預制裝配整體式混凝土剪力墻結構關鍵技術研究

蔣風紅 陳 華 田惠文 緱立鵬 任思澔 李 寧

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

1 工程概況

背景工程為上海市一大型住宅項目，總建筑面積301 512 m2，占地面積76 314.6 m2，采用預制裝配整體式剪力墻結構體系，單體預制率約33%，主要預制構件包括預制凸窗、預制外墻、預制內墻、預制陽臺板、預制樓梯板，其中外墻全部為預制夾心保溫墻體。單體結構最高33層，其中1～3層采用現(xiàn)澆結構體系，4～頂層采用預制裝配式結構體系。

2 關鍵施工技術

2.1 預制裝配整體式剪力墻結構施工流程

預制裝配式混凝土剪力墻結構的生產(chǎn)及施工流程[1]主要包括：預制構件生產(chǎn)→預制構件運輸→預制構件堆放→定位放線→預制墻板吊裝→預制墻板位置調整與固定→剪力墻豎向連接套筒灌漿→現(xiàn)澆區(qū)域鋼筋綁扎→現(xiàn)澆區(qū)域模板安裝→現(xiàn)澆區(qū)域混凝土澆筑→預制樓梯和陽臺等構件吊裝及安裝→……→結構封頂→外墻打膠→驗收。

2.2 統(tǒng)籌平面布置

現(xiàn)場平面規(guī)劃應根據(jù)構件的質量及尺寸確定，統(tǒng)籌規(guī)劃運輸路線、道路寬度、堆場位置及面積、塔吊位置及型號、外架形式等。

由于預制構件質量較大，故需要較大車型的車輛運輸，導致現(xiàn)場環(huán)形運輸?shù)缆返膶挾刃璐笥? m且轉彎半徑需大于9 m。預制構件堆場位置及面積的合理確定需要充分考慮吊裝就位區(qū)與主道路的距離、塔吊運輸能力及堆場基礎承載力等因素。根據(jù)本項目施工經(jīng)驗，現(xiàn)場存儲一層結構施工需要的預制構件，所需堆場面積為單層建筑面積的60%；當堆場的承載力不符合要求時，可采用下部回頂支撐結構的加固方式或通過加強結構配筋來實現(xiàn)。

塔吊的選型需要考慮三大技術參數(shù)，一是工作幅度，在主體施工階段，吊裝預制構件是主要工作；二是起重高度，需高于建筑高度10 m左右，且滿足群塔的安全垂直距離；三是起重能力，起重力矩控制在額定值的0.75以下。塔吊附著應滿足下列要求：外掛板、內墻板等非承重構件，不得用作塔吊附墻連結；分戶墻、外圍護墻與主體同步施工，塔吊附著桿件需優(yōu)先選擇窗洞、陽臺伸進。

本工程建筑高度較高，外架形式選取懸挑腳手架，懸挑型鋼穿出預制外墻區(qū)域預留的洞口，需在設計階段進行深化并在構件生產(chǎn)階段預留準確。

2.3 預制構件吊裝技術

吊裝前需對專業(yè)施工人員及管理人員進行安全教育，并明確分工；對所使用的吊具、對講機、構件質量再次進行全面檢查，確保安全可靠；確保作業(yè)面干凈清潔，臨邊洞口等封閉到位，墻體放線應精準，橡膠墊布置應合理。在吊裝過程中，實行質量員與安全員全過程共同旁站制度，確保過程受控。

吊裝過程中存在吊裝作業(yè)層外架與預制構件碰撞的風險，為避免碰撞，針對不同情況制訂了相應的措施：當塔吊升節(jié)可滿足構件起吊高度高于外架時，可采取升節(jié)措施；當?shù)跹b作業(yè)面為頂層時，塔吊自由端高度受限不能升節(jié)，為滿足吊裝要求，考慮預制陽臺板尺寸、預制外墻最大構件尺寸、外加立桿橫距與縱距等因素，采用了作業(yè)層外架立桿在陽臺板及大尺寸PC構件位置局部臨時隔一搭一，吊裝完畢后及時恢復外架的措施。

構件吊至作業(yè)層上方600 mm左右時，緩緩下降墻板，待到距預埋鋼筋頂部20 mm處，墻兩側掛線墜對準地面上的控制線，預制墻板底部套筒位置與地面預埋鋼筋位置對準后，將墻板緩緩下降，使之平穩(wěn)就位。

固定墻板構件的臨時支撐不宜少于2道，每道支撐由上部的長斜支撐桿與下部的短斜支撐桿組成。先利用下部短斜支桿精確定位，再利用上部的長斜支桿來調整墻板的垂直度（圖1）。

圖1 預制墻板吊裝就位及調整

2.4 灌漿技術

灌漿時從下排灌漿孔進行注漿，直至上排所有出漿孔溢出漿液，則視為灌漿飽滿，出漿孔溢漿后采用橡膠塞進行封堵。現(xiàn)場取樣做同條件抗壓試塊。灌漿料采用高強無收縮灌漿料，配合專用的灌漿機對灌漿套筒進行灌漿處理[2]。在高溫季節(jié)，為防止灌漿料提前硬化而造成灌漿不暢或灌漿孔堵塞，現(xiàn)場提前1 d對灌漿孔進行打水濕潤處理，并避開午間高溫時段進行灌漿。灌漿料嚴格按照配比配制并隨拌隨用，灌漿時留通氣孔。

2.5 現(xiàn)澆區(qū)鋼筋優(yōu)化技術

應用BIM技術，對預制構件水平及豎向連接鋼筋進行三維可視化模擬[3]，優(yōu)化了預制剪力墻與現(xiàn)澆邊緣構件的錨固連接方式，提出了采用預留內螺紋套筒，現(xiàn)澆區(qū)綁筋前擰入錨栓，綁筋后將錨栓擰到設計錨固長度的連接方式（圖2）。此種新型連接方式既解決了預制剪力墻預留鋼筋在現(xiàn)澆區(qū)域相互碰撞的問題，也可縮減現(xiàn)澆段長度，增大了外墻預制率。

圖2 預制墻板與現(xiàn)澆區(qū)鋼筋節(jié)點的優(yōu)化形式

2.6 PC外墻防水施工技術

預制構件與現(xiàn)澆結構的拼縫處采用結構防水、構造防水、材料防水等3重防水措施[4]。內墻板的水平拼縫采用高強灌漿料封堵，防水構造通過設置反坎構造，防止明水入室內，外墻板的拼縫內側塞入外徑1.5B（B為縫寬）的PE棒后再用“改良硅酮膠”防水材料進行封閉（圖3）。內墻板的豎向拼縫采用現(xiàn)澆混凝土澆筑，實現(xiàn)結構自防水；外墻板的豎縫用“改良硅酮膠”做材料防水。

圖3 水平拼縫防水節(jié)點

每隔3個樓層在橫豎拼縫節(jié)點設置橡膠排水管（帶止回片），有效排除拼縫中的積水；試水干燥后在墻板外側拼縫處掛網(wǎng)批膩子，噴涂真石漆。通過多重防水措施，有效解決了外墻滲水的難題。

3 成效

預制裝配整體式混凝土結構的應用實踐表明，該工藝可實現(xiàn)預制構件工廠化生產(chǎn)、施工現(xiàn)場拼裝，既保證了工程質量又能節(jié)約工期，同時可節(jié)約勞動力，有效助推綠色施工理念的傳播。

3.1 勞動力節(jié)約

相同面積的預制裝配式墻板與現(xiàn)澆墻板相比，預制構件施工過程將大大節(jié)約社會勞動力。以本工程8#樓為例，裝配層單層用工人數(shù)為32人，同面積的下部現(xiàn)澆層用工人數(shù)為41人，節(jié)省用工21.9%。

3.2 工期節(jié)約

從各個建設階段將總工期分解為階段工期，對比分析預制裝配式剪力墻結構與現(xiàn)澆結構的工期差異。與現(xiàn)澆結構相比，預制裝配式高層住宅（單層面積約500 m2），在主體施工階段工期較短，在裝飾裝修階段省去外墻保溫和內墻抹灰等工序，總工期縮短（表1）。以本工程已施工的7個單體結構為樣本，預制裝配式樓層共計112層，對各層施工時間進行統(tǒng)計，施工速度平均為5～6 d/層，最快達4 d/層；相同單體的下部現(xiàn)澆樓層施工速度為6～7 d/層。此外，本工程外墻為夾心保溫，為外架拆除、外場施工等工況節(jié)約了大量工期。

3.3 質量提升

在工廠預制的墻板平整度好，免去內墻抹灰，避免了空鼓開裂的隱患；墻板現(xiàn)場安裝采用專用調節(jié)工具進行垂直度控制，相比現(xiàn)澆墻體，可有效控制住宅房間的開間和進深尺寸，保證住宅的室內空間[5]。

4 結語

通過在預制裝配整體式混凝土剪力墻結構中應用關鍵施工技術，統(tǒng)籌了現(xiàn)場平面布置，保證了預制構件吊裝的安全性，解決了在現(xiàn)澆區(qū)域預留鋼筋相互碰撞的問題，在預制構件與現(xiàn)澆結構的拼縫處采用結構防水、構造防水、材料防水等3重防水措施，有效解決了外墻滲漏的難題。項目應用實踐表明，通過預制裝配整體式剪力墻結構關鍵施工技術的應用，節(jié)約了工期，提高了工程質量和綠色施工水平，對類似項目的應用具有借鑒作用，對實現(xiàn)現(xiàn)場裝配化施工、推動建筑工業(yè)化、助推綠色建造具有重要意義。