裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)研究

陶佳能

（重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，重慶 400072）

0 引言

目前，我國房屋建筑產(chǎn)業(yè)規(guī)模在國民經(jīng)濟(jì)中已占極大比重，但其建造模式仍以現(xiàn)場澆筑建造為主，建造效率低、資源能耗高、工業(yè)化水平低[1-2]，已不能滿足我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的要求。在實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)背景下，我國的建筑行業(yè)面臨著整體轉(zhuǎn)型升級的挑戰(zhàn)[3]。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，在歐美、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家中，裝配式建筑已經(jīng)成為智能化建造的發(fā)展方向，成為新興的建筑模式。廣泛采用“預(yù)制裝配化施工技術(shù)”，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；⒅悄軝C(jī)械化以及管理信息化。相比之下，我國的預(yù)制裝配式建筑仍處于起步階段，但由于裝配式建筑具有工期短、質(zhì)量優(yōu)、安全環(huán)保等優(yōu)點，其也越來越受到業(yè)內(nèi)人士和建設(shè)行政主管部門的認(rèn)可[4-5]。

本文以重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院遷建工程（三期）建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化實訓(xùn)基地項目為背景，針對施工中預(yù)制構(gòu)件的吊裝、預(yù)制構(gòu)件斜支撐的施工以及豎向構(gòu)件套筒灌漿3 個方面的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行分析，研究可為預(yù)制裝配式建筑的施工提供更全面的判斷和決策方向，也可為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的安裝提供技術(shù)參考。

1 工程概況

重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院遷建工程（三期）建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化實訓(xùn)基地位于重慶南岸區(qū)梨花大道857 號重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院內(nèi)，如圖1 所示，總規(guī)劃用地面積8915.83m2，新建建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化實訓(xùn)基地建筑10660.37m2，建筑占地面積3419.03m2，建筑層數(shù)為地 上5 層，地下2 層，地上建筑高度為22.9m，結(jié)構(gòu)形式為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)和裝配式鋼結(jié)構(gòu)。該項目為重慶市裝配式建筑綜合示范項目，預(yù)制率為40.2%，裝配率高達(dá)71.32%。

圖1 擬建項目效果圖

2 預(yù)制豎向和水平構(gòu)件類型

豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用預(yù)制柱，預(yù)制柱截面尺寸均為550×550mm，首層柱、樓梯中間平臺處柱、樓板開大洞處邊柱采用現(xiàn)澆，預(yù)制柱采用半灌漿套筒連接，縱筋直徑不小于20mm，預(yù)制柱應(yīng)用比例46%。

預(yù)制水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括預(yù)制疊合板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制樓梯、預(yù)制空調(diào)板。預(yù)制疊合板拆分規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)制疊合板現(xiàn)澆層厚70mm（觀景平臺處厚100mm，密拼板處厚80mm），預(yù)制板厚60mm，疊合板后澆段寬度不小于300mm。預(yù)制板擱置梁柱構(gòu)件10mm，預(yù)制板板邊出筋長度至梁中線且不小于5d；預(yù)制主框架梁疊合現(xiàn)澆層厚度為150mm，次梁為140mm，預(yù)制梁與后澆混凝土疊合層之間的結(jié)合面設(shè)置粗糙面；預(yù)制梁端面設(shè)置鍵槽，且設(shè)置粗糙面，粗糙面凹凸深度為6mm；預(yù)制樓梯下端采用滑動鉸接連接，上端采用固定鉸接連接，預(yù)制樓梯計算嚴(yán)格按連接做法取樓梯計算跨度，樓梯欄桿埋件先行預(yù)埋。為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理，樓梯標(biāo)準(zhǔn)化拆分，第一跑樓梯不拆分，采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆，預(yù)制的樓梯梯段跨度及高度均相同，全樓預(yù)制樓梯構(gòu)件種類為1 類。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)控制要點

3.1 預(yù)制構(gòu)件的吊裝控制

項目正負(fù)零以下及地上一層框架柱全部采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝施工，二層及以上的框架柱采用預(yù)制吊裝工藝，預(yù)制構(gòu)件分布及數(shù)量具體如表1 所示。

表1 預(yù)制構(gòu)件數(shù)量表

由于項目預(yù)制構(gòu)件種類多，且最重的預(yù)制樓梯重達(dá)5.2t，這就對塔吊的選型和布置提出了較大要求。經(jīng)過多方考察和綜合研究，項目部布置一臺QTZ300（CF7035）塔式起重機(jī)，臂長60m，最大起吊重量為8t，最遠(yuǎn)端吊重為4.53t，覆蓋范圍和起吊重量均滿足要求?？紤]到預(yù)制板吊裝受力問題，采用吊梁作為起吊工具，這樣可保證吊點的垂直；吊梁、吊架主梁采用160×88×6mm工字鋼，吊架選用單根吊重≥7.5t 的鋼絲繩。

依據(jù)每種構(gòu)件吊裝的不同特點，按照審批通過后的吊裝方案進(jìn)行施工。吊裝重點為構(gòu)件進(jìn)場驗收、吊具安全性、支撐體系可靠性、吊裝順序、構(gòu)件定位精準(zhǔn)度等，尤其應(yīng)注意吊裝安全。項目專職安全員全程監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時整改。吊裝速度較快，保證每層平均10～15 天完成（平面面積約2000m2）。每層按照柱、梁、板和樓梯的順序進(jìn)行吊裝，總體吊裝順序為：①每層按照區(qū)域安裝預(yù)制柱；②按區(qū)域吊裝疊合梁；③按區(qū)域吊裝疊合板；④安裝預(yù)制空調(diào)板；⑤安裝預(yù)制樓梯（下層的預(yù)制樓梯）。

預(yù)制柱的主要吊裝流程：柱底高程測量→柱底標(biāo)高調(diào)整墊片擺設(shè)并噴漆標(biāo)識→構(gòu)件尺寸、外觀及編號檢查→柱套筒清潔→柱頭角鋼鎖接→翻轉(zhuǎn)底部保護(hù)→起吊下部鋼筋對位→上柱斜撐支撐→柱垂直度調(diào)整→下柱斜撐支撐→再次對垂直度校驗→柱底封堵→套筒灌漿。

疊合梁的主要吊裝流程：搭設(shè)支架并驗收→測量放線進(jìn)行定位→構(gòu)件尺寸、外觀及編號檢查→構(gòu)件吊裝安放→梁標(biāo)高、軸線校驗→梁位置固定→梁柱接頭鋼筋綁扎→梁上部鋼筋綁扎→澆筑面層混凝土。

疊合板的主要吊裝流程：架設(shè)裝配支撐→放置預(yù)制疊合板→標(biāo)高校核→檢查封堵預(yù)制構(gòu)件接縫處→安裝管線等預(yù)埋件→布設(shè)對接處配筋、附加配筋→敷設(shè)上層分布筋→濕潤表面→澆筑混凝土→拆除裝配支撐。

3.2 預(yù)制構(gòu)件斜支撐施工控制

根據(jù)項目的整體裝配式結(jié)構(gòu)施工特點，吊裝施工過程中，采用斜支撐起臨時固定的作用，同時人為進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的垂直度校正，確定安裝精度。

斜支撐主要由5 個零件組合而成：2 塊方型的焊接件、2 個帶螺桿的連接頭以及中間的連接桿。斜支撐施工時，固定斜支撐的高度宜為柱高度的2/3 以上，且水平投影應(yīng)與柱垂直；斜支撐與樓面的水平夾角應(yīng)控制在45°～60°，嚴(yán)禁出現(xiàn)斜支撐安裝時角度過大或者過小，使得PC 板受力不均勻；旋轉(zhuǎn)斜支撐根據(jù)垂直度靠尺調(diào)整柱垂直度，調(diào)整時應(yīng)將固定在該預(yù)制柱上的所有斜支撐同時同向旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁一根往外旋一根往內(nèi)旋；旋轉(zhuǎn)時應(yīng)時刻觀察撐桿的絲桿外漏長度，絲桿長度為500mm，旋出長度不得超過150mm，以防絲桿與旋轉(zhuǎn)桿脫離；斜支撐與預(yù)制柱連接面為方型焊接件，采用與構(gòu)件廠配套的M20*75 高強(qiáng)螺栓與預(yù)制柱相連。

為了保證樓棟中各個工種的合理穿插，施工通道暢通，需要對斜支撐的設(shè)置位置進(jìn)行調(diào)整，以保證現(xiàn)場各個工種施工時有足夠的作業(yè)面，保證主體施工時人員的行走通道暢通。

3.3 鋼筋套筒灌漿連接施工控制

鋼筋套筒灌漿施工采用單組分水泥基灌漿料，灌漿料的物理、力學(xué)性能如表2 所示。

表2 與灌漿套筒匹配的灌漿料性能要求

具體的鋼筋套筒灌漿施工流程為：塞縫（坐漿）→拌制灌漿料→漿料檢測→壓力注漿→封堵上排灌漿孔→試塊留置。

（1）塞縫（坐漿）：預(yù)制構(gòu)件吊裝前，預(yù)制柱外側(cè)及墻寬度范圍屬掩蔽位置，預(yù)制件吊裝后，如該位置無法進(jìn)行后續(xù)封堵，應(yīng)在外側(cè)于吊裝前在相應(yīng)位置粘貼30（厚）×30（寬）mm 的橡膠條；預(yù)制件吊裝和校正完成后，使用座漿料將預(yù)制柱外露面（非掩蔽可后續(xù)操作面）與樓面間的縫隙填嵌密實，如圖2 所示。

圖2 座漿料封堵

（2）封堵下排灌漿孔：初插灌漿嘴的灌漿孔除外，待其他灌漿孔內(nèi)的灌漿料呈柱狀流出時，灌漿孔使用橡皮塞封堵密實。

（3）拌制灌漿料：灌漿應(yīng)使用灌漿專用設(shè)備，并嚴(yán)格按廠家當(dāng)期提供配比調(diào)配灌漿料，將配比好的鋼筋套筒灌漿料攪拌均勻后倒入灌漿專用設(shè)備中，保證灌漿料的流動度，灌漿料拌合物應(yīng)在制備后0.5h 內(nèi)用完。

（4）漿料檢測：使用截錐圓模檢查拌合后的漿液流動度，保證流動度不小于300mm。

（5）壓力注漿：將拌合好的漿液導(dǎo)入注漿泵，啟動灌漿泵，待灌漿泵嘴流出漿液呈線狀時，將灌漿嘴插入預(yù)制剪力墻預(yù)留的小孔洞里（下方小孔洞），按中間向兩邊擴(kuò)散的原則開始注漿，根據(jù)圖紙要求，灌漿分區(qū)的長度≤1.5m。灌漿施工時的環(huán)境溫度應(yīng)在5℃以上，必要時應(yīng)對連接處采取保溫加熱措施，保證漿料在48h 凝結(jié)硬化過程中連接部位溫度不低 于10℃。灌漿后24h 內(nèi)不得使構(gòu)件和灌漿層受到震動、碰撞。壓力灌漿過程如圖3 所示。

圖3 壓力灌漿過程

（6）封堵上排出漿孔：間隔一段時間后，上排出漿孔會逐個漏出漿液，待漿液呈線狀流出時，立即塞入專用膠塞堵住孔口，持壓30s 后抽出下方小孔洞里的注漿管，同時快速用專用膠塞堵住下孔。其他預(yù)留空孔洞依次同樣注滿，不得漏注，每個空孔洞必須一次注完，不得進(jìn)行間隙多次注漿；出現(xiàn)個別上排漿孔未出漿時，應(yīng)使用鋼絲疏通該出漿孔，直至漿液呈線狀流出，若仍無漿液流出則使用該出漿孔對應(yīng)的下排注漿口進(jìn)行注漿，直至該空位漿液流出。

（7）補(bǔ)漿：當(dāng)灌漿施工出現(xiàn)無法出漿的情況時，應(yīng)先行查明漏漿原因，并對漏漿部位進(jìn)行有效封堵。采取的施工措施應(yīng)符合規(guī)定，即對于未密實飽滿的豎向連接灌漿套筒，當(dāng)灌漿料加水拌合30min 內(nèi)時，應(yīng)首選在注漿口補(bǔ)漿；當(dāng)灌漿料拌合物已無法流動時，可從出漿口補(bǔ)灌，并應(yīng)采用手動設(shè)備結(jié)合細(xì)管壓力灌漿；水平鋼筋連接灌漿施工停止后30s，當(dāng)發(fā)現(xiàn)灌漿料漿體液面下降，應(yīng)檢查灌漿套筒的密封或灌漿料拌合物的排氣情況，并及時補(bǔ)灌；

（8）試塊留置：與灌漿套筒匹配的灌漿料依照每個施工段的所取試塊組進(jìn)行抗壓檢測。項目總計4 層灌漿分項，每層定義為一個施工段，每個施工段取樣送檢一次；每個施工段留置4 組試塊送檢（三組標(biāo)養(yǎng)、一組同條件養(yǎng)護(hù)），每組三個試塊，試塊規(guī)格為40×40×60mm；在15d 內(nèi)生產(chǎn)的同配方、同批號原材料的產(chǎn)品應(yīng)以50t 作為一生產(chǎn)批號對灌漿料取樣，不足50t 也應(yīng)作為一生產(chǎn)批號。取樣應(yīng)具有代表性，可從多個部位取等量樣品，樣品總量不應(yīng)少于30kg。

施工完成后，采用阻尼振動法對灌漿套筒的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，其監(jiān)測原理是將傳感器預(yù)先埋設(shè)在出漿孔底部，灌漿完成后測試傳感器采集的波形信號，通過信號的衰減程度判別灌漿料的飽滿程度。對項目設(shè)置套筒灌漿的構(gòu)件31 個，布置319 個測點，獲得灌漿飽滿與不飽滿的特征波形如圖4 所示。測試結(jié)果表明，測點飽滿數(shù)量304 個，飽滿率達(dá)到96%。

圖4 灌漿不飽滿與飽滿的特征波形

4 結(jié)語

研究項目為重慶市為數(shù)不多的采用豎向構(gòu)件的裝配式建筑，預(yù)制率高達(dá)70.2%。本文根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計文件以及多年的裝配式建筑施工經(jīng)驗，對施工中預(yù)制構(gòu)件的吊裝、預(yù)制構(gòu)件斜支撐的施工以及豎向構(gòu)件套筒灌漿3 個方面的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行了研究，研究成果可保證預(yù)制構(gòu)件吊裝和安裝的安全、準(zhǔn)確，施工質(zhì)量可靠可信，可為現(xiàn)場管理人員和作業(yè)人員的技術(shù)交底和實際作業(yè)提供有力參考。