預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)現(xiàn)狀與問題研究*

尹 曜

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司 太原 030000)

預(yù)制裝配式建筑是我國建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型的重要成果,能夠進一步緩解建筑工程高耗能、資源浪費等一系列問題,更可以改善原有的建筑工程品質(zhì),促使建筑施工行業(yè)向環(huán)保型、工業(yè)化以及規(guī)范化方向轉(zhuǎn)型。但由于多種因素的影響,當前我國的預(yù)制裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在較多問題,這些問題不僅會影響建筑本身的綜合質(zhì)量,也會導(dǎo)致人們的日常生產(chǎn)生活受到影響,因此充分分析預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工的現(xiàn)狀,為其制定科學(xué)的優(yōu)化方案,對于建筑工程的穩(wěn)定發(fā)展和建設(shè)有一定促進作用。

1 預(yù)制裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計概念

與常規(guī)的建筑工程相比,預(yù)制裝配式建筑最大的差別在于前期的生產(chǎn)技術(shù)差異性較大。主要是通過工廠集中生產(chǎn),打造規(guī)范化的混凝土構(gòu)件,也包含一部分建筑工程中的細部結(jié)構(gòu),比如梁、板、柱、樓梯等結(jié)構(gòu),還可以結(jié)合不同建筑工程的實際需求生產(chǎn)整體幕墻、廚衛(wèi)設(shè)施、天花板、地板裝飾等等。結(jié)合工程的整體設(shè)計參數(shù),進行工廠集中生產(chǎn),以此來全面提升建筑工程的施工效益,也可以保證施工質(zhì)量,能夠為新時期的建筑行業(yè)工廠化,生產(chǎn)建設(shè)提供根本保障。

這種類型的建筑體系,在20世紀80年代便已經(jīng)充分推廣,大量的預(yù)制類建筑工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用到工程建設(shè)中,配合少量的混凝土澆筑類施工,在提升施工效率方面有極強的促進作用。

2 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)現(xiàn)狀

預(yù)制裝配式建筑的整體結(jié)構(gòu)包含多個組成部分,當前應(yīng)用較為廣泛的預(yù)制結(jié)構(gòu)涉及框架梁、柱、板等全部或部分結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu),也可以結(jié)合不同地區(qū)以及不同部門打造不同的劃分方法。例如全預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)、雙面疊合墻結(jié)構(gòu)、單面裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、改良式現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)在實際施工的過程中,都有著較為統(tǒng)一的施工管理體系以及施工技術(shù),能夠滿足絕大部分預(yù)制裝配式建筑工程的施工需求。

2.1 圖紙深化技術(shù)

預(yù)制裝配式建筑的施工具有一定特殊性,為了進一步提升建筑安全以及綜合質(zhì)量,在生產(chǎn)前期要嚴格落實圖紙細節(jié)設(shè)計,尤其要針對預(yù)制構(gòu)件模板、預(yù)埋吊具、預(yù)埋構(gòu)件、配筋圖等細部內(nèi)容進行精細化設(shè)計。其中,構(gòu)件加工制的工作深化,包含了構(gòu)件臨時加固、固定連接、吊點設(shè)計、鋼筋、其他預(yù)埋架固定設(shè)計的;預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆節(jié)點的深化設(shè)計,包含了墻板豎向縫深化、墻板水平縫深化、疊合板板端支座深化、預(yù)制墻板與現(xiàn)澆邊緣節(jié)點深化等。同時還涉及其他領(lǐng)域的細節(jié)深化,比如要嚴格把握安全防護設(shè)施的連接位置、臨時固定支撐設(shè)施的預(yù)埋件設(shè)計、模板體系以及構(gòu)件連接位置等。

2.2 構(gòu)件制作技術(shù)

預(yù)制裝配式建筑的構(gòu)架支柱,主要以工廠集中生產(chǎn)為主,在澆筑之前需要結(jié)合前期設(shè)計的施工方案制作模具,確保模具符合各項設(shè)計要求,然后進行構(gòu)建內(nèi)部鋼筋成品部件的設(shè)計,然后才可以涂刷隔離劑,按照要求進行混凝土澆筑施工[1]。在澆筑結(jié)束之后,振搗的過程中要保證不會損壞內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)和預(yù)埋件;澆筑過程中嚴格觀察構(gòu)件是否出現(xiàn)變形情況,一旦出現(xiàn)問題要及時制定解決方案?；炷翝仓Y(jié)束之后,需要進行養(yǎng)護,養(yǎng)護方案通常為蒸汽養(yǎng)護、覆蓋養(yǎng)護、封閉養(yǎng)護。

構(gòu)建生產(chǎn)期間嚴格控制原材料、半成品、成品的綜合質(zhì)量,分別制定不同程度的保護方案,針對所有不合格的產(chǎn)品必須要進行標識、記錄和隔離,盡量避免投入使用。

2.3 構(gòu)件運輸和堆放

在工廠集中預(yù)制結(jié)束之后,需要通過大型運輸車輛將預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場。首先合理地選擇運輸車輛,在運輸期間進行科學(xué)固定,避免構(gòu)件相互撞擊導(dǎo)致?lián)p壞;按照前期設(shè)定的運輸方案進行運輸,運輸期間避免出現(xiàn)緊急制動、加速、急轉(zhuǎn)彎等情況。

運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后,需要按照構(gòu)件本身的高度、受力情況選擇不同的堆放方式,大部分為水平堆放以及豎直存放,預(yù)埋件朝上,標識位置朝外;若選擇水平對抗,堆放場地提前進行地基加固處理,堆放的貨架要有充足的承載力以及穩(wěn)定性。若選擇豎向堆放,大部分結(jié)構(gòu)為預(yù)制混凝土疊合剪力墻板、疊合夾心剪力墻板、夾心保溫外墻板、外掛墻板等,可以采用插放、靠放的方式,還需要在堆放架上額外鋪設(shè)橡膠墊或者墊木,避免出現(xiàn)磕碰損傷。

2.4 預(yù)制結(jié)構(gòu)的驗收

生產(chǎn)企業(yè)需要按照相關(guān)規(guī)定以及前期的合同要求,在產(chǎn)品出廠時發(fā)放產(chǎn)品質(zhì)量證書,結(jié)合技術(shù)參數(shù)明確規(guī)范不同生產(chǎn)構(gòu)件的實際規(guī)格,有特殊情況的產(chǎn)品需要提供安裝說明。生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量證書必須包含清晰的合格證編號、結(jié)構(gòu)型號、質(zhì)量、數(shù)量、生產(chǎn)企業(yè)名稱、工廠日期、生產(chǎn)日期、檢察員簽字等[2]。

所有的預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場之后,對應(yīng)每批預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量進行驗收,細節(jié)內(nèi)容包含零部件型號、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)單位、功能、尺寸參數(shù)、性能、安裝方法等。及時核對預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量保證文件以及相關(guān)信息,針對具備隱蔽點的構(gòu)件進行詳細檢查,檢測大型構(gòu)件的混凝土強度,必要情況下可以進行工程試驗。

3 預(yù)制裝配式建筑施工問題及優(yōu)化對策分析

隨著我國建筑工程發(fā)展體系的不斷成熟,預(yù)制裝配式建筑已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點,該種類型的建筑施工體系也逐步發(fā)展成熟,但是在實際應(yīng)用的過程中也會存在部分細節(jié)問題,亟待解決。

3.1 常規(guī)問題分析

3.1.1 未能形成全方位認知

預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展是我國建筑行業(yè)“十三五”規(guī)劃的一部分,發(fā)展至2020年全國的裝配式建筑面積占據(jù)了新建建筑總面積的15%左右,已經(jīng)取得了較為良好的成果。而隨著近些年的發(fā)展和創(chuàng)新預(yù)制裝配式建筑,也得到了更多領(lǐng)域的認可,尤其在特殊的社會發(fā)展環(huán)境下,裝配式建筑可以縮短施工時間,進一步提升施工的整體效率。但是想要全面推廣裝配式建筑,我國當前的人力成本、從業(yè)人員綜合能力、規(guī)范標準以及技術(shù)體系與部分國家還有一定的差距,部品部件的標準化加工和建設(shè)還處于發(fā)展階段,盲目追求過高的預(yù)制率,往往會導(dǎo)致一部分潛在問題的出現(xiàn)。另外,基礎(chǔ)理論研究以及技術(shù)培訓(xùn)教育也存在一定滯后性,業(yè)內(nèi)難以形成統(tǒng)一的意見,在一部分地區(qū)預(yù)制裝配式建筑,存在被動發(fā)展的局面。

3.1.2 技術(shù)體系不夠完善

我國裝配式建筑的發(fā)展時間較短,當前正處于百花齊放的關(guān)鍵階段,這樣的社會發(fā)展現(xiàn)狀促進了裝配式建筑的高質(zhì)量發(fā)展,但同時也帶來了一部分復(fù)雜的發(fā)展現(xiàn)象,比如缺乏權(quán)威性的標準,不同地區(qū)之間的標準模式可能存在部分差異[3];從市場發(fā)展的層面來講,預(yù)制裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑是新時期的典型建筑施工體系,二者在發(fā)展和應(yīng)用的過程中形成了不同的產(chǎn)業(yè)模式,也形成了激烈的競爭體系,如何全面提升裝配式建筑自身的應(yīng)用價值和效率,還需要進行持續(xù)性的創(chuàng)新和鞏固。

3.1.3 裝備技術(shù)綜合水平較差

結(jié)合當前國內(nèi)的預(yù)制裝配式建筑的裝備情況來看,絕大部分的施工采用的設(shè)備以及機械體系與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑結(jié)構(gòu)相比并無較大差別,和發(fā)達國家還存在著較大差距。比如國內(nèi)的大型預(yù)制構(gòu)件無損及智能倉儲物流技術(shù)以及平臺體系尚不完善;全地形自適應(yīng)式的大運量節(jié)能運輸車輛還未能全面推廣,高效的吊裝工作系統(tǒng)以及配套設(shè)施還處于升級階段,在后續(xù)發(fā)展的過程中還需要實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的綠色化、信息化、精益化、智能化創(chuàng)新。

3.2 預(yù)制裝配式建筑施工體系優(yōu)化途徑

3.2.1 強化質(zhì)量管控力度

結(jié)合我國當前的建筑施工體系發(fā)展情況來看,預(yù)制裝配式建筑已經(jīng)成為社會發(fā)展的主流,為了進一步增強該種類型建筑體系的推廣有效性,需要建立完善的質(zhì)量管控方案,這樣才可以為其應(yīng)用提供最為堅實的保障。

(1)要建立健全裝配式建筑管控體系,在施工的過程中打造全過程管理模式,強化系統(tǒng)性管理理念,堅持做到經(jīng)驗總結(jié)、案例分析以及重點把控,要明確施工人員以及施工班組的具體職責,及時發(fā)現(xiàn)裝配式建筑施工期間存在的各項問題,并且制定優(yōu)化管理方案。

(2)針對裝配式施工技術(shù)的應(yīng)用,制定科學(xué)的保障體系,其中要將重點放置在人機料法環(huán)這五要素方面。注重培養(yǎng)責任心強且經(jīng)驗豐富的優(yōu)質(zhì)人員,及時引進國內(nèi)外的專家以及技術(shù)人員做好人才的交流和互動,人員培訓(xùn)通常以師徒帶教為主,積極開展針對性的專題講座以及案例實踐,全面增強人員的綜合素養(yǎng);裝配式建筑的施工需要大量的專業(yè)性設(shè)備體系,因此還需要做好相關(guān)附屬設(shè)施的開發(fā)和研究,尤其要結(jié)合新時期預(yù)制裝配式建筑的施工需求以及不同場景的施工特點制定具備科學(xué)性和合理性的副屬性裝備,增強裝備體系的智能化和數(shù)字化程度,為裝配式建筑的質(zhì)量管控提供保障。工程建設(shè)期間,針對所需的各項構(gòu)配件進行全面質(zhì)量管理,在運輸以及堆放的過程中實現(xiàn)精細化管控,為后續(xù)工程的穩(wěn)定落實奠定基礎(chǔ)[4];合理應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)作為裝配式建筑施工的管控方案,構(gòu)建智能化、透明化以及數(shù)字化的工程管理系統(tǒng),能夠提升裝配式建筑的整體質(zhì)量。

3.2.2 積極改進測量定位方案

裝配式建筑由大量的構(gòu)配件組成,在實際施工的過程中,必須要做好定位精度的控制,預(yù)制豎向構(gòu)件吊裝之前應(yīng)對預(yù)制構(gòu)件拼縫位置進行雜質(zhì)清理,調(diào)節(jié)標高螺栓、硬質(zhì)墊片以滿足前期設(shè)計的板底標高需求,預(yù)留鋼筋中心位置和其他的預(yù)埋件尺寸都需要進行偏差標準。

結(jié)合墻體以及建筑立柱的前期設(shè)置方案,明確不同構(gòu)配件的吊裝順序,構(gòu)件就位之后及時進行定位支撐的施工,每一塊大型構(gòu)件的定位支撐數(shù)量控制在兩組以上。定位支撐施工結(jié)束之后進行細節(jié)調(diào)整,確保滿足實際要求。

梁板類構(gòu)件定位前,需要在下部設(shè)置支撐系統(tǒng),比如梁底支撐結(jié)構(gòu)包含立桿支撐以及可調(diào)頂托,一部分工程也會利用盤扣排架或快拆模板作為支撐體系。

其中的特殊結(jié)構(gòu),在施工期間也需要采取不同的定位技術(shù),比如預(yù)制疊合板支撐系統(tǒng)應(yīng)保持垂直狀態(tài),利用三角支架固定支撐之間的最大間距,控制在1.8 m 左右,弱化度高于4 m,可以在房間中間結(jié)構(gòu)上適當進行起拱。

3.2.3 打造全方位的預(yù)制裝備體系

預(yù)制裝配式建筑的施工有一定的復(fù)雜性,其中施工裝備的質(zhì)量以及施工效率對于整體工程會產(chǎn)生決定性影響,尤其在當前的建筑體系發(fā)展環(huán)境下,加大力度做好建筑裝備的研發(fā)和創(chuàng)新,對于裝配式建筑的推廣以及優(yōu)化有一定促進作用。

從當前預(yù)制建筑的實際施工需求角度來講,配套裝備的研發(fā)可以圍繞著高精度、高效率、多功能等原則展開,比如,大型裝配式建筑需要依賴防護體系保障其安全性,但大部分的防護體系都以腳手架為主,那么打造無腳手架多功能防護體系,則是當前裝配式建筑裝備體系研發(fā)的重點。這種類型的防護體系大部分為施工圍欄利用預(yù)埋螺栓固定在建筑結(jié)構(gòu)上,無需進行墻體二次開孔,能夠保證原有的建筑結(jié)構(gòu),具有完整性。在應(yīng)用期間,利用圍欄連接鋼片,還可以實現(xiàn)上下階段的移動,能夠滿足大型裝配式建筑施工的具體需求,更具備拆卸方便、材料質(zhì)量輕、重復(fù)利用等優(yōu)勢[5]。又比如,智能升降平臺系統(tǒng)的研發(fā)也需要作為重點,和傳統(tǒng)腳手架相比,智能升降平臺能夠有效解決大型裝配式建筑施工期間的各項難題,不僅可以為裝配式建筑主體施工提供服務(wù),還可以配合后續(xù)的外立面施工以及附屬設(shè)施施工。在當前的建筑體系發(fā)展環(huán)境下,能夠極大增強裝配式建筑的競爭實力。

4 結(jié)語

綜上所述,在當前的建筑體系發(fā)展環(huán)境下,預(yù)制裝配式建筑的施工必然是我國建筑體系發(fā)展的重點,而裝配式建筑施工技術(shù)體系的優(yōu)化,依賴制度、方法、管理體系的創(chuàng)新。強化施工體系的質(zhì)量管控力度,打造多元化的施工技術(shù)以及優(yōu)化方案,加大力度做好預(yù)制裝備的創(chuàng)新和研發(fā),有助于增強裝配式建筑的社會影響力,也可以提升綜合效益,對于我國建筑施工體系的高質(zhì)量發(fā)展有一定促進作用。當下,需要集中資金和技術(shù)落實施工管控體系以及技術(shù)研發(fā),為其后續(xù)發(fā)展提供長足動力。