預制裝配式建筑結構施工技術現狀與問題研究*

尹 曜

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司 太原 030000)

預制裝配式建筑是我國建筑工業化轉型的重要成果,能夠進一步緩解建筑工程高耗能、資源浪費等一系列問題,更可以改善原有的建筑工程品質,促使建筑施工行業向環保型、工業化以及規范化方向轉型。但由于多種因素的影響,當前我國的預制裝配式建筑的結構設計還存在較多問題,這些問題不僅會影響建筑本身的綜合質量,也會導致人們的日常生產生活受到影響,因此充分分析預制裝配式建筑結構施工的現狀,為其制定科學的優化方案,對于建筑工程的穩定發展和建設有一定促進作用。

1 預制裝配式建筑的結構設計概念

與常規的建筑工程相比,預制裝配式建筑最大的差別在于前期的生產技術差異性較大。主要是通過工廠集中生產,打造規范化的混凝土構件,也包含一部分建筑工程中的細部結構,比如梁、板、柱、樓梯等結構,還可以結合不同建筑工程的實際需求生產整體幕墻、廚衛設施、天花板、地板裝飾等等。結合工程的整體設計參數,進行工廠集中生產,以此來全面提升建筑工程的施工效益,也可以保證施工質量,能夠為新時期的建筑行業工廠化,生產建設提供根本保障。

這種類型的建筑體系,在20世紀80年代便已經充分推廣,大量的預制類建筑工程結構應用到工程建設中,配合少量的混凝土澆筑類施工,在提升施工效率方面有極強的促進作用。

2 預制裝配式建筑結構施工技術現狀

預制裝配式建筑的整體結構包含多個組成部分,當前應用較為廣泛的預制結構涉及框架梁、柱、板等全部或部分結構、剪力墻結構,也可以結合不同地區以及不同部門打造不同的劃分方法。例如全預制裝配式建筑結構、雙面疊合墻結構、單面裝配式混凝土結構、改良式現澆混凝土結構等。這些結構在實際施工的過程中,都有著較為統一的施工管理體系以及施工技術,能夠滿足絕大部分預制裝配式建筑工程的施工需求。

2.1 圖紙深化技術

預制裝配式建筑的施工具有一定特殊性,為了進一步提升建筑安全以及綜合質量,在生產前期要嚴格落實圖紙細節設計,尤其要針對預制構件模板、預埋吊具、預埋構件、配筋圖等細部內容進行精細化設計。其中,構件加工制的工作深化,包含了構件臨時加固、固定連接、吊點設計、鋼筋、其他預埋架固定設計的;預制構件與現澆節點的深化設計,包含了墻板豎向縫深化、墻板水平縫深化、疊合板板端支座深化、預制墻板與現澆邊緣節點深化等。同時還涉及其他領域的細節深化,比如要嚴格把握安全防護設施的連接位置、臨時固定支撐設施的預埋件設計、模板體系以及構件連接位置等。

2.2 構件制作技術

預制裝配式建筑的構架支柱,主要以工廠集中生產為主,在澆筑之前需要結合前期設計的施工方案制作模具,確保模具符合各項設計要求,然后進行構建內部鋼筋成品部件的設計,然后才可以涂刷隔離劑,按照要求進行混凝土澆筑施工[1]。在澆筑結束之后,振搗的過程中要保證不會損壞內部的鋼筋結構和預埋件;澆筑過程中嚴格觀察構件是否出現變形情況,一旦出現問題要及時制定解決方案。混凝土澆筑結束之后,需要進行養護,養護方案通常為蒸汽養護、覆蓋養護、封閉養護。

構建生產期間嚴格控制原材料、半成品、成品的綜合質量,分別制定不同程度的保護方案,針對所有不合格的產品必須要進行標識、記錄和隔離,盡量避免投入使用。

2.3 構件運輸和堆放

在工廠集中預制結束之后,需要通過大型運輸車輛將預制構件運輸到安裝現場。首先合理地選擇運輸車輛,在運輸期間進行科學固定,避免構件相互撞擊導致損壞;按照前期設定的運輸方案進行運輸,運輸期間避免出現緊急制動、加速、急轉彎等情況。

運輸到施工現場之后,需要按照構件本身的高度、受力情況選擇不同的堆放方式,大部分為水平堆放以及豎直存放,預埋件朝上,標識位置朝外;若選擇水平對抗,堆放場地提前進行地基加固處理,堆放的貨架要有充足的承載力以及穩定性。若選擇豎向堆放,大部分結構為預制混凝土疊合剪力墻板、疊合夾心剪力墻板、夾心保溫外墻板、外掛墻板等,可以采用插放、靠放的方式,還需要在堆放架上額外鋪設橡膠墊或者墊木,避免出現磕碰損傷。

2.4 預制結構的驗收

生產企業需要按照相關規定以及前期的合同要求,在產品出廠時發放產品質量證書,結合技術參數明確規范不同生產構件的實際規格,有特殊情況的產品需要提供安裝說明。生產企業的質量證書必須包含清晰的合格證編號、結構型號、質量、數量、生產企業名稱、工廠日期、生產日期、檢察員簽字等[2]。

所有的預制構件運輸到現場之后,對應每批預制構件的數量進行驗收,細節內容包含零部件型號、生產日期、生產單位、功能、尺寸參數、性能、安裝方法等。及時核對預制構件的產品質量保證文件以及相關信息,針對具備隱蔽點的構件進行詳細檢查,檢測大型構件的混凝土強度,必要情況下可以進行工程試驗。

3 預制裝配式建筑施工問題及優化對策分析

隨著我國建筑工程發展體系的不斷成熟,預制裝配式建筑已經成為了多方關注的重點,該種類型的建筑施工體系也逐步發展成熟,但是在實際應用的過程中也會存在部分細節問題,亟待解決。

3.1 常規問題分析

3.1.1 未能形成全方位認知

預制裝配式建筑的發展是我國建筑行業“十三五”規劃的一部分,發展至2020年全國的裝配式建筑面積占據了新建建筑總面積的15%左右,已經取得了較為良好的成果。而隨著近些年的發展和創新預制裝配式建筑,也得到了更多領域的認可,尤其在特殊的社會發展環境下,裝配式建筑可以縮短施工時間,進一步提升施工的整體效率。但是想要全面推廣裝配式建筑,我國當前的人力成本、從業人員綜合能力、規范標準以及技術體系與部分國家還有一定的差距,部品部件的標準化加工和建設還處于發展階段,盲目追求過高的預制率,往往會導致一部分潛在問題的出現。另外,基礎理論研究以及技術培訓教育也存在一定滯后性,業內難以形成統一的意見,在一部分地區預制裝配式建筑,存在被動發展的局面。

3.1.2 技術體系不夠完善

我國裝配式建筑的發展時間較短,當前正處于百花齊放的關鍵階段,這樣的社會發展現狀促進了裝配式建筑的高質量發展,但同時也帶來了一部分復雜的發展現象,比如缺乏權威性的標準,不同地區之間的標準模式可能存在部分差異[3];從市場發展的層面來講,預制裝配式建筑和鋼結構建筑是新時期的典型建筑施工體系,二者在發展和應用的過程中形成了不同的產業模式,也形成了激烈的競爭體系,如何全面提升裝配式建筑自身的應用價值和效率,還需要進行持續性的創新和鞏固。

3.1.3 裝備技術綜合水平較差

結合當前國內的預制裝配式建筑的裝備情況來看,絕大部分的施工采用的設備以及機械體系與傳統的現澆式建筑結構相比并無較大差別,和發達國家還存在著較大差距。比如國內的大型預制構件無損及智能倉儲物流技術以及平臺體系尚不完善;全地形自適應式的大運量節能運輸車輛還未能全面推廣,高效的吊裝工作系統以及配套設施還處于升級階段,在后續發展的過程中還需要實現全產業鏈的綠色化、信息化、精益化、智能化創新。

3.2 預制裝配式建筑施工體系優化途徑

3.2.1 強化質量管控力度

結合我國當前的建筑施工體系發展情況來看,預制裝配式建筑已經成為社會發展的主流,為了進一步增強該種類型建筑體系的推廣有效性,需要建立完善的質量管控方案,這樣才可以為其應用提供最為堅實的保障。

(1)要建立健全裝配式建筑管控體系,在施工的過程中打造全過程管理模式,強化系統性管理理念,堅持做到經驗總結、案例分析以及重點把控,要明確施工人員以及施工班組的具體職責,及時發現裝配式建筑施工期間存在的各項問題,并且制定優化管理方案。

(2)針對裝配式施工技術的應用,制定科學的保障體系,其中要將重點放置在人機料法環這五要素方面。注重培養責任心強且經驗豐富的優質人員,及時引進國內外的專家以及技術人員做好人才的交流和互動,人員培訓通常以師徒帶教為主,積極開展針對性的專題講座以及案例實踐,全面增強人員的綜合素養;裝配式建筑的施工需要大量的專業性設備體系,因此還需要做好相關附屬設施的開發和研究,尤其要結合新時期預制裝配式建筑的施工需求以及不同場景的施工特點制定具備科學性和合理性的副屬性裝備,增強裝備體系的智能化和數字化程度,為裝配式建筑的質量管控提供保障。工程建設期間,針對所需的各項構配件進行全面質量管理,在運輸以及堆放的過程中實現精細化管控,為后續工程的穩定落實奠定基礎[4];合理應用現代化技術作為裝配式建筑施工的管控方案,構建智能化、透明化以及數字化的工程管理系統,能夠提升裝配式建筑的整體質量。

3.2.2 積極改進測量定位方案

裝配式建筑由大量的構配件組成,在實際施工的過程中,必須要做好定位精度的控制,預制豎向構件吊裝之前應對預制構件拼縫位置進行雜質清理,調節標高螺栓、硬質墊片以滿足前期設計的板底標高需求,預留鋼筋中心位置和其他的預埋件尺寸都需要進行偏差標準。

結合墻體以及建筑立柱的前期設置方案,明確不同構配件的吊裝順序,構件就位之后及時進行定位支撐的施工,每一塊大型構件的定位支撐數量控制在兩組以上。定位支撐施工結束之后進行細節調整,確保滿足實際要求。

梁板類構件定位前,需要在下部設置支撐系統,比如梁底支撐結構包含立桿支撐以及可調頂托,一部分工程也會利用盤扣排架或快拆模板作為支撐體系。

其中的特殊結構,在施工期間也需要采取不同的定位技術,比如預制疊合板支撐系統應保持垂直狀態,利用三角支架固定支撐之間的最大間距,控制在1.8 m 左右,弱化度高于4 m,可以在房間中間結構上適當進行起拱。

3.2.3 打造全方位的預制裝備體系

預制裝配式建筑的施工有一定的復雜性,其中施工裝備的質量以及施工效率對于整體工程會產生決定性影響,尤其在當前的建筑體系發展環境下,加大力度做好建筑裝備的研發和創新,對于裝配式建筑的推廣以及優化有一定促進作用。

從當前預制建筑的實際施工需求角度來講,配套裝備的研發可以圍繞著高精度、高效率、多功能等原則展開,比如,大型裝配式建筑需要依賴防護體系保障其安全性,但大部分的防護體系都以腳手架為主,那么打造無腳手架多功能防護體系,則是當前裝配式建筑裝備體系研發的重點。這種類型的防護體系大部分為施工圍欄利用預埋螺栓固定在建筑結構上,無需進行墻體二次開孔,能夠保證原有的建筑結構,具有完整性。在應用期間,利用圍欄連接鋼片,還可以實現上下階段的移動,能夠滿足大型裝配式建筑施工的具體需求,更具備拆卸方便、材料質量輕、重復利用等優勢[5]。又比如,智能升降平臺系統的研發也需要作為重點,和傳統腳手架相比,智能升降平臺能夠有效解決大型裝配式建筑施工期間的各項難題,不僅可以為裝配式建筑主體施工提供服務,還可以配合后續的外立面施工以及附屬設施施工。在當前的建筑體系發展環境下,能夠極大增強裝配式建筑的競爭實力。

4 結語

綜上所述,在當前的建筑體系發展環境下,預制裝配式建筑的施工必然是我國建筑體系發展的重點,而裝配式建筑施工技術體系的優化,依賴制度、方法、管理體系的創新。強化施工體系的質量管控力度,打造多元化的施工技術以及優化方案,加大力度做好預制裝備的創新和研發,有助于增強裝配式建筑的社會影響力,也可以提升綜合效益,對于我國建筑施工體系的高質量發展有一定促進作用。當下,需要集中資金和技術落實施工管控體系以及技術研發,為其后續發展提供長足動力。