裝配式混凝土結構施工現場連接技術與質量控制研究

徐惠華（中鐵二十二局集團市政工程有限公司，廣東 廣州 510800）

與傳統現澆建筑不同，裝配式建筑是通過在工廠預制不同種類的結構構件，并使用機械運輸至現場，通過特定的連接方式拼裝組合起來的建筑物，避免了大量的現場人工現澆[1]。裝配式建筑可以實現工廠化生產、機械化施工，標準化和信息化能夠貫穿生產、運輸、裝配和使用，施工方式具有節能高效、綠色低碳的特點，與傳統粗放型和勞動密集型的建筑施工方式有著本質區別，因此在我國得到了廣泛的推廣應用[2-3]。相對于施工體系完善、工藝成熟的現澆建筑，裝配式建筑的發展還處于起步階段，與之配套的技術體系還不完善、不健全[3]。

由于裝配式建筑需要通過不同的連接節點將各個預制構件拼接起來，施工現場連接技術和質量控制成為發展裝配式建筑道路上的重中之重，也是保障結構整體安全性能和使用耐久性的關鍵，其制約著裝配式建筑的推廣應用和建筑工業化的發展進程，研究裝配式建筑的施工連接工藝以及控制預制構件的施工質量成為建筑工程領域的重點方向之一。本文結合實際工程案例，在綜合分析裝配式混凝土結構現場施工現場連接技術的基礎上，確定了預制構件的連接施工工藝，并對墻體、柱體和梁體的中心線對軸線位置安裝精度進行實測和統計分析。研究成果可用于高層建筑高裝配率建筑工程預制構件的連接施工。

1 工程概況

廣州市某高層裝配式住宅樓工程項目總建筑面積122700m2，由3棟33層的住宅樓、6棟7層住宅樓組成。33 層建筑物均為裝配式混凝土框架剪力墻結構，建筑物高度99m，7 層建筑物均為裝配式混凝土框架結構，建筑高度24.5m，整體建筑裝配率75%，屬于超高裝配率混凝土結構。建筑物設置2層地下室結構，地下室采用現澆混凝土框架結構。結合工程實際，確定項目裝配式建筑的主要施工工藝如圖1所示。

2 裝配式建筑施工現場連接技術分析

目前，裝配式建筑的現場施工連接方式眾多，主要分為套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、水平錨環灌漿連接、焊接連接、螺栓連接和現澆連接[4-5]。

其中，套筒灌漿連接是裝配式結構系統應用最為廣泛的現場連接方式，由套筒、灌漿料和被連接鋼筋3部分組成。灌漿料發揮媒介作用，硬化后將套筒和被連接鋼筋形成整體，實現荷載的傳遞，如圖2所示。管徑套筒具有力學性能可靠、錨固長度較小、適用性廣、安裝方便等特點，可以在抗震設防區與高層建筑中使用[6]。套筒的材質普遍為金屬，從外形上可以分為錐形、圓柱形和異形，套筒的內直徑越小，對灌漿的約束作用越長，鋼筋直徑與套筒壁厚的比值一般小于13，鋼筋的直徑不宜小于12mm，不宜大于40mm，鋼筋的黏結長度一般大于其直徑的8倍，灌漿料為高強水泥基膠凝材料。

圖2 灌漿套筒的連接方式

漿錨搭接連接主要用于剪力墻結構中小直徑鋼筋連接，通過預制構件表面外伸的帶肋鋼筋插入所要連接的預制構件對應位置的預留孔道，預留孔道按照成型方式的不同可以分為預埋金屬波紋管成孔和鋼管抽芯成孔兩大類，如圖3 所示，鋼筋與孔道內壁之間灌注入高強早強微膨脹特性的灌漿料，從而形成約束漿錨搭接連接，該搭接方式屬于間接連接，搭接長度較長，但連接成本較低。

圖3 漿錨搭接連接方式

水平錨環灌漿連接主要運用于預制墻板的豎向接縫連接，預制墻板構件邊緣預埋螺紋套筒和鋼錨環，并在預留操作手孔中甩出，施工時將需要連接的預制墻板進行對準，操作手孔內的鋼錨環進行對準，并將相鄰剪力墻就位擰緊，隨后把鋼筋穿過左右墻體內的鋼錨環，對操作手孔進行后灌漿，硬化后實現構件的連接。為保證墻體連接的整體性能，后澆手孔的混凝土強度等級應大于預制墻板的混凝土強度等級[7-8]。

焊接連接是在預制構件邊緣（底面或側面）預留鋼板，在預制構件吊裝到設計位置后，通過焊接的方式將墻板、樓板、構造柱連接起來。構件之間如鋼結構一樣用焊接方式連接，該連接方式為干式連接，具有施工簡單、污染少、整體強度高、可拆卸替換等特點，適用于多種裝配式建筑施工環境。

螺栓連接同樣是一種干式連接方法，也是裝配混凝土結構的主要連接方法，可應用于非抗震設計或低抗震設防烈度設計的底層或多層建筑。螺栓連接充分發揮了螺栓節點和裝配式結構的技術優勢，在預制構件中預埋鋼板和螺栓孔，將分布鋼筋的套筒灌漿或后澆混凝土等濕法連接轉化為預制構件的直接連接，預制構件組裝完成后，直接擰緊螺栓完成裝配式建筑連接。該施工工藝具有操作簡單、成本較低、傳力簡單、施工效率高、質量可控等優勢。

后澆連接是在預制構件之間預留后澆縫或后澆帶，通過相鄰兩個構件的鋼筋連接后澆筑高強度混凝土形成整體，預制構件的鋼筋連接可以為搭接、焊接、套筒注膠連接、套筒機械連接、錯環連接、鋼絲繩索套加鋼筋銷連接等方式[9]。

綜合以上分析，結合項目的施工條件以及施工工藝成熟度，并考慮施工速度和施工成本，研究確定裝配建筑的連接技術為灌漿套筒施工技術。

3 裝配式建筑施工現場預制構件連接質量控制分析

為分析裝配式建筑施工現場預制構件連接質量控制，對墻體、柱體和梁體的中心線對軸線位置安裝精度進行實測，并統計分析，結果如圖4所示。

圖4 不同預制構件軸線安裝精度質量控制結果

由圖4（a）可知，梁體的軸線安裝偏差大致呈偏正態分布，頻數主要集中在誤差較小的范圍，梁體的在軸向安裝偏差主要分布在2mm～8mm 之間，占比83%，其中誤差為5mm 的頻數最大，達到50 個，平均偏差為5.57mm，滿足規范規定的梁體允許偏差為10mm 的要求，超出允許值的頻數為21個。

由圖4（b）可知，柱體的軸線安裝偏差大致呈偏正態分布，頻數主要集中在誤差較小的范圍，柱體的在軸向安裝偏差主要分布在2mm～10mm之間，占比87%，其中誤差為4mm 的頻數最大，達到206 個，平均偏差為6.03mm，滿足規范規定的梁體允許偏差為15mm 的要求，超出允許值的頻數為18個。

由圖4（c）可知，墻體的軸線安裝偏差大致呈偏正態分布，頻數主要集中在誤差較小的范圍，墻體的在軸向安裝偏差主要分布在3mm～7mm 之間，占比85%，其中誤差為4mm 的頻數最大，達到150 個，平均偏差為4.68mm，滿足規范規定的梁體允許偏差為10mm 的要求，超出允許值的頻數為4個。

4 結語

本文以廣州市某高層裝配式住宅樓工程項目為研究對象，在綜合分析裝配式混凝土結構現場施工現場連接技術的基礎上，確定了預制構件的連接施工工藝，并對墻體、柱體和梁體的中心線對軸線位置安裝精度進行實測和統計分析，得到以下結論：

（1）裝配式建筑的現場施工連接方式主要分為套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、水平錨環灌漿連接、焊接連接、螺栓連接和現澆連接，結合項目的施工條件以及施工工藝成熟度，并考慮施工速度和施工成本，研究確定裝配建筑的連接技術為灌漿套筒施工技術。

（2）現場實測表明，墻體、柱體和梁體的中心線對軸線位置安裝的誤差分布均呈現偏正態分布，頻數主要集中在誤差較小的范圍，梁體平均偏差為5.57mm，柱體平均偏差為6.03mm，墻體平均偏差為4.68mm，均滿足規范要求，預制構件施工質量控制良好。