，實現四點起吊。這樣既可以避免應力集中于一點，防止吊裝過程中吊點部位發生變形、開裂等問題，同時也能保持吊裝平衡，保證吊裝安全。同一樓層的預制模塊必須按照編號有序吊裝，吊裝作業流程如圖2 所示。

圖2 建筑模塊吊裝作業流程

吊裝時，首先進行試吊，目的是檢查預制構件的連接是否牢固、吊升是否穩定。緩慢提升吊索，將建筑模塊提升至地面以上50 cm 處。施工人員利用水平儀檢查建筑模塊的4 個角是否在同一水平面上，如果不在需要重新調整吊索的長度，確保建筑模塊水平起吊。吊裝時保持勻速上升，在達到指定樓層后，橫向平移至安裝位置。在吊裝過程中，隨時觀察移動路徑是否有障礙物，防止預制模塊與架空電線等發生碰撞。在預制模塊位于作業面上方500 mm 處時，現場施工人員扶住建筑模塊，引導吊車將建筑模塊穩定放置在作業面上[1]。初步就位后設置臨時豎向支撐構件，支撐牢固后再脫鉤，繼續進行下一預制模塊的吊裝。為了保證作業安全和吊裝質量，本次工程的建筑模塊吊裝施工中，除了1 名吊車駕駛員外，還安排了3 名專業施工人員作為輔助。

2.3 建筑模塊安裝

建筑模塊安裝前的準備工作包括：參照施工圖紙進行測量放線，并復核軸線、標高，確認無誤后檢查預埋螺栓的數量、坐標是否正確，對鋼筋混凝土基礎做整平處理。使用掃帚將基面清理干凈，為下一步建筑模塊的安裝創造良好環境。在全站儀、經緯儀、水準儀等設備的輔助下安裝建筑模塊。建筑模塊用高強螺栓進行連接固定，首先通過初擰完成建筑模塊的臨時固定，然后微調標高、軸線、坐標和垂直度，提高建筑模塊的安裝精度。在各項誤差均符合施工要求后，再進行終擰，保證建筑模塊牢固固定。

對于框架梁、框架柱等鋼構件相接的部位，采用焊接方式進行連接。本次工程中采用手工電弧焊，焊件厚度小于5 mm 的，選用直徑為3.5 mm 的焊條，焊接電流設置為100～150 A；焊件厚度超過5 mm 的，選用直徑為5 mm 的焊條，焊接電流設置為160～200 A。在焊接坡口30 mm 范圍內，使用加熱爐進行焊前預熱，預熱溫度為100～120 ℃，有效減少焊接過程中淬硬組織和焊接裂紋的產生。對于6 層以上樓層，高空作業時應采取防風措施，提升焊接質量。焊接完畢后采取高溫回火措施，能夠有效消除焊接部位的殘余應力，防止因為焊接金屬熱脹冷縮產生的裂縫。焊后保溫結束后，使用超聲波設備進行無損探傷，以便于及時發現潛在的焊接質量缺陷[2]。本次工程中超聲波探傷結果表明，未發現焊接瑕疵，焊接施工合格。

3 后澆混凝土整體連接施工

對于模塊化裝配式建筑來說，各個預制模塊之間的連接節點是薄弱環節，如果節點穩定性不好，將會對建筑結構的整體穩定性和安全性產生負面影響。根據連接方式的不同，本工程中預制模塊的節點連接可分為2 種類型，一種是“干式連接”，利用預埋連接板焊接、螺栓連接等方式將建筑模塊與鋼構件連接；另一種是“濕式連接”，采用鋼筋綁扎、后澆混凝土的方式，讓建筑模塊的連接節點成為整體。干式連接的方式比較簡單，技術難度較低，這里以濕式連接為例展開施工技術分析。

3.1 后澆混凝土墻板施工

后澆混凝土墻板的施工步驟包括4 步：

（1） 現澆節點鋼筋連接。預制廠生產預制墻板時，會將墻板下方鋼筋與套筒連接。在現場施工時，上層建筑模塊預制墻板的鋼筋套筒，正好與下層預制墻板的鋼筋連接、固定。然后向套筒內灌入混凝土。套筒側壁的下方預留注漿口，上方設有排漿口。開始注漿后，觀察到排漿口有漿液流出，說明套筒內混凝土漿液已經充滿，可以停止注漿，并封堵注漿口。

（2） 埋設線管。根據施工圖紙確定線管的位置和走向，然后埋入套管，并使用定位鋼筋加以固定。定位鋼筋與結構主筋之間使用鋼絲綁扎固定，可以避免澆筑混凝土時發生位移，后期將線纜穿過套管即可。

（3） 現澆節點支模。本工程中使用到的預制墻板，在工廠預制時留有內置螺母，利用該螺母可以將大鋼模與預制墻板連接成為整體。安裝模板前，施工人員需要清理墻面雜物，保證墻面干凈、平整。在模板下方抹砂漿，讓模板與墻面對接嚴密，避免后期澆筑混凝土時出現漏漿情況[3]。大鋼模和墻板的接縫處留有一定的縫隙，可以通過夾塞海綿條的方式予以密封。根據預制墻板安裝位置不同，本工程中有2 種現澆節點，分別是“一”字型和“T”字型。

所謂“一”字型現澆節點，就是2 塊預制墻板處于同一水平線上，構成“一”字型結構，相鄰兩個墻板裝飾面之間的外側分析填塞聚苯乙烯棒，內側縫隙打發泡膠，其結構如圖3 所示。

圖3 “一”字型現澆節點模板支設示意

“T”字型現澆節點的2 塊預制墻板也處于同一水平線上，但是兩者構成“T”字型結構。相鄰兩塊墻板之間的現澆節點內側采用單側支模板，外側裝飾板由于間距較小，使用80 mm 厚的聚苯板塞牢，外側固定一塊50 mm×100 mm 的長方木支模，其結構如圖4 所示。

圖4 “T”字型現澆節點模板支設示意

（4） 墻體混凝土澆筑。在墻體底部澆筑約5 cm厚的同配比減石子砂漿，目的是預防出現墻底“爛根”情況。完成初凝后開始正式澆筑墻體混凝土，單面墻體的混凝土必須一次性澆筑成型。后澆混凝土厚度超過50 cm 后，開始進行振搗，通過加快內部氣泡的逸出，進一步提高墻體混凝土的密實度[4]。振搗時注意避開預埋件，并在混凝土達到標高并且頂面出現浮漿后停止振搗。澆筑完成后進行不少于7 d 的養護。

3.2 后澆混凝土樓板帶施工

后澆混凝土樓板帶的施工流程如圖5 所示。

圖5 后澆混凝土樓板帶施工流程

施工期間應注意的技術要點有：第一，在上層建筑模塊安裝，以及樓板澆筑時，均需要在下層設置臨時支架，以保證施工安全，并且臨時支架的兩個支撐點距離不得小于建筑模塊的開間。第二，考慮到后澆帶樓板的形狀、尺寸各異，為了讓樓板能夠完美拼接，需要在不同的建筑模塊之間留有一定的變形縫。在澆筑混凝土前，變形縫內可以填塞止水膠條，防止漏漿[5]。第三，先完成各類管線的鋪設，再連接后澆樓板帶鋼筋，可以避免管線與鋼筋沖突的情況。第四，當前樓層的后澆帶樓板施工完畢后，應等到后澆混凝土的實際強度達到設計強度的80%后再拆除臨時支架，避免拆除過早混凝土構建出現變形問題。

結束語

在綠色建筑發展背景下，預制裝配式建筑的數量不斷增加，在加快施工效率、降低施工污染、提高工程質量等方面表現出獨特優勢。在模塊化裝配式建筑施工中，一方面要加強建筑模塊的質量驗收與安裝管理，另一方面還要重點對建筑模塊連接節點采取后澆混凝土等加固措施，提高節點承載能力，保證建筑結構的整體穩定。