某EPC總承包項目疊合剪力墻整體裝配式技術(shù)應(yīng)用

孔德勇（武漢龍嘉房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，湖北 武漢 430050）

雙面疊合剪力墻又稱雙皮墻，由兩層混凝土預(yù)制板通過桁架鋼筋連接而形成中空區(qū)域，運送至現(xiàn)場后，在中空區(qū)域澆筑混凝土，形成結(jié)構(gòu)整體，兼具裝配式結(jié)構(gòu)表面平整度高、節(jié)約木材人工，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)整體性好、防水性優(yōu)的雙重特點[1]?，F(xiàn)行國內(nèi)全預(yù)制混凝土剪力墻是在模臺上制作加工，雙側(cè)需要出筋，大量使用手工操作，無法實現(xiàn)自動化。雙皮墻側(cè)邊沒有出筋，容易實現(xiàn)工廠流水線生產(chǎn)，實現(xiàn)自動化，兩側(cè)板都是在模臺預(yù)制，表面光滑，平整度較好，兩側(cè)可以達到免抹灰。與預(yù)制實心墻體相比，雙面疊合剪力墻自重輕（減半），運輸及吊裝方便，與套筒灌漿連接及約束漿錨搭接連接相比，現(xiàn)場安裝方便，操作簡單，不需要使用注漿機等設(shè)備，節(jié)點連接質(zhì)量可控。

1 項目概況

某項目位于武漢市主城區(qū)，項目由12 棟27～48 層住宅樓（其中1#～8#樓為裝配式建筑，9#～12#樓為傳統(tǒng)超高層建筑）和1～2層商業(yè)裙樓、1棟3層幼兒園及1～2層地下室組成，總建筑面積為29.7 萬m2。地下2 層建筑高度3.7m，地下1層建筑高度5.1m，地下室總建筑面積9.2 萬m2，機動車停車位2508 個。1#～8#樓正負零以上采用雙面疊合剪力墻+全混凝土外墻、ALC蒸壓輕質(zhì)混凝土板填充墻體系，為湖北省首個全面應(yīng)用此體系的裝配式項目，裝配率達75%。現(xiàn)場平面布置圖如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場平面布置圖

本項目建筑結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下兩層，局部地下一層。建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為6 度，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，防火設(shè)計等級為一級。

2 總承包管理模式

2.1 總承包范圍及組織

本項目為“EPC 交鑰匙”總承包模式，總包承包范圍包括地塊紅線范圍內(nèi)施工內(nèi)容，包括前期的三通一平（臨時給水、臨時供電、臨時道路、施工圍擋、場地平整）、圍墻、景觀、道路、室外給排水、裝配結(jié)構(gòu)房屋及對應(yīng)地下室的房屋建筑施工。房屋建筑工程包括但不限于地下室、主體結(jié)構(gòu)、內(nèi)外裝飾、管線預(yù)埋、孔洞預(yù)埋、戶內(nèi)水電安裝、外墻門窗、欄桿、公區(qū)裝修、戶內(nèi)裝修等。

本項目裝配式部分包括疊合剪力墻深化設(shè)計、疊合剪力墻生產(chǎn)、疊合剪力墻運輸、疊合剪力墻安裝，實現(xiàn)設(shè)計-采購-施工EPC一體化，采用自有設(shè)計院、自有工廠、自有施工班組。項目實行建筑師負責制，項目設(shè)建筑師1 名，協(xié)調(diào)項目設(shè)計版塊、工廠版塊、施工版塊，現(xiàn)場設(shè)項目經(jīng)理1名，負責現(xiàn)場施工，項目總工1名，負責現(xiàn)場技術(shù)管理。

2.2 設(shè)計版塊簡介

自有設(shè)計院具有甲級設(shè)計資質(zhì)，使用YTWO 5D BIM企業(yè)級云平臺結(jié)合iTWO預(yù)制建筑智能生產(chǎn)解決方案（iTWO PPS 和iTWO MES）進行，通過基于BIM模型的虛實結(jié)合建造技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、施工全流程信息打通，設(shè)計院出具的圖紙數(shù)據(jù)包可以直接電子傳輸?shù)焦S進行生產(chǎn)，與傳統(tǒng)流程相比，減少傳統(tǒng)裝配式工廠對設(shè)計院圖紙進行拆分深化的過程，提高了生產(chǎn)效率與精度。

2.3 工廠版塊簡介

自有工廠位于武漢市遠城區(qū)，總造價約5 億元，占地220畝，采用德國公司提供輪轉(zhuǎn)生產(chǎn)線。工廠生產(chǎn)線配備Ebos/Mes 智能中央控制系統(tǒng)，可和BIM 設(shè)計數(shù)據(jù)無縫對接，全自動流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)線人工減少50%。年產(chǎn)混凝土可達100 萬m3，其中PC 構(gòu)件49 萬m3，可裝配住宅200 萬m2以上。工廠產(chǎn)品涵蓋疊合剪力墻、疊合板、疊合梁、樓梯、陽臺、空調(diào)板、飄窗、沉箱等。工廠核心技術(shù)是生產(chǎn)雙層疊合剪力墻時，通過翻轉(zhuǎn)機將第一面板翻轉(zhuǎn)至新澆筑的第二面板上，與其疊合完成雙層疊合剪力墻的生產(chǎn)。全套系統(tǒng)高度自動化，通過置模機械手、生產(chǎn)鋼筋網(wǎng)片和鋼筋桁架的設(shè)備、自動化鋼筋布筋設(shè)備以及自動混凝土布料機可以大幅減少人工作業(yè)，實現(xiàn)流水化生產(chǎn)。

2.4 施工版塊介紹

施工方面具有總承包一級資質(zhì)，現(xiàn)場鋼筋、模板、混凝土采用勞務(wù)分包模式，預(yù)制構(gòu)件安裝采用自有產(chǎn)業(yè)工人-裝配師模式，自有安裝班組采用全軍事化管理，90%來自退伍軍人，技術(shù)成熟、人員穩(wěn)定，打破傳統(tǒng)勞務(wù)班組流動性大、技術(shù)無法積累等弊端。

3 構(gòu)件生產(chǎn)及運輸

3.1 構(gòu)件拆分設(shè)計

項目剪力墻結(jié)構(gòu)與部分內(nèi)墻采用雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)，框架梁與次梁均采用疊合梁，樓板除衛(wèi)生間板外采用疊合板，陽臺和飄窗采用疊合構(gòu)件，樓梯與空調(diào)板采用預(yù)制構(gòu)件。以本項目3#樓標準層為例，每層預(yù)制構(gòu)件121個，詳見表1。

表1 3#樓標準層預(yù)制構(gòu)件

3.2 構(gòu)件生產(chǎn)

自有工廠與施工現(xiàn)場實行獨立成本核算，生產(chǎn)實行訂單制，接現(xiàn)場施工訂單后，即開始進行深化、排產(chǎn)，具體流程與工期見表2。

表2 構(gòu)件排產(chǎn)流程

3.3 構(gòu)件物流

通過OMS 智慧物流平臺與YTWO 平臺對接，將“人、車、貨場”與客戶需求連接起來，從訂單管理、調(diào)度管理、裝卸管理、在途管理、簽收管理等全流程實現(xiàn)可視化管理。工廠定制了PC構(gòu)件專用運輸車輛，利用多路閥控制整車升降調(diào)整車體高度，隨時滿足不同路況。車輛采用電液油氣懸架系統(tǒng)，可以滿足車輛在任意載荷下的減震需求，大幅降低運輸顛簸，減少構(gòu)件在途損傷。

4 現(xiàn)場施工組織

4.1 主要技術(shù)體系選用

疊合剪力墻采用塔吊吊裝，雙道斜撐固定，豎向構(gòu)件現(xiàn)澆部分采用鋁模體系，疊合板采用定型化三角支撐，外立面防護用自升式爬架體系，混凝土澆筑采用井道內(nèi)爬式布料機結(jié)合專用料斗，垂直運輸采用雙籠式翻板門施工電梯。

4.2 塔吊選用

裝配式建筑施工，塔吊承擔建筑材料、施工機具運輸?shù)耐瑫r，還要負責所有PC構(gòu)件的吊運安裝[2]，本工程考慮PC構(gòu)件尺寸、數(shù)量、重量及地下室覆蓋面積、預(yù)制構(gòu)件吊裝，共布置8 臺TC6015A-10 塔吊、2 臺TC6517B-10E，用于裝配式結(jié)構(gòu)PC 構(gòu)件吊裝，見表3，且均在第一階段土方開挖完成前安裝，在各棟住宅樓結(jié)構(gòu)封頂2個月后拆除。

表3 塔吊選用一欄表

4.3 現(xiàn)場平面布置

每個樓棟單元設(shè)置一個PC構(gòu)件堆場，面積不少于240m2，堆放區(qū)前布置一個不少于20m×20m 的回旋場，場內(nèi)行車路線、堆場如設(shè)置在地下室結(jié)構(gòu)板上，拆模后采取鋼管腳手架回頂措施。

水平堆放構(gòu)件，按最大的YTC構(gòu)件作受力考慮，單塊為4.45t，堆放不超過5層，每塊占地面積為3m×3.5m，對地下室產(chǎn)生的均布荷載為：4.45×5×10/（3×3.5）=21.19kN/m2。

豎向堆放構(gòu)件，按最大的GWQ 構(gòu)件作受力考慮，單塊為2.525t，每個托架內(nèi)堆放10塊，托架自重為2t，托架占地面積為2.5m×4.8m，對地下室產(chǎn)生的均布荷載為：（2.525×10+2）×10/（2.5×4.8）=22.71kN/m2。

PC構(gòu)件運輸車按最大載重50t考慮，構(gòu)件運輸車輛計算荷載時有效投影面積為12.8m 長，1.8m 寬，對地下室頂板作用的有效均布面荷載為q=500/（12.8×1.8）=21.7kN/m2。

綜上所述，地下室按照施工期間，車行道的最大荷載為：PC 構(gòu)件運輸車的荷載21.7kN/m2；鋼筋加工和堆放區(qū)、預(yù)制構(gòu)件堆放區(qū)的最大荷載為豎向PC構(gòu)件堆載區(qū)的荷載22.71kN/m2。分別計算地下室加固支撐體系，行車區(qū)滿鋪6000mm×2400mm×20mm鋼板，變點荷載為面荷載。經(jīng)計算，地下室負一層和負二層板設(shè)計加固采用扣件式鋼管支撐架，其受力立桿采用Φ48×2.6（考慮市場材料問題，計算鋼管壁厚按較小值取），鋼管上加可調(diào)頂托直接傳力到地下室結(jié)構(gòu)板底。負一層支撐架搭設(shè)高度為3.55m，負二層支撐架搭設(shè)高度為3.58m，立桿的縱距b=0.70m，立桿的橫距l(xiāng)=0.70m，立桿步距h=1.30m。

4.4 標準層施工順序

標準層施工工期標準為7d，總體施工順序：施工準備→彈線定位、標高復測→雙面疊合剪力墻吊裝→墻柱鋼筋綁扎→墻柱模板安裝→疊合樓板吊裝就位→樓板面鋼筋綁扎→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護→下一樓層施工。

4.5 疊合墻吊裝

工藝流程：調(diào)整豎向預(yù)留插筋→調(diào)整墊片安裝→墻體吊裝就位→安裝斜支撐→調(diào)整校正。

吊裝前，上一層接觸部位應(yīng)鑿毛處理并清洗干凈，豎向預(yù)留鋼筋應(yīng)順直，其位置偏移量不得大于規(guī)范要求。水平接縫處采用專用墊片調(diào)整，每塊墻體安裝兩組調(diào)整墊片，調(diào)整墊片安裝完成后，應(yīng)對其標高、水平度進行檢查。從離塔吊最遠端的構(gòu)件開始起吊。吊裝雙面疊合剪力墻時采用兩點起吊，吊繩與水平面夾角宜在45°～60°之間。墻體吊裝下落至安裝樓面0.5m 處時稍做停頓，應(yīng)對豎向鋼筋進行調(diào)整對位，確保豎向鋼筋全部可進入剪力墻空腔內(nèi)，墻體下落至調(diào)整墊片上時，進行標高與位置的調(diào)整，直至墻體平面精準定位為止。每塊墻板安裝不宜少于兩組斜向支撐進行臨時固定，支撐與水平面的夾角宜在40°～50°之間。在安裝過程中，先安裝斜向支撐上部固定點，再安裝斜支撐下部固定點，疊合剪力墻外墻安裝完后，復核墻體垂直度、邊線、標高、與相鄰墻體平整度，相關(guān)指標檢查合格后，鎖死斜向支撐。

4.6 疊合梁、板吊裝

工藝流程：梁板下三角支撐安裝→水平方木安裝→疊合梁吊裝→疊合板吊裝→水電管線安裝→上層鋼筋安裝→檢查驗收。

樓板吊裝前應(yīng)將支座基礎(chǔ)面及樓板底面清理干凈，避免點支撐，吊裝時先吊鋪邊緣窄板，然后按照順序吊裝剩下來的板，每塊樓板起吊用4 個吊點，吊點位置為格構(gòu)梁上弦與腹筋交接處，距離板端為整個板長的1/4～1/5。吊裝索鏈采用專用索鏈和4 個閉合釣鉤，平均分擔受力，多點均衡起吊，單個索鏈長度為4m。樓板鋪設(shè)完畢后，板的下邊緣不應(yīng)該出現(xiàn)高低不平的情況，也不應(yīng)出現(xiàn)空隙，局部無法調(diào)整避免的支座處出現(xiàn)的空隙應(yīng)做封堵處理。三角支撐可以做適當調(diào)整，使板的底面保持平整、無縫隙。

4.7 雙面疊合剪力墻混凝土澆筑

工藝流程：隱藏驗收→商品混凝土運送到現(xiàn)場→混凝土檢查→底層澆筑→底層振搗→靜置→中層澆筑→中層振搗→靜置→上層澆筑→上層振搗→養(yǎng)護。

混凝土由攪拌站運至現(xiàn)場，場內(nèi)混凝土運輸采用混凝土泵車、布料機、塔吊共同配合，使混凝土運輸?shù)綕仓??；炷翑嚢柢嚨竭_施工現(xiàn)場后，必須每車檢測其坍落度，坍落度按180mm±20mm 要求控制。混凝土出現(xiàn)坍落度過小、過大、離析或分層現(xiàn)象，應(yīng)對混凝土進行退回處理，嚴禁現(xiàn)場加水。標準層疊合剪力墻應(yīng)分三層澆筑，單層澆筑時應(yīng)多點均勻澆入，澆筑點之間間距宜為0.8m～1.0m。單層混凝土澆筑至一定高度后利用卷尺檢查觀測，達到預(yù)定高度后停止混凝土澆筑。單層混凝土澆筑完成后立即進行振搗，振點應(yīng)均勻，嚴禁有過振和漏振現(xiàn)象，振搗時間以混凝土表面無氣泡、混凝不再下沉、表面泛漿為準。

5 工效分析

以本項目3#為例，采用塔吊監(jiān)控記錄及人工點數(shù)的方式，對標準層施工7d的工程進行統(tǒng)計，見表4和圖2所示。

圖2 標準層工日統(tǒng)計

表4 標準層施工日統(tǒng)計

單個構(gòu)件吊裝時間統(tǒng)計見表5。

表5 構(gòu)件吊裝時間表

由上述統(tǒng)計分析可以看出，標準層共需157 個工日，人力峰值出現(xiàn)在第5 日。鋁模工用工數(shù)量最多，主要是現(xiàn)澆構(gòu)件部分支模、拆模所用。

6 質(zhì)量問題分析及處理

在疊合剪力墻施工過程中，發(fā)生一些常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)施工中沒有遇到的問題，需要引起注意。

6.1 板面漏筋、漏管

疊合樓板的總厚度為130mm，預(yù)制部分厚度為60mm，后澆混凝土部分厚度為70mm，由于機電管線全部敷設(shè)在現(xiàn)澆層中，在實際配管中會出現(xiàn)多管交叉的情況，扣除保護層厚度15mm，再扣除鋼筋的厚度2mm×8mm，能夠敷設(shè)管線的垂直空間39mm，如果是兩管及以上線路交叉，那么交叉處就會超出板面高度，這樣就會導致板面負彎矩筋甚至穿線管裸露出樓面，破壞樓板結(jié)構(gòu)安全性。

針對此情況，需將部分管線敷設(shè)于結(jié)構(gòu)梁的上部或者取消部分管線，在條板作業(yè)時，通過二次配合再安裝穿線管。另項目結(jié)構(gòu)空間、成本允許的話，可以采用管線分離的設(shè)計方式，即在裝飾層中走管，現(xiàn)澆層中不再預(yù)留機電管線。

6.2 疊合剪力墻脹板

在疊合剪力墻混凝土澆筑過程中，發(fā)生個別墻體脹板現(xiàn)象，即疊合墻板向結(jié)構(gòu)中心外側(cè)位移，導致封閉腔體發(fā)生破壞，現(xiàn)澆混凝土溢出，發(fā)生類似爆?，F(xiàn)象，此現(xiàn)象一般出現(xiàn)在開窗洞口的疊合剪力墻外側(cè)板。

6.2.1 破壞原理分析

雙面疊合剪力墻板桁架鋼筋錨固承載力見表6。

表6 雙面疊合剪力墻板桁架鋼筋錨固承載力（C30，間距600mm）

本項目疊合剪力墻為50mm 疊合板+100mm 空腔+50mm 疊合板組成，兩片疊合板由桁架鋼筋連接，疊合板抵抗混凝土側(cè)壓力可以由表6 查出，考慮折減系數(shù)0.8的原因是桁架鋼筋錨固深度較小，桁架鋼筋節(jié)點處局部混凝土骨料不均勻，其錨固承載力有所降低。

在1m 寬疊合墻板范圍內(nèi)：澆筑高度1m 時的最大側(cè)壓力為25kN/m2，澆筑高度3m 時的最大側(cè)壓力為68.5kN/m2，大于疊合墻板桁架鋼筋錨固承載力29.1kN/m2，導致錨固失效，墻板發(fā)生變形。

6.2.2 解決措施

墻體澆筑時分三層澆筑，每層澆筑不超過1m，單層澆筑時分三點位將混凝土注入墻體，澆筑一定深度后用卷尺測量，不同層澆筑時采用不同長度軟管伸入墻體，保證混凝土下落高度不大于1m，整體澆筑速度為800mm/h，減小外墻板的壓力[3]。

經(jīng)過上述措施后，現(xiàn)場未再發(fā)生脹板現(xiàn)象。

7 結(jié)語

本項目標準層同條件養(yǎng)護到期后，對疊合剪力墻空腔內(nèi)現(xiàn)澆混凝土采用鉆芯法檢測，混凝土強度與密實度符合設(shè)計要求。外墻經(jīng)過淋水試驗及歷次大雨驗證，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性開裂滲漏現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠。雙面疊合剪力墻體系具有生產(chǎn)自動化程度高、吊裝重量輕、結(jié)構(gòu)整體性高等特點，抗震性、防水性能優(yōu)異，具有廣闊的應(yīng)用前景。