PC技術(shù)在公共建筑中的應(yīng)用探析——以“十二運”安全保衛(wèi)指揮中心為例

顧 威， 趙 宇

(1.東北大學(xué) 建筑系，沈陽 110004；2.沈陽市東陵區(qū)(渾南新區(qū))基本建設(shè)辦公室，沈陽 110000)

1 項目簡介

“十二運”安全保衛(wèi)指揮中心(以下簡稱安保中心)項目坐落于東陵區(qū)(渾南新區(qū))世紀(jì)路23號。占地面積2.9萬m2，建筑面積3.1萬m2，建筑物總高度約66 m。安保中心主樓15層，地下1層，裙樓3～4層，其中主樓的3-12層采用PC技術(shù)施工，其他部位采用傳統(tǒng)的RC技術(shù)。該項目于2011年8月正式開工建設(shè)，目前已完成了主樓結(jié)構(gòu)封頂和外圍護結(jié)構(gòu)封閉，正在進行內(nèi)裝修和配套工程的施工，預(yù)計2013年5月份工程將全面竣工并投入使用。安保中心項目是國內(nèi)第一個采用PC技術(shù)施工的大型公共建筑，建成后將作為第十二屆全國運動會的安全保衛(wèi)指揮中心。

2 PC技術(shù)概述

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是將傳統(tǒng)設(shè)計的混凝土建筑，通過科學(xué)合理的拆分技術(shù)設(shè)計成不同的構(gòu)件，然后把這些構(gòu)件在工廠進行預(yù)制生產(chǎn)后再運到工地現(xiàn)場進行拼裝成1棟整體的建筑，即PC技術(shù)(Precast Concrete Structure)。

2.1 PC技術(shù)的基本特征

具有工廠化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的基本特征。(1)工廠化主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件、部品在工廠里進行生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化。

(2)工業(yè)化是指它能最大限度地發(fā)揮工廠生產(chǎn)的優(yōu)勢，對建筑產(chǎn)業(yè)全過程(采購、設(shè)計、工廠生產(chǎn)、物流、施工、售后服務(wù))實施質(zhì)量管理，進行合理化生產(chǎn)。

(3)產(chǎn)業(yè)化是指全行業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈(整體)的現(xiàn)代化。

2.2 PC技術(shù)的綜合效益

2.2.1 社會效益

PC技術(shù)的發(fā)展，帶來了建筑產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展的社會效益。(1)需要具備部品設(shè)計能力和加工能力的企業(yè)。(2)在現(xiàn)場施工的同時需要進行模具設(shè)計和生產(chǎn)，需要新增模具制造行業(yè)。

(3)PC構(gòu)件將在工廠中制造加工完成，需要新增構(gòu)件生產(chǎn)行業(yè)。

(4)PC構(gòu)件生產(chǎn)和安裝都需要先進的施工輔助用具，需要新增輔助用具生產(chǎn)行業(yè)。

2.2.2 經(jīng)濟效益

(1)節(jié)水。

工業(yè)化生產(chǎn)改變了混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護方式，實現(xiàn)養(yǎng)護用水的循環(huán)使用。

(2)節(jié)材。

工廠化集中生產(chǎn)的方式，降低了建筑主材的消耗；裝配化施工的方式，降低了建筑輔材的損耗。

(3)節(jié)能環(huán)保。

現(xiàn)場裝配施工相較傳統(tǒng)的施工方式，減少了建筑垃圾的產(chǎn)生、建筑污水的排放、建筑噪音的干擾、有害氣體及粉塵的排放。建筑節(jié)能比傳統(tǒng)方式高出50%以上；可回收材料占60%；產(chǎn)生的建筑垃圾比傳統(tǒng)模式減少83%；鋼筋損耗是傳統(tǒng)模式的75%；混凝土損耗是傳統(tǒng)模式的65%。

(4)質(zhì)量改善。

工業(yè)化生產(chǎn)能夠最大程度改善尺差，墻體裂縫、窗戶滲漏等工程頑疾。外墻、門窗滲漏水控制在0.01%內(nèi)，表面平整度以mm計，偏差小于0.1%。

2.2.3 企業(yè)效益

(1)提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備周轉(zhuǎn)率，可大幅提高企業(yè)單位時間的盈利能力。

(2)縮短工期。通過預(yù)制生產(chǎn)和裝配式生產(chǎn)方式不受季節(jié)的影響，可大幅度縮短建造周期，主體和外裝飾的總工期比傳統(tǒng)建造模式減少約70%。

(3)減少勞動力，減少現(xiàn)場施工及管理人員數(shù)量，施工勞動力比傳統(tǒng)建造模式減少約89%。

(4)施工安全性提高，省去了外墻腳手架，高空作業(yè)量減少了近90%。

(5)工業(yè)化技術(shù)可提高資金運營效率，這是提高開發(fā)企業(yè)盈利水平的關(guān)鍵?？傊?，對于施工企業(yè)，從其技術(shù)的發(fā)展來看，此種技術(shù)提高了生產(chǎn)效率、提升了品質(zhì)控制水平、提高了建筑質(zhì)量、縮短了生產(chǎn)建設(shè)周期。對于開發(fā)企業(yè)，工業(yè)化技術(shù)可顯著縮短項目工期，加快開發(fā)企業(yè)資金周轉(zhuǎn)，減少現(xiàn)金流風(fēng)險。

3 施工過程中主要的問題及對策

我國工業(yè)化主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括：預(yù)制外墻板、預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制頂板、預(yù)制陽臺、預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板等。本項目嘗試采用了預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制樓板3種構(gòu)件形式。

3.1 RC結(jié)構(gòu)與PC結(jié)構(gòu)連接預(yù)留插筋位置精度控制方法

本項目根據(jù)PC工業(yè)化特點，在標(biāo)準(zhǔn)化大空間區(qū)域采用PC技術(shù)，而在小空間和不規(guī)則采用傳統(tǒng)的RC(Reinforce Concrete)技術(shù)，這在PC技術(shù)還沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前提下，為降低施工成本、縮短施工周期，進行兩種結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)結(jié)合布局形式，是一種明智的選擇。

由于RC結(jié)構(gòu)框架柱縱向受力鋼筋預(yù)留位置的精度控制是下道工序 (PC柱吊裝)充分必要條件。只有當(dāng)預(yù)留鋼筋的位置同與其連接的PC構(gòu)件內(nèi)鋼筋位置一致時，才能實現(xiàn)PC吊裝。而傳統(tǒng)的手扎鋼筋的方式，其精度很難與PC構(gòu)件內(nèi)鋼筋的位置相契合，為吊裝帶來的困難，因此，針對這一情況，我們經(jīng)過多次不同材料的應(yīng)用性實驗，最后決定采用鋼模板固定連接預(yù)留插筋的位置，以確保與PC柱內(nèi)的鋼筋位置相對應(yīng)，有效地解決了施工中的連接錨固問題。

3.2 安裝梁柱節(jié)點模板的方法

在國內(nèi)處理這種接頭的模板時候往往比較困難，可能還需要搭設(shè)排架，這里就要說到日本項目預(yù)埋件的妙用了，大家仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)PC柱和梁在接頭處10 cm范圍內(nèi)都預(yù)留有小埋件，這樣工人在安裝模板時只需將對拉螺桿與預(yù)埋件連接就可以輕松將此接頭處模板固定。

3.3 縮短施工周期的方法

3.3.1 縮短主體結(jié)構(gòu)工期

一般采用傳統(tǒng)RC技術(shù)施工的工程主體結(jié)構(gòu)工期為每層8～10 d(高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)層)，采用PC的項目工期可以縮短至6～8 d。如果本工程全部采用PC技術(shù)，將在PC拆分圖設(shè)計、制造圖設(shè)計、模板制作等前期工作上耗費大量時間 (在日本上述工作需要6個月左右)，所以結(jié)合實際情況決定采用半PC技術(shù)。本工程在施工前期施工單位委派了30名技術(shù)工人到日本學(xué)習(xí)PC吊裝技術(shù)，在施工過程中，特別是在PC吊裝進行的初期，施工單位聘請日本鹿島公司的多名專業(yè)技術(shù)人員進行現(xiàn)場指導(dǎo)。第三層(PC吊裝的第一層)施工工期為15 d，第四層12 d，第五層8 d，往上每層平均在5～6 d。

3.3.2 縮短砌筑抹灰工期

傳統(tǒng)的國內(nèi)的內(nèi)外墻砌筑均采用砼或砌塊，任何一種砌體完成一整套砌筑、構(gòu)造梁柱、工藝間歇、粉刷、養(yǎng)護工序至少需要2個月。本工程采用了輕質(zhì)的GRC水泥板，安裝效率大幅度提高，且無需進行粉刷。由于采用這種新型砌體可使總體工期縮短一個月左右。

4 PC施工管理過程中應(yīng)注意的問題

4.1 PC施工的各項組織計劃要周密

在正式施工前要考慮到一切可能發(fā)生的不利因素并做好預(yù)案，例如現(xiàn)場的臨時用電，要根據(jù)注漿機械的功率準(zhǔn)備好發(fā)動機，防止突然停電造成無法正常注漿，進而影響整個工期計劃。

4.2 監(jiān)理公司要委派有經(jīng)驗的工程師到PC構(gòu)件生產(chǎn)廠進行監(jiān)造

本工程第一批進施工現(xiàn)場的PC構(gòu)件由于監(jiān)造不利，導(dǎo)致部分構(gòu)件需返廠進行修補，雖未造成重大的損失，但至少誤工3～4 d。

4.3 吊裝所需的材料采購要及時

包括套筒、專用模板、注漿料等，不要因為一些小材料問題影響施工進度。特別是注漿料，由于國內(nèi)生產(chǎn)廠家較少，應(yīng)用又不是很廣，一定要提前預(yù)定并到廠家去考察其生產(chǎn)能力。

4.4 施工安全要常抓不懈

大家都知道安全是生產(chǎn)的保證，沒有安全談不上生產(chǎn)，這一點在PC吊裝過程中尤為重要，原因有兩點：

(1)施工人員對PC吊裝技術(shù)還不是很了解；

(2)PC和RC混合施工對作業(yè)的規(guī)范性要求很嚴(yán)格。班前班后都要注意安全。

5 本工程中應(yīng)用PC技術(shù)存在的不足

安保中心項目是國內(nèi)首次采用PC技術(shù)施工的大型公共建筑，從施工圖設(shè)計、拆分圖設(shè)計、工廠的制作到施工現(xiàn)場的吊裝、注漿等過程都處在邊設(shè)計施工邊總結(jié)經(jīng)驗的階段，不可避免的存在著一些不足需要我們加以總結(jié)。

5.1 由于采用PC技術(shù)進行施工的數(shù)量小，導(dǎo)致采用PC技術(shù)帶來的經(jīng)濟效益不明顯

本工程建筑面積3.1萬m2，只有1.1萬m2(主樓3～12層的局部)采用PC技術(shù)，其他部分均采用傳統(tǒng)的RC技術(shù)，由于數(shù)量少，一是用于生產(chǎn)PC構(gòu)件的模具不能大量的批量生產(chǎn)；二是吊裝作業(yè)的材料、機械、人工成本較高，導(dǎo)致整個工程的土建施工成本過高。日本的相關(guān)PC專家曾表示，只有每一個構(gòu)件的模具生產(chǎn)出100個以上的構(gòu)件時，施工成本才會和傳統(tǒng)工藝的持平或降低。

5.2 工程的部分重要、復(fù)雜節(jié)點部位沒有采用PC技術(shù)

節(jié)點部位包括電梯井、管道井、樓梯、衛(wèi)生間等部位，這些部位結(jié)構(gòu)位置重要、施工復(fù)雜，由于沒有采用PC技術(shù)，無法對上述部位的施工情況進行總結(jié)，同時由于在一個作業(yè)面上既有PC施工部分，又有RC部分，所以給工程的工序組織、工期節(jié)點安排、施工安全等方面增加了很大的難度。

5.3 內(nèi)外裝修沒有很好的和PC技術(shù)相結(jié)合

(1)外裝修，由于本工程是在傳統(tǒng)的設(shè)計完成后才決定部分采用PC技術(shù)施工，沒有考慮部分外墻部分可以采用PC技術(shù)，如采用可減少外圍護的砌筑量，縮短施工周期；

(2)內(nèi)裝修，在進行內(nèi)裝修設(shè)計時，PC施工已開始，內(nèi)裝修設(shè)計無法和PC設(shè)計進行結(jié)合，導(dǎo)致消防、空調(diào)、給排水、電力等管道均按照傳統(tǒng)的施工辦法，在梁下排布。如能和PC設(shè)計同時進行，各種管線在什么部位穿梁、套管預(yù)留等問題提前解決好，可以節(jié)約大量的空間，即可降低層高，又使室內(nèi)空間更加寬敞。

5.4 施工安全方面還有待提高

特別是在梁、板、柱的吊裝過程中，由于吊件在空中會停留一段時間，構(gòu)件上的預(yù)留筋、吊鉤又不太引起施工人員注意，所以碰頭、扎腳、扭傷等情況時有發(fā)生，雖未造成安全事故但也給予了我們警示：施工人員的整體素質(zhì)、安全意識要提高；PC技術(shù)的施工安全制度要盡快出臺。

6 結(jié)語

當(dāng)今社會已步入了改革發(fā)展的快車道，全國范圍內(nèi)建設(shè)無論是速度還是質(zhì)量上，都對建筑技術(shù)提出了更高的要求，同時由于環(huán)保的壓力，人力資源的匱乏等諸多因素，需要有新的技術(shù)來解決目前乃至未來所即將面臨的發(fā)展“瓶頸”。希望我們對PC技術(shù)在公共建筑應(yīng)用領(lǐng)域的探索，為PC技術(shù)的應(yīng)用與和早日推廣，服務(wù)未來社會化大規(guī)模建設(shè)任務(wù)能有所幫助。

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