高裝配率裝配式建筑施工技術(shù)研究

魏慶海

1 工程概況

嘉定新城馬陸社區(qū)27-2 地塊學(xué)校工程位于上海嘉定區(qū)，場地東側(cè)為康年路、南側(cè)為崇教路、西側(cè)為永盛南路、北側(cè)為崇福路。建設(shè)用地面積46166 m2，總建筑面積42428.97 m2。共有7 個單體建筑。其中，1#樓為小學(xué)部，2#樓為文化中心，3#樓為中學(xué)部，4#樓為綜合樓，5#樓為垃圾房，6#樓為連廊，7#為門衛(wèi)房。還包括室外道路、廣場、運動場地、綠地、室外管線以及圍墻等配套設(shè)施。1 ～4#樓采用裝配式結(jié)構(gòu)，單體預(yù)制構(gòu)件比例不低于40%，主要包括預(yù)制柱、疊合梁、疊合板及預(yù)制樓梯等。

2 工程難點

2.1 構(gòu)件自重大，安全風(fēng)險高

本工程4 棟樓的預(yù)制混凝土（Precast Concrete，PC）構(gòu)件預(yù)制率為40%，預(yù)制樓梯質(zhì)量超過5 t，最重構(gòu)件的質(zhì)量為6.93 t，且多個構(gòu)件安裝位置接近塔式起重機端部，吊裝風(fēng)險大吊裝前應(yīng)考慮現(xiàn)場工況，分析塔式起重機和汽車起重機的吊裝性能，充分考慮構(gòu)件的堆場位置、安裝位置和吊裝工作半徑，繪制平面與立面圖，確保每個構(gòu)件都能平穩(wěn)吊裝。

2.2 節(jié)點復(fù)雜，施工難度高

本工程存在多種預(yù)制構(gòu)件，同時存在多個連接節(jié)點，如梁柱節(jié)點和主次梁節(jié)點，施工難度較大。因此，在圖紙深化時，需要充分研究各節(jié)點并繪制節(jié)點圖紙，在施工前交底到位，施工時進(jìn)行檢查。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

本項目的裝配式施工流程：圖紙深化—模具設(shè)計—模具加工—模具拼裝—鋼筋綁扎—電氣預(yù)埋—隱蔽驗收—混凝土澆筑和養(yǎng)護—拆模—構(gòu)件編號—翻模—自檢合格—工廠堆放—平板汽車運輸—進(jìn)場檢驗—構(gòu)件堆放—預(yù)制柱吊裝—預(yù)制柱構(gòu)件安裝—預(yù)制柱底部注漿—搭設(shè)排架—安裝圍護欄桿—水平梁、板模板施工—疊合梁吊裝—疊合板吊裝—梁、板鋼筋處理—管線預(yù)埋—隱蔽驗收—混凝土澆筑—下一層構(gòu)件吊裝施工。

3.1 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場要做好“三通一平”，即路通、水通、電通和平整場地，搭建好現(xiàn)場臨時設(shè)施，做好構(gòu)件堆場準(zhǔn)備。由于運輸PC 構(gòu)件的車輛質(zhì)量大，總質(zhì)量約為50 t，使用鋼筋混凝土對臨時施工道路進(jìn)行硬化，即：壓實路基；鋪設(shè)厚度為100 mm 的碎石墊層；鋪設(shè)厚度為200 mm 的C20 混凝土，內(nèi)配間距為100 mm 的Φ10 mm 單層雙向鋼筋網(wǎng)。場內(nèi)道路應(yīng)沿各建筑四周貫通，如圖1 所示。

圖1 預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)缆肥疽鈭D（來源：作者自繪）

3.2 構(gòu)件堆場及運輸

3.2.1 PC構(gòu)件堆場

對于PC 構(gòu)件堆放場地的選擇，應(yīng)合理利用施工場地，盡量以塔式起重機周轉(zhuǎn)半徑內(nèi)的場地作為PC 構(gòu)件堆放場地[1]。對堆放場地的地面進(jìn)行硬化，做法同道路硬化做法。堆放場地應(yīng)平整且堅實，防止堆放的構(gòu)件因堆放場地沉降不均勻而出現(xiàn)位移和傾覆，避免PC構(gòu)件損壞和出現(xiàn)安全事故。

本項目共設(shè)置4 處預(yù)制構(gòu)件堆放場地。堆場1 設(shè)置在1#塔式起重機周邊，主要用于堆放1#樓的PC 構(gòu)件。堆場2 設(shè)置在1#樓與6#樓中間（屬于1#塔式起重機的吊裝區(qū)域），主要用于堆放部分2#樓的PC 構(gòu)件。堆場3 設(shè)置在3#塔式起重機周邊，主要用于堆放3#樓的PC 構(gòu)件及部分2#樓的PC 構(gòu)件。堆場4 設(shè)置在4#塔式起重機周邊，主要用于堆放4#樓的PC 構(gòu)件和部分2#樓的PC 構(gòu)件。預(yù)制構(gòu)件堆放原則為離塔式起重機中心最遠(yuǎn)的堆場堆放質(zhì)量較輕的疊合板，靠近中心的堆場堆放質(zhì)量較重的預(yù)制梁和預(yù)制柱。預(yù)制構(gòu)件運輸至施工現(xiàn)場后，采用塔式起重機（必要時配合吊車）將其吊放于預(yù)制構(gòu)件堆放場地的枕木上。堆放時預(yù)埋吊件應(yīng)朝上，堆放層數(shù)不超過6 層，構(gòu)件之間采用4 根40 mm×90 mm 的木方隔離和保護。

3.2.2 運輸

預(yù)制柱和疊合梁的運輸采用平躺式運輸，且堆放高度不得大于4 層，每層都用短木料墊起，防止預(yù)制柱在運輸過程中發(fā)生碰撞[2]。

預(yù)制疊合樓板的水平構(gòu)件同樣采用平躺式運輸，并采取兩點支點的方式設(shè)置支點，支點的位置設(shè)置在距離板端部1/4 ～1/5 板長處。運輸時水平預(yù)制構(gòu)件的堆放層數(shù)不得超過6 層，每層都用短木料墊起，固定纜繩不應(yīng)少于2 道。

運輸預(yù)制構(gòu)件時，車輛應(yīng)緩慢啟動，車速應(yīng)均勻，轉(zhuǎn)彎變道時要減速，以防構(gòu)件位移和傾覆[3]。為防止運輸過程中出現(xiàn)構(gòu)件損壞，預(yù)制構(gòu)件與運輸車輛應(yīng)進(jìn)行可靠固定。

3.3 機械選擇

根據(jù)施工工期和現(xiàn)場實際情況，考慮吊裝進(jìn)度和安全等綜合因素，當(dāng)塔式起重機吊裝時應(yīng)使用汽車起重機進(jìn)行配合。現(xiàn)場共布置了3 臺塔式起重機，2 臺QTZp315（T7527）塔式起重機（1#和3#）和1臺QTZ315（H7533）塔式起重機（4#）。根據(jù)塔式起重機的工作范圍和吊裝性能，結(jié)合PC 構(gòu)件的位置和質(zhì)量，分別驗算構(gòu)件是否滿足吊裝要求。根據(jù)驗算結(jié)果：3#樓和4#樓的個別預(yù)制樓梯處于塔式起重機的覆蓋范圍，但不符合其吊重要求，需要采用80 t 汽車起重機進(jìn)行吊裝；4#樓西側(cè)的部分構(gòu)件位于塔式起重機覆蓋范圍之外，也需要采用80 t 汽車起重機進(jìn)行吊裝。

3.4 預(yù)制構(gòu)件吊裝技術(shù)

3.4.1 預(yù)制柱吊裝技術(shù)

吊裝前要檢查下層柱伸出的主筋，為確保伸出的鋼筋準(zhǔn)確插入套筒，需要切割多余的鋼筋[4]。在預(yù)制柱柱頂設(shè)計4 個吊點，在工廠預(yù)制時進(jìn)行預(yù)埋，便于專用吊具連接起吊。

起吊時要緩慢，當(dāng)?shù)趵K繃緊時要立即停止，并檢查相關(guān)裝置和構(gòu)件是否穩(wěn)定和牢固，確保穩(wěn)定之后才能繼續(xù)吊裝。當(dāng)預(yù)制柱被吊起距離地面500 mm 時，需要暫停并去掉保護預(yù)制柱主筋的墊木和支腿，便于清理柱頭泥污。清理完成后，將其吊運至相應(yīng)樓層。就位時要緩慢，核對柱子的編號和方位，確認(rèn)無誤后方能對位。位置確定好后，需要盡快設(shè)置臨時支撐來保證柱子。

在相互垂直的2 個方向上架設(shè)經(jīng)緯儀，并使用吊線板，矯正柱子的尺寸、位置和垂直度。松鉤前必須經(jīng)過多次矯正，確保位置準(zhǔn)確且垂直度符合要求，并檢查臨時支撐是否穩(wěn)定、牢靠。

3.4.2 疊合梁吊裝技術(shù)

預(yù)制梁的長度大，截面尺寸相對較小，4#樓最重的梁質(zhì)量為7.23 t（含吊具），擬采用鐵扁擔(dān)進(jìn)行吊裝，主要是為減小水平夾角和減少外力破壞。

吊裝前，需要對構(gòu)件進(jìn)行外觀檢查，檢查是否有明顯不達(dá)標(biāo)的情況，還需要核對規(guī)格和數(shù)量等，并做好記錄，對于不合格構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行退場處理。吊裝時要緩慢并及時調(diào)整鋼絲繩，確保構(gòu)件水平受力均勻，以免造成構(gòu)件損壞。就位時要注意正反面以及預(yù)埋件的位置是否與圖紙一致。就位后應(yīng)檢查構(gòu)件的標(biāo)高和位置等，偏差必須處于允許的范圍內(nèi)，松鉤前需要檢查支撐是否穩(wěn)定、牢靠。

3.4.3 疊合板吊裝技術(shù)

采用模數(shù)化的吊裝梁來吊裝疊合板，起吊時要緩慢且平穩(wěn)。在疊合板吊裝過程中，快就位時需在指定位置上空300 mm 處停住，調(diào)整構(gòu)件的位置和方向，然后緩慢放置，以免產(chǎn)生較大的沖擊力造成構(gòu)件損壞。在此過程中，需要注意預(yù)留的鋼筋位置，并且減少碰撞，以免造成鋼筋偏位引起安裝問題。

3.4.4 預(yù)制樓梯吊裝技術(shù)

預(yù)制樓梯踏步由工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)而成，施工時將預(yù)制樓梯與現(xiàn)澆樓板和休息平臺梁搭接。每層的外墻和樓板全部澆筑完成并養(yǎng)護達(dá)到設(shè)計要求的強度后，才能吊裝本層樓梯，

安裝順序為先休息平臺然后樓梯段，最后進(jìn)行灌漿施工，具體為：第1，劃出控制線，在前后左右標(biāo)出位置，并在墻上標(biāo)出標(biāo)高控制線，復(fù)核無誤后才能進(jìn)行吊裝。第2，構(gòu)件進(jìn)場前根據(jù)圖紙進(jìn)行編號，進(jìn)場后根據(jù)編號對應(yīng)的位置進(jìn)行吊裝，就位前仔細(xì)調(diào)整樓梯板的平面，保證其水平和穩(wěn)定，緩慢吊裝就位。初步就位后，若發(fā)現(xiàn)位置偏差較大則需要吊起重新就位，若偏差小則可以利用撬棍微調(diào)，使樓梯位置準(zhǔn)確，擱置平實。第3，安裝樓梯時，需要特別注意控制標(biāo)高，并及時用灌漿料或砂漿將下口填筑密實，矯正好位置并檢查穩(wěn)定后，方能脫鉤。第4，進(jìn)行樓梯兩端套筒的灌漿。由于預(yù)制構(gòu)件損壞后修補較為麻煩，樓梯吊裝完成后要及時進(jìn)行成品保護。

3.4.5 其他關(guān)鍵技術(shù)

其他關(guān)鍵技術(shù)為：第1，預(yù)制柱斜撐固定。構(gòu)件吊裝到對應(yīng)位置后，需要立即安裝支撐桿件，將柱子支撐在樓面預(yù)留的支撐點上，確保柱子的穩(wěn)定牢靠[5]。在調(diào)整柱子垂直度時，需要及時調(diào)整支撐桿。預(yù)制柱的支撐采用10 mm 的鋼板焊接固定。預(yù)制構(gòu)件的斜撐拉結(jié)裝置包括預(yù)埋件和連接件。其中：預(yù)埋件包括柱子中的M20預(yù)埋螺栓孔和樓板上的Φ16 mm 圓鋼預(yù)埋件；連接件為M20 螺栓，通過錨固的方式將斜桿固定在預(yù)制柱上面。第2，預(yù)制梁、板支撐。本工程預(yù)制梁板支撐采用鋼管排架支撐，梁底排架頂端設(shè)置可調(diào)拖撐，以便調(diào)節(jié)預(yù)制梁底標(biāo)高。板底排架頂端設(shè)置雙扣件。預(yù)制疊合板模板底模為60 mm 厚預(yù)制板，預(yù)制板下部采用木方+鋼管扣件排架支撐，水平桿、立桿和剪刀撐采用Φ48 mm×3 mm 鋼管，每隔6 跨或6 m 設(shè)置1 道豎向剪刀撐，梁底設(shè)置1 道水平剪刀撐，立桿頂部設(shè)置U形可調(diào)頂托。梁底立桿間距900 mm，板底立桿縱距和橫距均900 mm，步距1800 mm，掃地桿離地200 mm。預(yù)制板下排架形成整體，每塊疊合板下應(yīng)確保有4 根頂撐。第3，節(jié)點支模。根據(jù)圖紙要求，提前深化梁柱節(jié)點部位，繪制相應(yīng)的節(jié)點詳圖，為現(xiàn)場施工模板的配置提供依據(jù)。

3.5 灌漿技術(shù)

灌漿流程為拌制灌漿料—現(xiàn)場檢測流動度—使用智能灌漿機注漿—封堵—自檢灌漿情況—手動二次灌漿（若存在灌漿不密實的情況）—形成記錄。灌漿施工應(yīng)“一層一灌”，即本層預(yù)制柱吊裝完成后立刻進(jìn)行灌漿施工。待漿料強度達(dá)到35 MPa 后，方能進(jìn)行下道工序，并由具備資格證書的人員操作，并全程錄像和記錄，同時要安排監(jiān)理人員全程旁站記錄。每個施工段要留置1 組灌漿試塊，用三聯(lián)強度模制作同條件養(yǎng)護試塊，尺寸為40 mm×40 mm×160 mm，將試塊放置在接近實際環(huán)境溫度下并密封保存。

4 預(yù)制裝配式施工要點

4.1 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)要點

預(yù)制構(gòu)件的模具應(yīng)使用定型化鋼制模具，嚴(yán)格按照設(shè)計尺寸組模，使用前要嚴(yán)格驗收。使用的材料，如鋼筋、混凝土和預(yù)埋件等，要具有合格證、質(zhì)保書和備案證，而且經(jīng)現(xiàn)場檢測合格后方能使用。

在澆筑混凝土前，應(yīng)逐項檢查和驗收模具、鋼筋、鋼筋網(wǎng)、鋼筋骨架、連接件、預(yù)埋件、減重填充材料、吊點、預(yù)留孔洞以及混凝土保護層厚度等，還要檢查模板支撐的穩(wěn)定性和模板接縫的密合情況。此外，模板與隱蔽工程項目應(yīng)分別進(jìn)行預(yù)檢和隱蔽驗收。清理干凈模板內(nèi)的垃圾和雜物，并用聚乙烯（Polyethylene，PE）棒封堵金屬模板中的縫隙和孔洞、鋼筋連接套筒以及預(yù)埋螺栓孔等。

混凝土養(yǎng)護可以采用覆膜保濕的自然養(yǎng)護法、化學(xué)保護膜養(yǎng)護法和養(yǎng)護窯養(yǎng)護法等。

平面墻板類構(gòu)件在流水線上采用立體養(yǎng)護窯進(jìn)行養(yǎng)護，凸窗、陽臺、樓梯及框梁等構(gòu)件在固定模臺上采用低溫蒸汽養(yǎng)護法進(jìn)行養(yǎng)護。

構(gòu)件脫模應(yīng)嚴(yán)格按照順序拆除模具。脫模后，如果不存在影響結(jié)構(gòu)性能、鋼筋、預(yù)埋件或連接件錨固的局部破損，以及構(gòu)件表面的非受力裂縫時，可以用修補漿料修補表面后使用；

同時，如果構(gòu)件出現(xiàn)破損，則應(yīng)該采用專用材料來修補缺陷部位，修補后的混凝土外觀質(zhì)量必須滿足設(shè)計要求。

4.2 預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場要點

構(gòu)件出廠前，需要檢查混凝土強度，達(dá)到設(shè)計強度的75%后才能起吊。另外，還要檢查外觀質(zhì)量，不應(yīng)有一般缺陷，若已經(jīng)出現(xiàn)一般缺陷，應(yīng)立即處理并重新檢查驗收。運輸預(yù)制構(gòu)件時，應(yīng)固定預(yù)制構(gòu)件，運輸車輛應(yīng)緩慢啟動、勻速行駛，轉(zhuǎn)彎變道時要減速。提前規(guī)劃構(gòu)件堆放場地，分類分區(qū)域堆放構(gòu)件，并做好標(biāo)識。場地內(nèi)要保持干凈整潔，墻板豎放，樓板和梁要疊放，樓板疊放不得超過6 層，梁不得超過4 層，每層都需要用方形木塊隔開。

4.3 預(yù)制構(gòu)件施工要點

預(yù)制柱吊裝前必須復(fù)核各軸線和柱定位線，吊裝時嚴(yán)格按照圖紙位置放置預(yù)制柱，若存在輕微的偏移則需要借助撬棍和扳手等工具進(jìn)行調(diào)整，并檢查和調(diào)整柱的垂直度。每層預(yù)制柱施工完成后必須及時灌漿，且應(yīng)密實，漿料強度達(dá)到35 MPa 后，方可進(jìn)行下道工序。灌漿后若發(fā)現(xiàn)不密實的灌漿孔應(yīng)進(jìn)行補灌。

梁、板的吊裝需按照編號對應(yīng)的位置放置，且要復(fù)核并調(diào)整下部支撐的標(biāo)高。支撐排架的穩(wěn)定性會影響施工安全，在施工時要按照方案的尺寸和構(gòu)造要求來搭設(shè)排架，驗收通過后才能吊放梁和板。

5 結(jié)語

預(yù)制裝配式建筑在我國得到了重視和應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的學(xué)校建筑，預(yù)制裝配式學(xué)校建筑施工需要掌握更多技術(shù)要點。因此，要加強對預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的研究，進(jìn)一步推廣和應(yīng)用該技術(shù)。

本文分析了學(xué)校工程預(yù)制裝配式施工的難點，闡述了施工關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了施工要點，希望為類似工程的施工提供借鑒和參考。