裝配式施工技術(shù)在棚戶區(qū)改造項目中的運用

文／孫詩語 中鐵第五勘察設計院 北京 100079

引言：

裝配式建筑建造技術(shù)，起初主要應用于工業(yè)建筑，核心思想是在工廠中預制建筑部件和部品，并將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝和連接。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑方式相比，工廠預制的方式可以有效節(jié)約能源資源，在工廠中的生產(chǎn)方式更為集中和高效；其次，由于大部分的建筑部件在工廠內(nèi)完成，極大地減少了施工現(xiàn)場的建材浪費和環(huán)境污染；此外，工廠中的標準化生產(chǎn)不僅能夠確保建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，還能在很大程度上提高勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平。該技術(shù)不僅有利于提高居民的生活環(huán)境和居住水平，而且通過優(yōu)化施工過程，還能推動生態(tài)環(huán)境建設工程，實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”的目標，即節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地和環(huán)境保護[1]。在經(jīng)濟社會綜合效益方面，裝配式建筑建造技術(shù)不僅可以縮短工程周期，降低建筑成本，還為社會創(chuàng)造更多就業(yè)機會，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級。

盡管我國已經(jīng)出臺了一系列政策文件鼓勵和支持裝配式建筑技術(shù)的發(fā)展，但與國際先進水平相比，我國的裝配式建筑建造技術(shù)仍處于發(fā)展初期。無論在施工技術(shù)工藝方面，還是施工管理方式方面，都還有較大提升空間[2]。為了促進該技術(shù)在國內(nèi)的廣泛應用和快速發(fā)展，需進一步加強研究，不斷完善和優(yōu)化。本文主要針對裝配式施工技術(shù)在棚戶區(qū)改造項目的應用進行分析。

1.棚戶區(qū)改造的背景

在我國新城市化建設的進程中，棚戶區(qū)及城中村的存在已然成為了城市發(fā)展的一大短板。這些區(qū)域建筑多呈現(xiàn)平房為主、密度高、房屋老舊、基礎設施不健全等特點，給城市居民帶來了眾多民生問題。例如，基礎設施不完善造成消防疏散存在問題，安全隱患倍增；環(huán)境衛(wèi)生條件較差，影響市民生活質(zhì)量等。從2013 年起，國家已經(jīng)展開了大規(guī)模的棚戶區(qū)改造工程，不僅旨在為城市居民創(chuàng)造更好的生活條件，提高其生活水平，更是一個對城市的全面升級和優(yōu)化的方式。通過這些改造工作顯著提高了城市的整體環(huán)境，進而提高城鎮(zhèn)的綜合承載能力，為未來發(fā)展創(chuàng)造更加堅實的基礎。

2.裝配式建筑施工技術(shù)的作用

2.1 利于建筑施工質(zhì)量的提高

近年來，裝配式建筑施工技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注和應用。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土技術(shù)相比，裝配式建筑在多個方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢[3]。第一，裝配式建筑技術(shù)在施工進場前可進行更充分的前期準備和檢查，有助于及早發(fā)現(xiàn)和糾正潛在問題，預防安全風險，預制部件生產(chǎn)過程中，在相對安全穩(wěn)定的環(huán)境中作業(yè)，降低了在傳統(tǒng)施工場地上存在的各種安全風險；第二，為確保工程的高質(zhì)量，裝配式建筑強調(diào)整個施工過程的標準化，意味著每道工序均有明確的操作指導和規(guī)范，盡可以減少人為因素帶來的裝配誤差，確保每塊預制部件都達到預定標準，從而在最終的裝配過程中，各個部件能夠準確匹配，提高整體建筑的穩(wěn)定性和質(zhì)量；第三，對于整個建筑行業(yè)來說，裝配式建筑不僅帶來施工的高效和質(zhì)量的提升，它也為未來的建筑發(fā)展指明了方向。當我們更多地強調(diào)施工標準、工程技術(shù)的創(chuàng)新及對施工過程中安全問題的高度重視時，裝配式建筑正是這一趨勢的典型代表。

2.2 利于優(yōu)化施工管理手段

在常規(guī)項目建設中，我們常依賴傳統(tǒng)的、有時甚至過時的施工方法，主要基于人工裝配結(jié)構(gòu)部件，施工人員需要在現(xiàn)場逐一完成各部分的裝配工作。不僅對施工人員造成了巨大的體力負擔，而且在工程效益和質(zhì)量上都存在潛在風險。裝配式施工在管理系統(tǒng)和施工管理的配合下，長期以來被視為提高工程質(zhì)量的一個有效方法。但傳統(tǒng)的裝配式施工方法仍然存在許多限制，比如仍需要大量的人工參與，導致工程周期延長和施工效率不高[4]。隨著自動化裝配式施工裝置的出現(xiàn)，這一局面得到了很多的改善。現(xiàn)代自動化技術(shù)使得結(jié)構(gòu)部件的裝配更為迅速、準確，大大減少對施工人員的依賴,不僅提高了施工速度，還降低了人為因素導致的錯誤，大大提高工程質(zhì)量[5-6]。

3.裝配式建筑施工技術(shù)在應用中的關(guān)鍵點

3.1 制定設計質(zhì)量管控體系

隨著時代的快速發(fā)展，建筑行業(yè)面臨著前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。建筑施工企業(yè)更需要對自身的日常管理進行革新與完善，確保施工質(zhì)量始終保持在高水平。對于建筑施工企業(yè)，確保施工質(zhì)量是其核心任務。企業(yè)需及時引進不斷迭代的現(xiàn)代先進的施工技術(shù)并熟練掌握，但不意味著全盤否定傳統(tǒng)施工方法，需在新舊技術(shù)之間找到平衡點，并結(jié)合企業(yè)自身的實際情況進行優(yōu)化。完善的設計質(zhì)量管控體系不僅要包含明確的施工標準和規(guī)范，還需要對施工各環(huán)節(jié)的制度體系和手段進行持續(xù)優(yōu)化，確保施工的每個環(huán)節(jié)都能夠得到有效的監(jiān)控和管理[7-8]。施工質(zhì)量監(jiān)管流程及施工管理措施需要對施工的每個環(huán)節(jié)進行嚴格把關(guān)，確保施工單位在施工過程中始終遵循正確的施工方向和目的。

3.2 科學應用先進的管理技術(shù)

目前信息化技術(shù)已成為建筑行業(yè)中不可或缺的要素。與傳統(tǒng)施工方法相比，信息化技術(shù)可以幫助建筑企業(yè)更準確、高效地完成各種工程項目。質(zhì)量問題一直是業(yè)內(nèi)的關(guān)鍵焦點，而現(xiàn)代技術(shù)的BIM 系統(tǒng)為解決這些問題提供了強有力的工具。BIM技術(shù)為高層住宅建筑提供了一個全方位、立體的信息建模方式，工程師、設計師和管理者借助BIM可以在項目的每個階段都獲得關(guān)鍵信息，做出明智的決策，有助于預見和解決施工中的問題，也讓各方更容易協(xié)同工作，提高整體效率。建筑行業(yè)的市場發(fā)展趨勢和物料價格的變動始終在影響著工程項目的總體造價，BIM 技術(shù)可以及時同步此類關(guān)鍵數(shù)據(jù)并據(jù)此更新優(yōu)化造價控制方案和施工計劃，確保項目既能按時完成，又能保證預算和質(zhì)量。

4.裝配式施工技術(shù)在棚戶區(qū)改造項目中的運用

4.1 棚戶區(qū)改造項目概況

天竺綜保區(qū)圍網(wǎng)建設(順義區(qū)機場西側(cè)四村）安置房項目位于順義區(qū)西南方位。拆遷安置人口4682 人，需安置房27.54 萬平方米，項目拆遷用地面積264.75 公頃，拆遷規(guī)模188.07 萬平方米。

本項目應按照《北京市人民政府辦公廳關(guān)于加快發(fā)展裝配式建筑的實施意見》（京政辦法發(fā)[2017]8 號）、《北京市發(fā)展裝配式建筑2020 年工作要點》（京裝配聯(lián)辦發(fā)[2020]2 號）及市住房城鄉(xiāng)建設行政主管部門的相關(guān)要求進行裝配式建筑設計。

本項目共有20 棟住宅樓，住宅地上總建筑面積為130 290.23 平方米，為回遷房，屬于實施裝配式建筑的范疇，應采用裝配式建造。建筑層高2.9 米，層數(shù)為12-14 層，采用裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)（簡稱裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)）。

各樓棟建筑高度均在60 米以下，單體建筑預制率應不小于40%，單體建筑裝配率應不小于50%。同時水平構(gòu)件采用預制（構(gòu)件）或免支模的應用比例應不小于70%（參照京裝配聯(lián)辦［2017］2 號要求）。所有住宅樓均采用預制構(gòu)件。采用預制構(gòu)件的范圍為住宅樓的四層及以上各層的墻體、首層及以上各層的樓板、樓梯、空調(diào)板。涉及的預制構(gòu)件類型有：預制內(nèi)、外墻承重墻板、預制疊合樓板、預制空調(diào)板、預制樓梯等。

4.2 構(gòu)件的設計和生產(chǎn)

為確保質(zhì)量和安全兩個關(guān)鍵元素的最優(yōu)化，應用以下的技術(shù)和方法[9]：

（1）為確保構(gòu)件設計和裝配達到高精確度，利用三維仿真技術(shù)進行預覽和可視化，確保精確的計算和細致的設計。工程師和設計師可以在建筑物實際建造之前，預見所有的結(jié)構(gòu)部件如何集成，不僅可提前發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，還可為預裝配階段提供準確的指導。

（2）預裝配是非常重要的步驟，在建筑物主體構(gòu)件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，這是關(guān)鍵的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)之一。利用先進的裝配技術(shù)，不僅可以確保各部分安裝得當，還可以預防因裝配不當帶來的安全問題。現(xiàn)代裝配技術(shù)可以確保每個部件都與其設計相匹配，避免因誤差造成的安全隱患。

4.3 構(gòu)件的儲存和運輸

結(jié)構(gòu)部件作為裝配式建筑的核心，其完整性和質(zhì)量直接關(guān)系到整個建筑的穩(wěn)定性和使用壽命。如何確保這些部件在運輸、存儲和搬運過程中的安全是首要問題。因此，選擇合適的運輸工具是關(guān)鍵，不僅能夠確保部件的穩(wěn)定運輸，還可有效避免因為碰撞和震動導致的損壞，裝配式構(gòu)件的運輸與儲存方式如下：

（1）預制構(gòu)件運輸宜選用低平板車，車上應設有專用架，且有可靠的穩(wěn)定構(gòu)件措施。預制構(gòu)件混凝土強度達到設計強度時方可運輸。預制外墻板宜采用豎直立放式運輸，預制疊合樓板、預制陽臺板、預制樓梯可采用平放運輸，并正確選擇支墊位置。

（2）預制構(gòu)件運送到施工現(xiàn)場后，應按規(guī)格、品種、所用部位、吊裝順序分別設置堆場。現(xiàn)場擺放堆場應設置在吊車工作范圍內(nèi)，堆垛之間宜設置通道。

（3）現(xiàn)場運輸?shù)缆泛投逊哦褕鰬秸麍詫崳⒂信潘胧＿\輸車輛進入施工現(xiàn)場的道路，應滿足預制構(gòu)件的運輸要求。卸放、吊裝工作方位內(nèi)不應有障礙物，并應有滿足預制構(gòu)件周轉(zhuǎn)使用的場地。

（4）預制疊合樓板可采用疊放方式，層與層之間應墊平、墊實，各層支墊應上下對齊,最下面一層支墊應通常設置。疊放層數(shù)不應大于6 層。

4.4 預制墻體的施工技術(shù)

北京地區(qū)抗震設防烈度為8 度，結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，從4 層及4 層以上墻墻體采用預制墻體（圖1）。裝配式建筑施工技術(shù)在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中正逐漸嶄露頭角，特別是在棚戶區(qū)改造工程中，墻體的預制施工技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。該技術(shù)的成功應用對于工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和質(zhì)量至關(guān)重要[10]。

圖1 墻體預制構(gòu)件安裝

（1）墻體是裝配式建筑中的關(guān)鍵組件之一，墻體在建筑結(jié)構(gòu)中起到了支撐和穩(wěn)定作用。在本棚戶區(qū)更新工程中，為了確保預制墻體的施工質(zhì)量，必須確保墻體的質(zhì)量和尺寸滿足設計要求，從而提高了整個建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（2）在進行預制剪力墻施工時，特別注意墻板的制造和連接過程。確保墻體預留板螺釘孔準確銜接預留立柱的鋼筋，此類孔位的準確對齊確保了內(nèi)剪力墻的正常裝配和結(jié)構(gòu)強度，任何孔位偏差都可能導致施工問題和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，因此在施工前務必進行仔細的測量和校準。預制墻體節(jié)點施工如圖2 所示。

圖2 預制墻體鏈接節(jié)點

（3）錨孔是剪力墻連接加固的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過在錨孔中加入混凝土，增強整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種加固措施有助于承受建筑在風力、地震或其他外部力量下的應力，提高了建筑的安全性和可靠性。同時，應確保錨桿正確放置在剪力墻的中部，以實現(xiàn)良好的連接加固效果。

4.5 預制構(gòu)件吊裝的施工技術(shù)

在本工程施工中，為確保預制構(gòu)件吊裝順利進行，施工企業(yè)建立了良好的施工分析機制。該機制可以使施工人員更好地根據(jù)實際需求和工程要求，靈活而合理地使用預制板技術(shù)，提升整體工程質(zhì)量。施工分析機制可以幫助施工人員更好地理解工程的復雜性和特殊性，并采取相應的措施解決問題，確保工程進展順利。

在預制件的安裝過程中，施工人員必須精確掌握相關(guān)參數(shù)，包括吊裝方式、預制件的結(jié)構(gòu)特點、埋入位置等，確保安全、準確的吊裝和安裝過程。同時，組織專人負責收集和歸納相關(guān)資料，用于安裝過程的指導，并支持后續(xù)質(zhì)量檢查和工程驗收等工作。如圖3 所示。

圖3 預制板吊裝

圖4 預制疊合板的安裝施工

4.6 預制疊合板的安裝施工技術(shù)

本工程首層頂板及以上各層樓板采用預制疊合樓板，屋面板現(xiàn)階段按現(xiàn)澆考慮。根據(jù)疊合樓板實際受力特征確定按單向板或雙向板設計，優(yōu)選選用單向板；預制樓板+現(xiàn)澆層總厚度在：130mm（60mm+70mm）；屋面層為160mm（60mm+100mm）預制板搭置在墻體上的長度為15mm；預制疊合板寬度選用圖集《桁架鋼筋混凝土疊合樓板》（15G366-1）中的寬度，疊合樓板考慮安裝施工階段有豎向支撐。

預制疊合板具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、裝配便捷的優(yōu)點，在實際的裝配和使用中仍然需要嚴格遵循操作規(guī)程。首先，每位參與施工的人員都應深入了解和熟悉預制疊合板的使用方法和使用規(guī)定。預埋件的工作面、間距等關(guān)鍵參數(shù)都需嚴格控制，以確保后續(xù)施工的順利進行。應確保疊合板在運輸過程中不受損傷，否則任何因運輸或儲存不當造成的設備損壞，都將影響后續(xù)的施工進度和質(zhì)量。

在疊合板裝配過程中，還應注意預防潛在施工問題。施工團隊應先進行試裝和測試，確保各項指標均滿足施工要求，如遇到問題，應及時調(diào)整，避免在正式施工中出現(xiàn)誤差。同時，考慮到施工過程中可能需要臨時支撐或底部支架，在確保裝配穩(wěn)固后，應當按照施工程序及時進行拆卸工作，確保整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

結(jié)語：

綜上，裝配式技術(shù)在建設行業(yè)逐漸嶄露頭角，顯示出與傳統(tǒng)建筑技術(shù)相比的明顯優(yōu)勢。與傳統(tǒng)建筑現(xiàn)場搭建模具不同，裝配式建筑主要在工廠內(nèi)預制部件和模塊，運送到現(xiàn)場進行快速組裝。通過不斷研究和發(fā)展新的施工技術(shù)、加強質(zhì)量管理并持續(xù)采納先進的建設技術(shù)，裝配式建筑有望走向可持續(xù)的現(xiàn)代化建設之路，為未來的建筑行業(yè)開創(chuàng)全新的篇章。