模塊化裝配式建筑結(jié)構(gòu)吊裝及后澆混凝土整體連接施工技術(shù)

劉忠義

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京）

模塊化裝配式建筑的樓板、墻板等構(gòu)件可以由工廠提前預(yù)制，然后由汽車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)直接完成拼裝。相比于現(xiàn)澆建筑，裝配式建筑不僅顯著縮短了工期，而且所有建筑模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，這就從源頭上保證了工程質(zhì)量；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行裝配，也能解決噪音污染和粉塵污染等問題。由此可見，模塊化裝配式建筑兼有工程效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。在模塊化裝配式建筑項(xiàng)目施工中，建筑模塊的吊裝，以及后澆混凝土的連接施工是關(guān)鍵技術(shù)，直接決定了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，成為施工單位現(xiàn)場(chǎng)管理的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 工程概況

某綜合辦公樓占地面積7 183.5 m2，共10 層，總高度為32.4 m。1～2 層為便利店、圖書閱覽室、休息室；3～10 層為辦公室、會(huì)議室。該建筑為模塊化裝配式鋼框架混凝土板結(jié)構(gòu)體系，主要受力結(jié)構(gòu)為框架柱、框架梁。整個(gè)框架結(jié)構(gòu)共包含150 個(gè)建筑模塊，其中模塊量、模塊柱的材質(zhì)為Q345 鋼，模塊樓板的材質(zhì)為C30混凝土；建筑模塊之間的樓板后澆帶為C35 混凝土，樓板鋼筋為HRB400。該工程的施工流程如圖1 所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層施工流程

2 模塊化裝配式建筑結(jié)構(gòu)吊裝施工

2.1 施工準(zhǔn)備

為了節(jié)約工期，項(xiàng)目施工所用的建筑模塊由工廠提前預(yù)制。設(shè)計(jì)人員確定樓板、墻體、管道等各類構(gòu)配件的尺寸、形狀后，預(yù)制廠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建筑模塊的制作。制作完成的建筑模塊進(jìn)行成品質(zhì)量檢查，核對(duì)長(zhǎng)、寬、高（厚）、對(duì)角線等參數(shù)是否達(dá)標(biāo)，各項(xiàng)誤差的要求見表1。

表1 建筑模塊允許偏差

對(duì)于誤差超出范圍的，一律不得使用。經(jīng)檢查符合要求后，在預(yù)制廠內(nèi)進(jìn)行建筑模塊的預(yù)拼裝，并對(duì)拼裝后的成型效果進(jìn)行檢驗(yàn)，符合施工要求后即可通過(guò)汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。本項(xiàng)目的預(yù)制廠與施工現(xiàn)場(chǎng)之間直線距離640 m，采用公路運(yùn)輸模式。

2.2 建筑模塊吊裝

預(yù)制的建筑模塊以及預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員檢查出廠證明、質(zhì)量合格證等相關(guān)資料，采取抽樣檢測(cè)的方式，判斷該批次預(yù)制模塊是否存在外觀質(zhì)量瑕疵或尺寸偏差。若抽檢不合格，則不允許材料進(jìn)場(chǎng)；經(jīng)抽檢合格后，安排建筑模塊進(jìn)場(chǎng)，并放置到指定區(qū)域。本工程中使用吊車完成建筑模塊的吊裝，吊車上的吊鉤連接專用的吊架，再通過(guò)吊架下放的吊鉤連接建筑模塊上的榫眼或預(yù)埋件，實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)起吊。這樣既可以避免應(yīng)力集中于一點(diǎn)，防止吊裝過(guò)程中吊點(diǎn)部位發(fā)生變形、開裂等問題，同時(shí)也能保持吊裝平衡，保證吊裝安全。同一樓層的預(yù)制模塊必須按照編號(hào)有序吊裝，吊裝作業(yè)流程如圖2 所示。

圖2 建筑模塊吊裝作業(yè)流程

吊裝時(shí)，首先進(jìn)行試吊，目的是檢查預(yù)制構(gòu)件的連接是否牢固、吊升是否穩(wěn)定。緩慢提升吊索，將建筑模塊提升至地面以上50 cm 處。施工人員利用水平儀檢查建筑模塊的4 個(gè)角是否在同一水平面上，如果不在需要重新調(diào)整吊索的長(zhǎng)度，確保建筑模塊水平起吊。吊裝時(shí)保持勻速上升，在達(dá)到指定樓層后，橫向平移至安裝位置。在吊裝過(guò)程中，隨時(shí)觀察移動(dòng)路徑是否有障礙物，防止預(yù)制模塊與架空電線等發(fā)生碰撞。在預(yù)制模塊位于作業(yè)面上方500 mm 處時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員扶住建筑模塊，引導(dǎo)吊車將建筑模塊穩(wěn)定放置在作業(yè)面上[1]。初步就位后設(shè)置臨時(shí)豎向支撐構(gòu)件，支撐牢固后再脫鉤，繼續(xù)進(jìn)行下一預(yù)制模塊的吊裝。為了保證作業(yè)安全和吊裝質(zhì)量，本次工程的建筑模塊吊裝施工中，除了1 名吊車駕駛員外，還安排了3 名專業(yè)施工人員作為輔助。

2.3 建筑模塊安裝

建筑模塊安裝前的準(zhǔn)備工作包括：參照施工圖紙進(jìn)行測(cè)量放線，并復(fù)核軸線、標(biāo)高，確認(rèn)無(wú)誤后檢查預(yù)埋螺栓的數(shù)量、坐標(biāo)是否正確，對(duì)鋼筋混凝土基礎(chǔ)做整平處理。使用掃帚將基面清理干凈，為下一步建筑模塊的安裝創(chuàng)造良好環(huán)境。在全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備的輔助下安裝建筑模塊。建筑模塊用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接固定，首先通過(guò)初擰完成建筑模塊的臨時(shí)固定，然后微調(diào)標(biāo)高、軸線、坐標(biāo)和垂直度，提高建筑模塊的安裝精度。在各項(xiàng)誤差均符合施工要求后，再進(jìn)行終擰，保證建筑模塊牢固固定。

對(duì)于框架梁、框架柱等鋼構(gòu)件相接的部位，采用焊接方式進(jìn)行連接。本次工程中采用手工電弧焊，焊件厚度小于5 mm 的，選用直徑為3.5 mm 的焊條，焊接電流設(shè)置為100～150 A；焊件厚度超過(guò)5 mm 的，選用直徑為5 mm 的焊條，焊接電流設(shè)置為160～200 A。在焊接坡口30 mm 范圍內(nèi)，使用加熱爐進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～120 ℃，有效減少焊接過(guò)程中淬硬組織和焊接裂紋的產(chǎn)生。對(duì)于6 層以上樓層，高空作業(yè)時(shí)應(yīng)采取防風(fēng)措施，提升焊接質(zhì)量。焊接完畢后采取高溫回火措施，能夠有效消除焊接部位的殘余應(yīng)力，防止因?yàn)楹附咏饘贌崦浝淇s產(chǎn)生的裂縫。焊后保溫結(jié)束后，使用超聲波設(shè)備進(jìn)行無(wú)損探傷，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的焊接質(zhì)量缺陷[2]。本次工程中超聲波探傷結(jié)果表明，未發(fā)現(xiàn)焊接瑕疵，焊接施工合格。

3 后澆混凝土整體連接施工

對(duì)于模塊化裝配式建筑來(lái)說(shuō)，各個(gè)預(yù)制模塊之間的連接節(jié)點(diǎn)是薄弱環(huán)節(jié)，如果節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性不好，將會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)連接方式的不同，本工程中預(yù)制模塊的節(jié)點(diǎn)連接可分為2 種類型，一種是“干式連接”，利用預(yù)埋連接板焊接、螺栓連接等方式將建筑模塊與鋼構(gòu)件連接；另一種是“濕式連接”，采用鋼筋綁扎、后澆混凝土的方式，讓建筑模塊的連接節(jié)點(diǎn)成為整體。干式連接的方式比較簡(jiǎn)單，技術(shù)難度較低，這里以濕式連接為例展開施工技術(shù)分析。

3.1 后澆混凝土墻板施工

后澆混凝土墻板的施工步驟包括4 步：

（1） 現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)鋼筋連接。預(yù)制廠生產(chǎn)預(yù)制墻板時(shí)，會(huì)將墻板下方鋼筋與套筒連接。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，上層建筑模塊預(yù)制墻板的鋼筋套筒，正好與下層預(yù)制墻板的鋼筋連接、固定。然后向套筒內(nèi)灌入混凝土。套筒側(cè)壁的下方預(yù)留注漿口，上方設(shè)有排漿口。開始注漿后，觀察到排漿口有漿液流出，說(shuō)明套筒內(nèi)混凝土漿液已經(jīng)充滿，可以停止注漿，并封堵注漿口。

（2） 埋設(shè)線管。根據(jù)施工圖紙確定線管的位置和走向，然后埋入套管，并使用定位鋼筋加以固定。定位鋼筋與結(jié)構(gòu)主筋之間使用鋼絲綁扎固定，可以避免澆筑混凝土?xí)r發(fā)生位移，后期將線纜穿過(guò)套管即可。

（3） 現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)支模。本工程中使用到的預(yù)制墻板，在工廠預(yù)制時(shí)留有內(nèi)置螺母，利用該螺母可以將大鋼模與預(yù)制墻板連接成為整體。安裝模板前，施工人員需要清理墻面雜物，保證墻面干凈、平整。在模板下方抹砂漿，讓模板與墻面對(duì)接嚴(yán)密，避免后期澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)漏漿情況[3]。大鋼模和墻板的接縫處留有一定的縫隙，可以通過(guò)夾塞海綿條的方式予以密封。根據(jù)預(yù)制墻板安裝位置不同，本工程中有2 種現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)，分別是“一”字型和“T”字型。

所謂“一”字型現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)，就是2 塊預(yù)制墻板處于同一水平線上，構(gòu)成“一”字型結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)墻板裝飾面之間的外側(cè)分析填塞聚苯乙烯棒，內(nèi)側(cè)縫隙打發(fā)泡膠，其結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 “一”字型現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)模板支設(shè)示意

“T”字型現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)的2 塊預(yù)制墻板也處于同一水平線上，但是兩者構(gòu)成“T”字型結(jié)構(gòu)。相鄰兩塊墻板之間的現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)采用單側(cè)支模板，外側(cè)裝飾板由于間距較小，使用80 mm 厚的聚苯板塞牢，外側(cè)固定一塊50 mm×100 mm 的長(zhǎng)方木支模，其結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 “T”字型現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)模板支設(shè)示意

（4） 墻體混凝土澆筑。在墻體底部澆筑約5 cm厚的同配比減石子砂漿，目的是預(yù)防出現(xiàn)墻底“爛根”情況。完成初凝后開始正式澆筑墻體混凝土，單面墻體的混凝土必須一次性澆筑成型。后澆混凝土厚度超過(guò)50 cm 后，開始進(jìn)行振搗，通過(guò)加快內(nèi)部氣泡的逸出，進(jìn)一步提高墻體混凝土的密實(shí)度[4]。振搗時(shí)注意避開預(yù)埋件，并在混凝土達(dá)到標(biāo)高并且頂面出現(xiàn)浮漿后停止振搗。澆筑完成后進(jìn)行不少于7 d 的養(yǎng)護(hù)。

3.2 后澆混凝土樓板帶施工

后澆混凝土樓板帶的施工流程如圖5 所示。

圖5 后澆混凝土樓板帶施工流程

施工期間應(yīng)注意的技術(shù)要點(diǎn)有：第一，在上層建筑模塊安裝，以及樓板澆筑時(shí)，均需要在下層設(shè)置臨時(shí)支架，以保證施工安全，并且臨時(shí)支架的兩個(gè)支撐點(diǎn)距離不得小于建筑模塊的開間。第二，考慮到后澆帶樓板的形狀、尺寸各異，為了讓樓板能夠完美拼接，需要在不同的建筑模塊之間留有一定的變形縫。在澆筑混凝土前，變形縫內(nèi)可以填塞止水膠條，防止漏漿[5]。第三，先完成各類管線的鋪設(shè)，再連接后澆樓板帶鋼筋，可以避免管線與鋼筋沖突的情況。第四，當(dāng)前樓層的后澆帶樓板施工完畢后，應(yīng)等到后澆混凝土的實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后再拆除臨時(shí)支架，避免拆除過(guò)早混凝土構(gòu)建出現(xiàn)變形問題。

結(jié)束語(yǔ)

在綠色建筑發(fā)展背景下，預(yù)制裝配式建筑的數(shù)量不斷增加，在加快施工效率、降低施工污染、提高工程質(zhì)量等方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在模塊化裝配式建筑施工中，一方面要加強(qiáng)建筑模塊的質(zhì)量驗(yàn)收與安裝管理，另一方面還要重點(diǎn)對(duì)建筑模塊連接節(jié)點(diǎn)采取后澆混凝土等加固措施，提高節(jié)點(diǎn)承載能力，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。