裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工全過程技術(shù)研究

方魯兵，范家茂

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 238000）

裝配式建筑的穩(wěn)定性主要受節(jié)點(diǎn)和接縫位置施工技術(shù)的影響。為增強(qiáng)裝配式建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，筆者圍繞裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的施工全過程技術(shù)，重點(diǎn)圍繞裝配式建筑的特點(diǎn)、生產(chǎn)過程、運(yùn)輸過程、施工安裝過程以及質(zhì)量驗(yàn)收管理等進(jìn)行研究，以期找出關(guān)鍵要素，優(yōu)化結(jié)構(gòu)施工工藝流程，提升裝配式建筑的施工質(zhì)量。

一、特色優(yōu)勢

裝配式建筑采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，有利于節(jié)約原材料，能夠進(jìn)行大量的規(guī)?；a(chǎn)。裝配式建筑實(shí)行工廠程序化生產(chǎn)，能夠優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升工人的操作熟練程度，加快施工速度，提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量，同時降低生產(chǎn)成本。裝配式建筑實(shí)行裝配式施工，將大大縮減班組所需人數(shù)，降低施工勞動力成本，增加項(xiàng)目利潤，提升機(jī)械化程度，降低天氣對施工過程的影響，提升施工生產(chǎn)過程的效率。裝配式建筑能夠利用建筑信息化模型BIM技術(shù)，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行編碼，建立建筑模型，進(jìn)行信息化管理，優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，模擬施工過程，進(jìn)行碰撞檢測，能提前對方案進(jìn)行完善，提高裝配式建筑的施工效率和質(zhì)量。裝配式建筑能夠利用無線射頻識別RFID技術(shù)，RFID技術(shù)主要包括應(yīng)答器、閱讀器、中間件和軟件系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)距離通訊和讀取多個信息以及耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。利用RFID技術(shù)，首先將芯片植入裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，閱讀器通過無線傳輸將獲取的結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息傳輸?shù)娇刂浦行?。控制中心發(fā)出指令到吊裝中心，將預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝到指定位置，同時閱讀器通過無線信號將獲取的預(yù)制構(gòu)件信息反饋到控制中心，形成閉環(huán)管理，促進(jìn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工智慧化。

二、節(jié)點(diǎn)連接方式

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接可靠性至關(guān)重要，直接影響裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其中節(jié)點(diǎn)主要包括柱柱節(jié)點(diǎn)、柱梁節(jié)點(diǎn)以及疊合梁和疊合板等。裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)連接方式分為干式連接和濕式連接兩種，其中干式連接具體包括鋼筋的螺栓連接、機(jī)械連接和焊接連接，濕式連接具體包括鋼筋套筒灌漿連接、鋼筋漿錨搭接連接和水平錨環(huán)灌漿連接［1］。

干式連接法，通常需要在預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件中預(yù)埋構(gòu)件，然后通過錨栓連接、機(jī)械連接或者焊接連接。干式連接在承受動力荷載方面性能較差，施工安裝的精度要求非常高，在整體性方面略遜于混凝土澆筑，故在實(shí)際工程施工過程中應(yīng)用較少。

濕式連接法，能夠避免干式連接的缺點(diǎn)，通常設(shè)置后澆帶，在后澆帶部位綁扎鋼筋和澆筑混凝土，整體性和精度較強(qiáng)，該連接方式應(yīng)用較廣泛。其中鋼筋套筒灌漿連接方式，一般是將單根變形鋼筋插入套筒，然后灌漿，從而形成一個整體，將力很好地進(jìn)行傳遞。鋼筋漿錨搭接連接方式，一般是在預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留孔道即注漿孔和排氣孔，在孔道中插入需要連接的鋼筋，然后進(jìn)行注漿一直到漿體從排氣孔均勻停止注漿，待漿體達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度時形成整體將力更好地傳遞。水平錨環(huán)灌漿連接方式，一般是將同樓層的預(yù)制墻板提前設(shè)置后澆帶，在預(yù)制墻板左右兩個側(cè)邊分別預(yù)留伸出的鋼筋，在預(yù)留后澆帶區(qū)域連接可靠并澆筑混凝土，最終形成一個整體。

三、生產(chǎn)運(yùn)輸過程

（一）設(shè)計(jì)生產(chǎn)

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)，首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后在工廠大規(guī)模量產(chǎn)，使用汽車將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。在生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，工廠要確保預(yù)制構(gòu)件符合相應(yīng)規(guī)范規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，并與設(shè)計(jì)圖紙相符。在生產(chǎn)運(yùn)輸過程中，應(yīng)充分發(fā)揮裝配式建筑的信息化和智能化優(yōu)勢，制定實(shí)施方案，建立質(zhì)量閉環(huán)管理系統(tǒng)，確保生產(chǎn)運(yùn)輸及施工過程有序化。

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)前，需要經(jīng)過評審論證環(huán)節(jié)，一般由建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)院、生產(chǎn)企業(yè)、施工單位和監(jiān)理單位等進(jìn)行設(shè)計(jì)交底和技術(shù)交底。要做到層層交底，確保設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)思想和理念，被生產(chǎn)單位和施工單位充分理解，減少后期施工環(huán)節(jié)的返工和成本投入等。同時預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)要落實(shí)首件制，該方法在施工過程中是一項(xiàng)比較常規(guī)且重要的方法，比如地鐵施工要先修建一段試驗(yàn)段，鉆孔灌注樁施工的時候須先試打幾根樁，商品房先建設(shè)若干套樣板房。首先生產(chǎn)部分預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件，及時檢查，對發(fā)現(xiàn)的問題予以改進(jìn)，確保剩余的裝配式建筑構(gòu)件符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，可以更好避免工程損失。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完成并檢驗(yàn)合格后宜在構(gòu)件表面添加標(biāo)識，便于運(yùn)輸和施工現(xiàn)場識別，提升生產(chǎn)運(yùn)輸和施工效率。

（二）材料質(zhì)量

材料質(zhì)量對預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量有重要影響。裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)過程中，一般需要水泥、細(xì)骨料（沙子）、水、鋼筋、錨具、夾具、模具、預(yù)埋件、脫模劑等材料。

1.鋼筋

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的鋼筋進(jìn)廠時，生產(chǎn)企業(yè)要對鋼筋進(jìn)行檢查，通常檢查鋼筋的外觀、牌號、屈服強(qiáng)度、伸長率、直徑等。按照施工圖紙要求以及下料好的成型鋼筋，同一批次一般不超過30 T，一般每一批次中要抽取一定量的鋼筋進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及伸長率等檢驗(yàn)，確保符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2.水泥

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件所用的水泥進(jìn)場時，要進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。通常情況下，同一廠家、品種、代號、強(qiáng)度且連續(xù)進(jìn)廠的硅酸鹽水泥，普通散裝水泥一般不超過500 T為一個檢驗(yàn)批，袋裝水泥一般不超過200 T為一個檢驗(yàn)批，分批進(jìn)行檢驗(yàn)，重點(diǎn)檢驗(yàn)水泥的強(qiáng)度指標(biāo)、凝結(jié)時間、穩(wěn)定性等。

3.骨料

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件所用的骨料進(jìn)場時，要進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，確保其符合相應(yīng)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。骨料一般包括細(xì)骨料和粗骨料，要按批次對粗骨料級配、含泥量和含沙量進(jìn)行檢驗(yàn)。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，對于骨料的進(jìn)場檢驗(yàn)，要高度重視。因?yàn)楹嗔康亩嗌?，將直接影響預(yù)制混凝土構(gòu)件強(qiáng)度，對結(jié)構(gòu)安全造成影響。同時需要強(qiáng)調(diào)的是，檢驗(yàn)的時候禁止用海沙代替普通沙子，因?yàn)槭褂煤Ｉ橙菀准涌祛A(yù)制混凝土構(gòu)件中的鋼筋腐蝕。

4.錨具和夾具

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括普通鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制構(gòu)件，需要對其錨具和夾具等進(jìn)行檢驗(yàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土一般使用夾具，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土一般使用錨具。錨具和夾具重點(diǎn)檢驗(yàn)質(zhì)量是否可靠，防止出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失，影響預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制構(gòu)件承載力。一般錨具不超過2000套左右，夾具不超過500套為一個檢驗(yàn)批。

5.水

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用養(yǎng)護(hù)混凝土的水通常為地下水，可不用檢驗(yàn)。如果使用回收沉淀水、清洗水或者市政綠化水，一般需要每年檢驗(yàn)一次。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，嚴(yán)禁使用海水澆筑混凝土，因?yàn)楹Ｋ母g性會加快預(yù)制混凝土構(gòu)件中的鋼筋腐蝕，影響結(jié)構(gòu)安全性。

（三）模具質(zhì)量

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)在工廠生產(chǎn)，通常需要模具，模具的質(zhì)量將直接影響構(gòu)件是否符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求。模具要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。使用模具時，通常要求使用次數(shù)盡量足夠多，同時要求方便安裝和拆除，模具間的連接牢固可靠且縫隙密實(shí)。模具要清潔干凈，涂刷脫模劑和緩凝劑才能不影響混凝土預(yù)制構(gòu)件的外表面，因?yàn)榛炷帘砻媸欠癖砻嫫秸鉂嵡翌伾恢?，將直接影響預(yù)制混凝土構(gòu)件的品質(zhì)。

（四）安裝精度

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)上預(yù)留孔洞或者預(yù)埋件的安裝精度是否達(dá)標(biāo)，通常通過相應(yīng)檢驗(yàn)方法來檢驗(yàn)，例如：檢驗(yàn)插筋中心位置是否有偏移，通常使用刻度尺量測兩個方向的中心線位置，取其最大值來判斷是否在允許范圍內(nèi)，允許偏差為3 mm；檢驗(yàn)吊環(huán)中心位置是否偏移，使用刻度尺量測縱橫兩個方向，取其最大值來判斷是否在允許范圍內(nèi)，允許偏差也為3 mm；檢驗(yàn)預(yù)埋螺栓中心位置是否偏移，使用刻度尺量測縱橫兩個方向，取其最大值來判斷是否在允許范圍內(nèi)，允許偏差為2 mm；檢驗(yàn)預(yù)留洞位置是否偏移，使用刻度尺量測縱橫兩個方向，取其最大值來判斷是否在允許范圍內(nèi)，允許偏差為3 mm；檢驗(yàn)預(yù)埋螺母中心位置是否偏移，使用刻度尺量測縱橫兩個方向，取其最大值來判斷是否在允許范圍內(nèi)，允許偏差為2 mm；檢驗(yàn)灌漿套筒和鋼筋連接的中心位置是否偏移，使用刻度尺量測縱橫兩個方向，取其最大值來判斷是否在允許范圍內(nèi)，允許偏差均為1 mm；檢驗(yàn)鋼筋連接的外露長度是否偏移，使用刻度尺量測，允許偏差均為+5.0 mm。對于檢驗(yàn)?zāi)＞唛L度時，通常采用刻度尺量測平行構(gòu)件高度方向，選取偏差絕對值較大值判斷是否在允許范圍內(nèi)。

（五）吊運(yùn)要求

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)并符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求后，將按照進(jìn)度計(jì)劃運(yùn)輸其到施工現(xiàn)場進(jìn)行存放、吊運(yùn)和安裝。預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸、存放和吊運(yùn)過程中要充分考慮運(yùn)距選取、運(yùn)輸?shù)踹\(yùn)設(shè)備選取和吊運(yùn)工藝過程以及吊車的作業(yè)半徑等。吊裝運(yùn)輸過程中要確保構(gòu)件平穩(wěn)，不改變構(gòu)件的受力，不發(fā)生扭曲和傾倒等。在運(yùn)輸和吊運(yùn)過程中，建議利用建筑信息模型BIM技術(shù)指導(dǎo)裝配式建筑施工和利用射頻RFID技術(shù)進(jìn)行智慧化管理［2］。

四、施工安裝過程

（一）協(xié)調(diào)一致

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的施工安裝的原則要與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配和管理等協(xié)調(diào)一致，讓裝配式建筑施工安裝快速高效。一般在施工安裝前，先施工一段，起到試點(diǎn)作用，再根據(jù)施工安裝效果進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，確保整體施工安裝符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。裝配式建筑施工要充分利用新技術(shù)和新工藝，充分發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，利用建筑信息模型BIM技術(shù)對施工全過程進(jìn)行模擬，指導(dǎo)施工安裝以及管線碰撞檢測等，同時要利用射頻RFID技術(shù)智慧化管理指導(dǎo)施工安裝。

（二）規(guī)范流程

施工單位項(xiàng)目部須編制施工組織設(shè)計(jì)和專項(xiàng)施工方案，施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽批后報(bào)監(jiān)理單位審批，并報(bào)建設(shè)單位備案。其中施工組織設(shè)計(jì)中一個重要內(nèi)容就是施工現(xiàn)場平面布置，要科學(xué)合理部署施工現(xiàn)場，對人、材、機(jī)等進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)度安排，發(fā)揮最佳效益。施工現(xiàn)場平面布置，要選擇強(qiáng)度高且條件好的運(yùn)輸?shù)缆?，統(tǒng)籌排水措施；考慮施工現(xiàn)場吊車以及大型運(yùn)輸車輛的作業(yè)半徑；加強(qiáng)對堆存的預(yù)制構(gòu)件管理，防止發(fā)生傾覆等危險(xiǎn)。

預(yù)制構(gòu)件施工安裝前，通常須進(jìn)行測量放線，將控制點(diǎn)坐標(biāo)放線到指定位置。同時還應(yīng)考慮預(yù)制構(gòu)件在安裝過程中的位置偏差，在施工安裝過程中予以控制。從安全角度，要對吊車的吊環(huán)、鋼絲繩等進(jìn)行安全檢查，并對起吊重量、作業(yè)半徑等進(jìn)行驗(yàn)算，避免發(fā)生安全事故。

（三）規(guī)范操作

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的施工過程主要是安裝，在安裝過程中要嚴(yán)格按照規(guī)范操作。在安裝過程中，要組織施工技術(shù)交底會，并做到逐級交底。通常對構(gòu)件進(jìn)行編號，在吊裝過程中按照編號有序吊裝施工，確保安裝精準(zhǔn)不返工。

預(yù)制構(gòu)件吊裝完成后，要對預(yù)制構(gòu)件使用臨時固定措施進(jìn)行固定并進(jìn)行位置校核，臨時固定裝置要有足夠的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性。例如豎向預(yù)制柱子和預(yù)制建立墻板，要對垂直度、標(biāo)高和安裝位置進(jìn)行校核；疊合梁、疊合板等構(gòu)件，安裝完成后同樣要對標(biāo)高和位置進(jìn)行校核［3］；水平方向構(gòu)件安裝完成后，還應(yīng)對平整度和高差等進(jìn)行校核。

預(yù)制柱施工安裝時，由于角柱的重要性大于邊柱，邊柱重要性大于中柱，應(yīng)先安裝角柱，再安裝邊柱，最后安裝中柱。要控制柱子的標(biāo)高。采用灌漿套筒連接時，應(yīng)采用措施將柱底接縫位置處密封，防止灌漿時漿體從接縫外流，造成材料浪費(fèi)。預(yù)制剪力墻板構(gòu)件在施工安裝時，首先應(yīng)確保剪力墻板底部平整。安裝順序一般首先吊裝與現(xiàn)澆混凝土連接的剪力墻板，其他情況下優(yōu)先吊裝外墻板，再吊裝內(nèi)墻板。采用灌漿套筒連接和漿錨連接時，要對墻板接縫位置進(jìn)行密封，防止灌漿拌合物流失。

（四）連接可靠

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接須可靠。采用濕式連接的鋼筋套筒灌漿連接和鋼筋漿錨連接時，要清理套筒內(nèi)的雜物，并檢查套筒是否偏離中心線，同時檢查套筒與預(yù)留孔的規(guī)格是否協(xié)調(diào)一致。裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接方式及施工工藝過程參見第二部分。

裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的濕式連接的混凝土主要采用后澆帶形式，要清理后澆帶區(qū)段內(nèi)的雜物，后澆帶的混凝土強(qiáng)度等級不得低于連接構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度，其混凝土澆筑須振搗密實(shí)。后澆帶區(qū)段的混凝土強(qiáng)度須達(dá)到規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度要求時，才可拆除模板和支撐。

五、驗(yàn)收過程

重點(diǎn)對照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范及工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)開展裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量驗(yàn)收，要特別重視對預(yù)制構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)連接和接縫位置進(jìn)行檢查驗(yàn)收，包括隱蔽工程。裝配式建筑質(zhì)量驗(yàn)收要重在檢驗(yàn)批、分項(xiàng)工程的驗(yàn)收，只有檢驗(yàn)批和分項(xiàng)工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，分部工程、單位工程以及單項(xiàng)工程才能質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

預(yù)制混凝土構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場時，要對全部數(shù)量和文件證明以及質(zhì)量檢驗(yàn)記錄等進(jìn)行檢查驗(yàn)收。針對某些不能做結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)的預(yù)制構(gòu)件，監(jiān)理單位應(yīng)到工廠進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督［4]。同時對預(yù)制構(gòu)件是否有缺陷、預(yù)留孔洞和預(yù)埋件的位置和大小等情況進(jìn)行檢查驗(yàn)收。