混凝土裝配式住宅建筑施工技術(shù)應(yīng)用

常勝偉

（山西五建集團有限公司，山西 太原 030003）

0 引言

當前，社會發(fā)展使得建筑行業(yè)不斷創(chuàng)新優(yōu)化，在建筑行業(yè)發(fā)展中人們更加注重對居住環(huán)境的影響。各類土木工程在實際施工中會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時，在當前技術(shù)條件下，施工必然會產(chǎn)生建筑垃圾，也會對土壤造成一定程度的污染。目前，各類具有高度環(huán)保理念的建筑產(chǎn)品被大量應(yīng)用，而預(yù)制混凝土裝配式施工技術(shù)在當前的使用水平正不斷提升，與傳統(tǒng)老式建筑相比，預(yù)制混凝土組裝技術(shù)應(yīng)用前景更好，在實際應(yīng)用過程中消耗的人力資源相對更少。預(yù)制建筑技術(shù)在應(yīng)用中擁有諸多優(yōu)勢，預(yù)制建筑建造房屋具有高度節(jié)能環(huán)保特性，并能在一定程度上對建筑的實際性能進行改進，使人們獲得更加安全舒適的居住環(huán)境。

1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)類型分類依據(jù)

結(jié)構(gòu)及受力形式劃分，裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)的劃分形式與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)基本一樣，即框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框—剪結(jié)構(gòu)等。但是裝配式建筑相對現(xiàn)澆混凝土建筑來說，存在復(fù)雜的構(gòu)件連接技術(shù)，一樣的構(gòu)件連接技術(shù)方法不同，其物理性能和抗震能力也會不同，不同構(gòu)件或同種類型構(gòu)件連接也可能不同，構(gòu)件連接方法具有多樣性和不斷創(chuàng)新性，其設(shè)計和連接施工技術(shù)是裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難點，對裝配式建筑的發(fā)展和推廣有一定約束作用。現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)體系整體性好，抗震性能好，在很長一段時間內(nèi)應(yīng)用很廣泛。裝配式混凝土框架體系也是現(xiàn)推行和應(yīng)用最多的裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系。在國內(nèi)外裝配式結(jié)構(gòu)推廣和使用以來，通過地震災(zāi)害后的研究發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑受震動變形或倒塌后，其梁和柱等構(gòu)件破壞很小，發(fā)生損壞較為嚴重的是各預(yù)制構(gòu)件之間的連接處，其也是在地震時最早先發(fā)生損壞和破壞。這與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)強節(jié)點的抗震設(shè)計理念是一致的，一是梁柱等構(gòu)件節(jié)點本來就是抗震的薄弱位置，而裝配式構(gòu)件接連是后疊合施工，地震時更容易首先被破壞。因此在發(fā)展裝配式建筑時，首要任務(wù)是解決好構(gòu)件節(jié)點連接的設(shè)計、施工問題，這也是裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究的重點、難點和熱點[1]。

2 混凝土裝配式住宅建筑技術(shù)特點

2.1 具備節(jié)能環(huán)保特性

在傳統(tǒng)建造模式下，建筑的建造工藝具備一定滯后性，建筑實際的綜合節(jié)能性有待進一步提升。在開展各項建設(shè)過程中，會消耗大量的施工資源。如應(yīng)用水泥材料和鋼材過程中，由于技術(shù)不成熟，我國在實際材料消耗過程中與西方國家相比高出近20%，換作應(yīng)用比例可以發(fā)現(xiàn)，每攪拌1m3的混凝土，將多消耗80kg的水泥；而應(yīng)用混凝土裝配式建筑住宅模式，能以更加優(yōu)質(zhì)化的創(chuàng)新技術(shù)體系，降低建筑能源的消耗量。依照具體的調(diào)查分析可以發(fā)現(xiàn)，在混凝土裝配式建筑實際應(yīng)用過程中，與同等規(guī)模的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建筑進行綜合比較，其能夠使得大鋼模的實際用量降低20%以上，木材的用量降低40%以上，鋼架料的實際用量則可以降低10%以上。

2.2 工程造價相對較低

目前，在進行混凝土預(yù)制構(gòu)件的澆筑過程中，其實際成本與現(xiàn)澆混凝土相比相對較高，但結(jié)合現(xiàn)場的實際施工人員和各類資源的消耗情況，以及施工周期相對較短與更為優(yōu)質(zhì)的環(huán)保節(jié)能性能進行綜合分析則可發(fā)現(xiàn)，在實際施工造價成本構(gòu)成中，其總體成本與傳統(tǒng)技術(shù)相比相對較低，主要優(yōu)勢在于能使施工現(xiàn)場的材料消耗量大幅度降低，同時也能降低現(xiàn)場的實際用工數(shù)量，并使現(xiàn)有工人的施工效率大幅度提升，以此達到節(jié)約資源與成本的目的。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及存在的問題

3.1 連接和精度問題

裝配式建筑所使用的各種構(gòu)件需要嚴格按照圖紙進行制定，因而對于構(gòu)件的尺寸要求很高，如果尺寸控制不到位，后續(xù)在安裝的過程中容易出現(xiàn)構(gòu)件不完全閉合的問題。值得注意的是，在灌漿操作當中，管道內(nèi)部的情況并不能從外觀看出，控制難度較大，可能會導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆式承重結(jié)構(gòu)的節(jié)點搭接方面存在問題，出現(xiàn)偏差。而填充的飽滿程度也難以進行準確的估計，從而導(dǎo)致連接質(zhì)量無法達到要求。在縱向連接的墻板方面，確定灌漿質(zhì)量達標的標志是灌注混凝土從板頂?shù)目桌镯樌鞒?，這種情況下，工作人員非常容易出現(xiàn)操作失誤，灌漿孔被堵死。同時，在套筒安裝期間，位置偏差也是較為常見的問題，如果出現(xiàn)部分偏離的現(xiàn)象，鋼筋則可以插入；如果偏離程度過大，則無法進行鋼筋插入操作，即便是采取補救措施，也不會達到設(shè)計標準，可能會涉及返工返修的問題，嚴重影響到工程質(zhì)量[2]。

3.2 平板安裝問題

平板安裝操作也是經(jīng)常出現(xiàn)問題的施工部分。第一，轉(zhuǎn)角板自身的厚度不足，體積很大，在運輸或者使用的過程中及其容易被折斷，尤其是在吊裝的過程中，轉(zhuǎn)角板容易出現(xiàn)回折的問題，導(dǎo)致平板損壞，浪費材料；在保養(yǎng)階段，也會由于操作不當而出現(xiàn)轉(zhuǎn)角位置角度變化的問題。第二，外墻板的保溫層也較為脆弱，脫落和斷裂的問題十分常見，究其原因，是外墻材料的使用出現(xiàn)的問題。一般而言，多數(shù)的外墻板都會由外裝飾面、保溫層以及結(jié)構(gòu)層這三個部分構(gòu)成，然而，部分情況下這三層材料不兼容，可能會造成脫落和斷裂。

3.3 管線預(yù)埋問題

構(gòu)件埋設(shè)不當、管線預(yù)埋施工等操作也會導(dǎo)致很多的問題，例如構(gòu)件的偏移、脫落等。最終使得構(gòu)件的實際位置與設(shè)計位置出現(xiàn)較大的差異，影響到裝配式建筑整體的穩(wěn)定性，進而影響建筑質(zhì)量。因此，在構(gòu)件位置的固定方面，需要合理控制管線的走向，考慮管線的綜合排布的問題，嚴格按照圖紙開展規(guī)范化的管線預(yù)埋，確保施工的合理性。

4 混凝土裝配式住宅建筑施工技術(shù)

4.1 框架梁柱節(jié)點連接

裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)傳力路徑明晰，同現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)空間分隔便利靈活，基于墻、房間、雨棚、陽臺等等構(gòu)件可以按尺寸、造型預(yù)制，裝配建筑立面造型多彩多樣，將構(gòu)件標準化制作，適應(yīng)建筑綠色發(fā)展的工業(yè)化社會需求。對于裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件節(jié)點連接，其梁、板、柱整體結(jié)構(gòu)可通過連接灌漿套筒或連接預(yù)埋螺栓而形成。即裝配式梁、柱節(jié)點部分可采用疊合混凝土現(xiàn)澆的形式進行連接，在預(yù)制梁制作時將梁的端面做成粗糙面或剪力槽，外露鋼筋的長度按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求留置和錨固，梁、柱吊裝安裝對接就位后，支撐底模、側(cè)模等，最后預(yù)留外露的節(jié)點部分混進行凝土整體疊合現(xiàn)澆。

4.2 混凝土梁柱節(jié)點連接

隨著裝配式建筑設(shè)計、施工的不斷研究和實踐，型鋼鋼骨混凝土梁柱節(jié)點連接也隨著發(fā)展起來。此種節(jié)點連接形式具有剛度大、延性好、承載能力高、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸相對混凝土結(jié)構(gòu)較小、耐火性好及抗震性能優(yōu)良等優(yōu)點，被越來越多地使用在高層、超高層及大跨度結(jié)構(gòu)中。再者，隨著我國綜合國力的不斷提升，時代的發(fā)展和變遷，國情的變化，建筑工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的越來越迫切，施工工藝、結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟效益方面的研究則越來越重要。需要不斷進行預(yù)制預(yù)應(yīng)力桁架式鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)體系及節(jié)點連接的承載性能、使用性能的試驗和理論研究；探索桁架對混凝土的約束作用以及預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)拼裝和裂縫控制的作用，完善其設(shè)計理論；通過反復(fù)試驗研究節(jié)點拼裝段和預(yù)制預(yù)應(yīng)力桁架式鋼骨混凝土框架體系的抗震性能；建立合理的節(jié)點構(gòu)造形式、加密區(qū)的構(gòu)造措施以及預(yù)制預(yù)應(yīng)力桁架式鋼骨混凝土框架結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計準則；借助BIM技術(shù)和有限元分析方法，研究拼裝過程中的結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換及其力學(xué)行為，確保結(jié)構(gòu)使用安全可靠；研究濕接頭的連接形式，新型連接材料的行為特征，提供先進的保證結(jié)構(gòu)整體性的技術(shù)措施[3]。

4.3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制柱連接

（1）套筒灌漿連接——上下預(yù)制柱節(jié)點連接。

（2）可采用縱向鋼筋鐓粗直螺紋進行裝配式混凝土。結(jié)構(gòu)預(yù)制框架上下柱連接。預(yù)留現(xiàn)澆的上下柱縱向鋼筋也可采用鋼筋鐓粗套筒直螺紋進行柱節(jié)點連接。主要出發(fā)點是能夠使預(yù)留的上下柱鋼筋快速準確對位，即采用長線制作法，也就是先用套筒將幾段柱子在澆筑混凝土前固定連接好，待混凝土達到設(shè)計強度拆模時再一起卸走，待預(yù)制柱起吊運送到設(shè)計位置施工就位時，上下柱連接鋼筋位置尺寸正確，可以很快精準對位，進行連接下道工序。這種上下柱節(jié)點連接技術(shù)取代了鋼套筒鋼筋連接灌漿的方式，大大減少了工時和施工難度，也大大降低了柱子節(jié)點連接成本，且連接質(zhì)量可靠安全。

4.4 預(yù)制樓梯安裝

施工施工工藝流程如下：預(yù)制樓梯安裝準備→拋出控制線并審核→樓梯吊裝→樓梯就位、校正→樓梯上下端平臺鋼筋綁扎→預(yù)制樓梯安裝保護→樓梯平臺澆筑。

（1）預(yù)制樓梯施工準備。檢驗預(yù)制構(gòu)件的編碼，熟知并依據(jù)設(shè)計圖確定安裝位置，將起吊構(gòu)件按順序編排。本工程中的樓梯采取延后一層的辦法，在下一層鋁模拆掉后才開始樓梯起吊安裝。

（2）彈控制線。按照工程圖紙，用墨彈出樓梯安裝的定點位置，檢查控制線及標高。因本工程預(yù)制樓梯的首層和頂層立面均為建筑立面，與樓梯平臺成品表面平齊。構(gòu)件樓梯水平提升，并通過特制的鴨嘴懸掛器和樓梯提前安裝好的吊釘銜接。吊裝之前進行檢驗，明確樓梯安裝穩(wěn)固后再慢慢吊裝。吊裝后將樓梯的傾斜角度調(diào)整到位。在施工過程中，樓梯必須從樓梯井的側(cè)面緩慢傾斜，樓梯的上下兩端用錨固固定。

（3）預(yù)制樓梯就位。當樓梯提升到相應(yīng)工作臺面上時稍作停頓，按照樓梯走向調(diào)節(jié)并慢速操縱將樓梯就位，放置樓梯時要緩慢，確保樓梯不因過速放置而導(dǎo)致斷裂或毀壞。樓梯初步安置后，用撬棍根據(jù)定點位置的界限對其調(diào)節(jié)和修正。

（4）預(yù)制樓梯安裝保護。預(yù)制構(gòu)件入場擺放限高四層，下面由墊木鋪設(shè)并安置在起吊位置下面。預(yù)制構(gòu)件起吊前用復(fù)合板對臺階及樓梯側(cè)面進行裝訂，以起到穩(wěn)固和保護的作用。為保證構(gòu)件灌漿液的品質(zhì)良好，在起吊構(gòu)件時把灌漿預(yù)定口周邊雜質(zhì)清理干凈。

5 預(yù)制混凝土質(zhì)量控制要點

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件由工廠預(yù)制，精度要求高，因此，在施工過程中應(yīng)嚴格掌控施工精度，否則會為后續(xù)的起吊施工造成阻礙，并強化施工人員的管制。同時，調(diào)度測量專家領(lǐng)導(dǎo)測量小組，對裝配的精確性采取動靜檢驗及實時調(diào)節(jié)，避免樓層積累的偏差而不利于后期作業(yè)中對偏差的調(diào)節(jié)。按時檢驗和校準施工中使用的各類測量儀器配置，保證測量數(shù)據(jù)精確且無誤，嚴謹執(zhí)行測量作業(yè)。

5.1 施工測量的精度要求

（1）大樓測量控制點之閉合差：高程閉合差＜1mm，距離閉合差＜2mm，角度閉合差＜20°。

（2）測量控制線要求：在大樓邊緣周遭擬定軸線為1m的定位設(shè)置點，便于后期軸線放樣、樓層之間應(yīng)掌握外墻豎向面的精確度。當樓高超過50m時，于50m高度附近樓層，將大樓外四柱1m軸線控制點投影至該樓層樓板面或陽臺上，當作新的控制點。

（3）放樣線之精度誤差不得大于控制點精度的1.5倍。

（4）各部位構(gòu)件組裝后，精度須控制在10mm。

（5）樓板中央部與兩端高程差＜5mm，板片與板片之縫寬偏差＜3mm。

5.2 吊裝、安裝質(zhì)量保證措施

（1）在底層構(gòu)造開工前，布置上層構(gòu)造動工所需的中心線限制點，并將設(shè)置的參考點形成緊閉線進行組合和校對。

（2）對樓板觀測孔實行放樣時，底部中心線限制點布置好后，用鋼絲錘將底板中心線絕對高程引導(dǎo)至頂端樓板工作面，以正確預(yù)留觀察孔的位置，保證工程質(zhì)量。

（3）鋼直尺作業(yè)時，校正鋼直尺識別和測溫的誤差，清除對準、傾斜、張力不勻稱、找正、讀數(shù)等誤差。

（4）各層中心線間及層與層間的豎向偏差為±2mm。所勘測值由計算人員和審核者列出并簽名。在儀器作業(yè)時，控制網(wǎng)點運用到測量站和后向方位，以防止由站轉(zhuǎn)移而引起的累積誤差。固定點勘測要預(yù)防縱向角度＞45°。使用前檢查容易發(fā)生位移的限制點。于規(guī)定時間內(nèi)檢查控制點，防止由季節(jié)變化造成的誤差。在工程作業(yè)時，強化樓層高程、中心線和凈空面積的勘測及審查核對工作。

6 結(jié)語

綜上所述，裝配式建筑建設(shè)存在諸多的應(yīng)用優(yōu)勢，在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。面對裝配式建筑，還應(yīng)當加強人才引進，使得施工人員可以了解并掌握更多的裝配式建筑的施工工藝與技術(shù)，從而更好地適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，建設(shè)更為優(yōu)質(zhì)的工程項目，為人們打造安全舒適的生活與工作環(huán)境，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。