裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究*

傅培耕

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司 太原 030024)

1 工程概況

怡和天潤園項目包括五棟裝配式高層建筑,總計面積58 397 m2;地下2層,地上12層,建筑高度35.9 m,層高2.9 m,項目應用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、疊合板、預制樓梯,預制墻板最大長度8m,重量6.2 t,樓板最大跨度4.2 m,重量1.2 t,裝配率為64%,為山西省首批裝配式示范項目。

疊合板厚度為60 mm,桁架鋼筋高度100 mm,入墻側(cè)鋼筋長度100 mm,兩疊合板間現(xiàn)澆帶處鋼筋長度300 mm。

預制墻板采用三明治夾心結(jié)構(gòu),為200 mm 混凝土內(nèi)墻+60 mm 擠塑板+60 mm 混凝土外葉板三層,采用玻璃纖維筋連接。

2 前期準備

2.1 構(gòu)件深化

構(gòu)件深化主要包括預留預埋,水平構(gòu)件的預埋主要包括安裝線盒,預埋較為簡單。豎向構(gòu)件預埋量較大,包括灌漿套筒,螺桿孔、爬架孔、斜支撐預埋件、塔吊附著預留孔、施工電梯附著預留孔、及部分豎向安裝管線等,預埋量大,需要建模深化避免碰撞。

2.2 場地布置

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件運輸主要采用半掛車運輸,對施工道路要求較高,場內(nèi)運輸?shù)缆忿D(zhuǎn)彎半徑不能少于15 m,道路坡度不能陡于1∶10。構(gòu)件運輸前應提前進行探路,避免出現(xiàn)超高、超寬情況。

構(gòu)件堆場劃分時應盡量靠近塔吊,越重的構(gòu)件存放位置距離塔吊應越近。場地應和塔吊位于同一側(cè)。

如在地庫頂板上布置施工場地,施工道路及堆場下部采用滿堂架進行回頂。道路采用碎石鋪路,上蓋鋼板。

2.3 構(gòu)件存放原則

預制構(gòu)件需通過運輸?shù)竭_現(xiàn)場,場地準備需考慮道路形成循環(huán),便于車庫通行,車輛載重較大,道路經(jīng)洞口、管線等部位需有支撐加固或鋪鋼板特殊處理。

預制構(gòu)件可以根據(jù)就近使用原則,包圍建筑物的方式進行堆放,特殊情況可以適當調(diào)整位置。

存放庫區(qū)場地盡量靠近道路、建筑及塔吊,并避開場地上的洞口;同時應盡量避開后澆帶位置;對于變壓器等特殊構(gòu)筑物,需要留有2 m 以上安全距離;在起重設備有效起重區(qū)內(nèi);考慮泵車架設及材料卸車;遠離施工主要人流通道;且不占用現(xiàn)場消防場地;并滿足施工進度需求存放量;構(gòu)件按照型號和單位工程分別存放,相鄰庫區(qū)間通道寬度不小于800 mm。堆放合適能很大程度提高吊裝效率。

整體現(xiàn)場布置完成后還要考慮泵車架設及材料卸車,為各個工序留有足夠空間,確實車輛運輸需要上地庫,相關(guān)位置需加強支撐并做好受力驗算。

2.4 構(gòu)件存放區(qū)設置

(1)構(gòu)件堆放時,按施工吊裝裝順序分類堆放,便于場地周轉(zhuǎn)和安裝;保證最下層構(gòu)件墊實,層與層之間用10 cm×10 cm 方木墊平、墊實,墊塊位置和脫模、吊裝的起吊位置一致;各層支墊應上下對齊,最下面一層支墊通長布置;預埋吊點方向宜向上;標識朝向堆垛間的通道,標明該區(qū)構(gòu)件的種類和吊裝序號。

(2)桁架疊合樓板宜采用平放,板兩端及跨中均設置墊木且間距不大于1.6 m,堆碼層數(shù)不超過5層。疊合板堆放示意如圖1所示。

圖1 疊合板堆放示意圖

(3)預制空調(diào)板、PCF 板采用平放,板兩端以及跨中均設置墊木且間距應不大于1.6 m,堆碼層數(shù)不超過2層。

(4)預制樓梯構(gòu)件采用平放,支點用木方的位置和大小考慮起吊角度,堆碼層數(shù)不超過5層樓梯到場后立即成品保護(起吊時防止端頭磕碰;起吊角度大于安裝角度1°～2°)。

(5)墻板用定制的存放架進行碼放或通用存放架存放,存放架的剛度和承載力應經(jīng)過驗算,存放架與地面傾斜角度大于80°,預制外墻板插放時,墻板構(gòu)件下部與架體底部接觸部位和構(gòu)件與架體橫欄接觸部位用10 cm×10 cm 通長方木墊隔離,以防對保溫板及外側(cè)的外頁板造成損壞。存放架和地下室頂板用支撐進行錨固。

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝

3.1 吊裝方案設計

在吊裝階段,合理的吊裝方案設計是確保結(jié)構(gòu)安全的首要任務。筆者將從構(gòu)件特性、吊裝設備選擇、吊裝過程中的危險源分析等方面詳細論述吊裝方案設計的關(guān)鍵考慮因素。

3.1.1 塔吊配置

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比,裝配式結(jié)構(gòu)的塔吊是其絕對的核心垂直運輸機械,構(gòu)件的運輸及安裝都需要塔吊來實現(xiàn),其對塔吊的運輸能力要求整體上升了一個檔次。

塔吊型號的配置首先要考慮構(gòu)件重量,通常情況下構(gòu)件質(zhì)量以墻板為最一般能到6t左右,樓梯次之能達到3t,疊合板一般重量為1t左右,由于建筑物山墻位置窗戶少,體積大,一般山墻位置構(gòu)件為最重構(gòu)件,塔吊選型時,首先必須滿足墻體吊裝要求,在沒有墻體的情況下,考慮樓梯重量,由于疊合板重量較輕,一般不需要專門選用塔吊。在有墻板的情況下一般考慮采用7030級別以上塔吊,臂端吊重能達到3t,一般能滿足裝配式墻體要求。

塔吊位置一般同樣要考慮構(gòu)件分布,通常情況下,裝配式結(jié)構(gòu)建筑較為規(guī)整,塔吊一般放置在樓座中央,保證兩側(cè)山墻均能起吊,沒有預制墻體的結(jié)構(gòu)則主要考慮樓梯位置,優(yōu)先設置在樓梯間附近(見圖2)。

圖2 塔吊位置示意

同時塔吊位置也需要考慮構(gòu)件運輸?shù)缆肺恢?避免因道路距離塔吊過遠,出現(xiàn)大體積構(gòu)件無法卸車的問題。

3.1.2 構(gòu)件拆分

建筑復雜程度對構(gòu)件拆分圖影響,裝配式建筑施工起重機械與構(gòu)件拆分應互相配合,保證樓座在塔吊覆蓋范圍內(nèi)不存在重量過大無法吊起構(gòu)件。

構(gòu)件拆分主要針對墻體構(gòu)件,為保證吊裝效率,同時保證吊裝方案的可行性,一般構(gòu)件拆分需要和塔吊布置進行配合,距離遠的構(gòu)件重量低,距離塔吊近的構(gòu)件重量可以進行部分提高,加快吊裝速度。

3.2 吊裝施工工藝

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)最大的工藝差別在于吊裝施工,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)將在工廠內(nèi)生產(chǎn)的成品構(gòu)件或半成品構(gòu)件利用起重機械安裝至既定位置,是區(qū)別于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)新增的一道關(guān)鍵工序,其施工質(zhì)量的高低直接影響到最終成品的建筑物的主要受力結(jié)構(gòu)。吊裝過程中的精密控制是防止結(jié)構(gòu)變形和損壞的關(guān)鍵。通過現(xiàn)場監(jiān)測和實時數(shù)據(jù)反饋,確保吊裝過程中的穩(wěn)定性和安全性,降低工程事故的發(fā)生概率。

3.2.1 樓板吊裝

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工水平構(gòu)件一般采用疊合板,板下部不少于60 mm 的預制層,上部不少于70 mm 的現(xiàn)澆層,兩層之間采用桁架鋼筋進行連接,利用現(xiàn)澆部分連接樓板與其他樓板及墻體,將水平豎向構(gòu)件連接為一個整體。

疊合板類似于頂板模板,由于疊合板本身具備剛度,可以不支設頂板模板,同時對支撐體系要求較低,下部采用獨立支撐,空間較滿堂架更開闊。

樓板吊裝前使用獨立支撐三腳架體系進行布設支撐,支撐類似于鋁模板支撐體系。

疊合板吊裝應按吊裝順序進行吊裝。吊裝時吊點位置以深化設計圖的吊點位置為準,一般為4個專用釣點,不得隨意改變吊點位置,吊點對稱分布,確保構(gòu)件吊裝時受力均勻、吊裝平穩(wěn)。疊合板吊至支撐體系上后利用撬棍進行微調(diào),施工較為簡易。

疊合板與預制墻板之間一般存在1 cm 縫隙用于緩解構(gòu)件生產(chǎn)及安裝誤差,該縫隙可采用廢模板裁切木條配合射釘槍封堵。

3.2.2 墻板吊裝

墻板吊裝是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工吊裝工序中的核心,由于墻板構(gòu)件重量大,施工就位難度高,墻板吊裝的質(zhì)量是施工的關(guān)鍵。

3.2.2.1 轉(zhuǎn)換層施工

為保證轉(zhuǎn)換層插筋能夠與上部墻板套筒順利結(jié)合,插筋中心線偏差不得大于5 mm,施工過程中由于現(xiàn)場條件,插筋具有極大難度,主要包括:

(1)插筋位于梁上,梁鋼筋較粗,插筋會出現(xiàn)大量碰撞,需要現(xiàn)場進行彎折。

(2)插筋精度要求高,對工人要求高。

(3)插筋固定在梁鋼筋上,本身并不穩(wěn)固。

(4)插筋數(shù)量龐大,容易出現(xiàn)規(guī)格錯誤。

為保證插筋施工質(zhì)量,可選用焊接梯子鋼筋固定插筋的方式固定。

轉(zhuǎn)換層施工需要投入更多管理資源,要求管理人員對插筋進行多次復核,測量其偏位及規(guī)格,保證首層墻板的順利施工。

轉(zhuǎn)換層施工中新增用于固定上層墻板的斜支撐預埋件,包括預埋拉環(huán)或者預埋套筒。

3.2.2.2 吊裝前準備

墻板與吊裝面一般存在20 mm 間隙用于灌漿連接上下層結(jié)構(gòu)。

墻板吊裝前需要安裝墊板以控制墻板標高,墊板材質(zhì)一般為鐵板。

墻板吊裝前為保證后續(xù)灌漿工序需要對墻板進行分倉及封堵,分倉采用專用分倉高強度砂漿進行分倉,外墻封堵采用橡膠條進行封堵,內(nèi)墻采用塞縫砂漿在墻板吊裝完成后封堵。

3.2.2.3 墻板吊裝

預制墻板頂部一般會預留吊裝用吊釘或者吊環(huán),使用專用吊具將墻板連接后進行試吊,試吊無誤后繼續(xù)進行吊裝施工。

吊裝就位時利用墻邊控制線定位,由于底部灌漿套筒位置不便于觀察,可以采用鏡子對準套筒進行調(diào)整,墻板慢慢下落就位,保證預埋鋼筋插入到灌漿套筒中,鋼筋存在少量偏差時可用撬棍調(diào)整鋼筋。

預制墻板就位后,利用斜支撐臨時固定并調(diào)整位置,待灌漿結(jié)束,本層混凝土強度達到要求后方可拆除支撐。

4 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件灌漿

裝配式結(jié)構(gòu)灌漿是用于將墻板與下部結(jié)構(gòu)連接的方式,采用裝配式結(jié)構(gòu)連接中強連接方式,一般采用漿錨搭接的套筒連接方式。

4.1 灌漿材料選擇

灌漿料一般采用高強砂漿,由于上下部漿錨搭接尺寸較小,同時需要保證連接的早期強度,對的灌漿料早期強度要求較高,設計強度一般在C80以上。同時流動度,凝結(jié)時間需要滿足灌漿施工需求,30 min內(nèi)流動度下降不能過于嚴重。

4.2 灌漿工藝

灌漿施工屬于難以檢測施工質(zhì)量的隱蔽工程,其質(zhì)量一方面從灌漿料原材上保證,如強度高流動性好,一方面從施工上保證其充盈度。

4.2.1 施工準備

灌漿施工在墻板吊裝完成,內(nèi)外縫封堵完成,底部分倉完成后施工。

在正式灌漿前,逐個檢查各接頭的灌漿孔和出漿孔內(nèi)有無影響漿料流動的雜物,確保孔路暢通。

4.2.2 漿料制備

灌漿料制備一般根據(jù)說明書比例及順序進行填料攪拌,流動度以320～340 mm 為宜;攪拌時間不小于5 min。停機靜置1～3 min,待表面氣泡消失后,即可進行灌注施工。

4.2.3 灌漿施工

鋼筋套筒灌漿應采用壓漿法從灌漿套筒下注漿口注入,待灌漿料漿體從其他注漿孔流出后進行封堵。

注漿機啟動后,先將注漿槍頭內(nèi)雜物排出,待注漿槍頭流出的灌漿料與注漿料斗中漿體流動度一致時,方可進行注漿施工。

注漿速度控制:注漿過程中應保持連續(xù)勻速緩慢注漿,盡量避免引入氣囊或氣泡夾層,注漿過程必須保證連貫性,非意外情況,不得中途停機。

出漿封堵:當漿體以整柱狀流出時候,要進行出漿封堵。

5 質(zhì)量控制和安全管理

質(zhì)量控制和安全管理是任何建筑工程中都不可忽視的重要方面。通過引入現(xiàn)代化的質(zhì)量控制手段和安全管理體系,確保吊裝和灌漿過程中各項工作的規(guī)范執(zhí)行,最大程度地降低施工事故的風險。

5.1 質(zhì)量控制

5.1.1 吊裝施工質(zhì)量控制

吊裝施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于墻板吊裝,控制點在于軸線位置、標高、垂直度。

軸線位置在構(gòu)件吊裝時進行控制,利用內(nèi)外邊線及兩側(cè)邊線進行控制,下落完成后利用撬棍進行調(diào)整。

標高控制主要靠鋼墊片,在吊裝前利用水準儀測定標高,將墊片墊至設計高程,一般由2～3組墊片控制墻板標高。

墻板垂直度主要利用臨時支撐調(diào)整,通過調(diào)整支撐螺桿的松緊調(diào)整墻板垂直度。

5.1.2 灌漿施工質(zhì)量控制

灌漿施工的質(zhì)量控制關(guān)鍵在于保證其充盈度。

灌漿套筒一般有下部灌漿孔及上部出漿孔兩個孔組成,每個墻板下的灌漿套筒通過墻板下部20 mm 的底板縫進行聯(lián)通。

灌漿采用專用灌漿機壓力注漿,由一個套筒的下部注漿孔進行注漿,待漿料從其他套筒的注漿孔及灌漿孔呈柱狀流出后使用膠塞進行封堵,如出現(xiàn)未出漿,但是注漿壓力過大情況,應檢查套筒是否堵塞。灌漿完成初步凝固后,應檢測每個套筒是否灌漿密實,不密實應進行補漿。

5.2 安全管理

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的安全控制要點主要在于構(gòu)件的吊裝施工。

由于混凝土構(gòu)件重量大,一旦發(fā)生脫鉤、斷繩等事故后果十分嚴重。

吊裝前首先要檢查鋼絲繩、卡環(huán)等吊具的磨損情況,磨損較大應及時更換。同時檢查構(gòu)件上吊點的外觀質(zhì)量,不能有明顯缺陷。

起吊時應先進行試吊,起吊500 mm 后觀察吊具及構(gòu)件情況,確認安全無誤后再正式起吊安裝。

起吊過程中人員不得經(jīng)過構(gòu)件下部,并遠離構(gòu)件墜落半徑。

6 結(jié)語

通過對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進行深入研究,分析多個工程施工總結(jié)出一定施工經(jīng)驗,為相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)者提供一定參考。對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的應用進行一定程度的推廣。