裝配式建筑PC構(gòu)件安裝施工研究*

柴靜銳

(中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 太原 030024)

在經(jīng)濟(jì)形勢(shì)不斷變化的背景下,我國(guó)建筑行業(yè)也面臨著新的機(jī)遇和新的挑戰(zhàn)。建筑技術(shù)需適時(shí)轉(zhuǎn)變,結(jié)合發(fā)展環(huán)境和行業(yè)發(fā)展需要,選擇更具性價(jià)比的施工方式。裝配式建筑混凝土預(yù)制構(gòu)件(簡(jiǎn)稱PC 構(gòu)件)安裝技術(shù),就是結(jié)合環(huán)境和發(fā)展需要而出現(xiàn)的新技術(shù)。PC構(gòu)件的應(yīng)用,可以有效提高工程的節(jié)能性,增加工程的安全性和穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)建筑工程質(zhì)量的綜合提升。在PC構(gòu)件的應(yīng)用下,建筑工程的整體工期得以縮短,工程效率得以提高。

1 裝配式建筑PC構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)研究

1.1 減少用工量

對(duì)于裝配式建筑PC 構(gòu)件而言,其應(yīng)用最主要的優(yōu)勢(shì)就是可以有效減少用工量。面對(duì)百年未有之大變局,我國(guó)人口老齡化速度加快,如建筑行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了勞動(dòng)力不足的情況。裝配式的PC構(gòu)件生產(chǎn)借助了新興技術(shù)和機(jī)械化技術(shù),生產(chǎn)工藝逐漸完善,產(chǎn)品質(zhì)量日漸提高。在施工過(guò)程中,PC構(gòu)件的安裝施工大多可以應(yīng)用快拆的施工方案,能夠減少勞動(dòng)力需求,減少工程整體的用工量。

1.2 綠色節(jié)能

相較于傳統(tǒng)的模式而言,裝配式建筑更加綠色、節(jié)能、環(huán)保。PC構(gòu)件的存在和應(yīng)用,進(jìn)一步契合了我國(guó)所提出的“雙碳”目標(biāo)。裝配式PC構(gòu)件大多由工廠加工而成,工廠進(jìn)行批量化生產(chǎn)后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。在施工作業(yè)中,施工人員需進(jìn)行吊裝作業(yè)。這種施工形式,減少了傳統(tǒng)的施工程序。所以,在裝配式PC 構(gòu)件的應(yīng)用下,工程建筑垃圾減少,一些噪音污染、粉塵污染和環(huán)境污染得以控制,施工流程符合綠色發(fā)展的理念,符合人與自然和諧相處的要求,從而為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。

1.3 縮短工程周期

裝配式PC構(gòu)件的應(yīng)用,在一定程度上還能縮減工程的施工周期,提高工程作業(yè)的施工效率。PC構(gòu)件按照嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),采用機(jī)械化的生產(chǎn)模塊進(jìn)行生產(chǎn),其生產(chǎn)的整體過(guò)程透明可視,生產(chǎn)人員的專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)。在綠色發(fā)展的整體理念下,施工環(huán)境新要求為裝配式PC構(gòu)件的應(yīng)用提供了有利條件。當(dāng)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖紙完成后,工程項(xiàng)目開(kāi)工,PC 構(gòu)件的生產(chǎn)廠家也會(huì)根據(jù)工程進(jìn)度進(jìn)行主體構(gòu)件生產(chǎn),嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行構(gòu)件制造。在這種情況下,工程現(xiàn)場(chǎng)和工廠同時(shí)開(kāi)動(dòng),可以有效縮短工程周期。

2 裝配式建筑PC構(gòu)件的性能要求

對(duì)于裝配式建筑而言,其最終的施工效果取決于裝配式PC 構(gòu)件的規(guī)格和質(zhì)量。在工程施工開(kāi)始前,PC構(gòu)件需要進(jìn)行多個(gè)環(huán)節(jié)的篩選,相關(guān)人員需嚴(yán)格按照施工規(guī)范、施工標(biāo)準(zhǔn)選挑選符合施工需要的PC 構(gòu)件。影響挑選的要素包括,PC構(gòu)件的等級(jí)、水灰比、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸時(shí)間等。在挑選完成后,再將成品PC 構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),然后在現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和安全人員的指導(dǎo)監(jiān)督下,將PC 構(gòu)件模塊組裝至建筑工程內(nèi)。在組裝開(kāi)始前,應(yīng)進(jìn)行預(yù)估和檢驗(yàn),從而確保構(gòu)件可以放置在合適正確的位置上,發(fā)揮裝配式PC 構(gòu)件的功能性,確保工程建筑的整體安全性。通常來(lái)說(shuō),為了確保裝配式建筑PC構(gòu)件有效發(fā)揮其功能性,PC 構(gòu)件需要具備以下性能要求。

2.1 彈性要求

彈性要求指的是裝配式PC構(gòu)件需要具備良好的彈性性能,從而避免在裝配過(guò)程中因材料問(wèn)題出現(xiàn)裂縫,避免浪費(fèi)材料和影響施工安全情況的發(fā)生。同時(shí),在現(xiàn)澆主梁和PC 層板的拼接過(guò)程中,出現(xiàn)的裂縫需要嚴(yán)格控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),連接縫之間應(yīng)具備良好的抗?jié)B透性。

2.2 穩(wěn)定性要求

裝配式PC構(gòu)件還應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性,尤其是需具備一定的抗震性能,確保PC 構(gòu)件的等級(jí)能夠滿足工程抗震需要,以此避免因PC 構(gòu)件晃動(dòng)而導(dǎo)致的建筑物開(kāi)裂。應(yīng)該明確的是,當(dāng)整體建筑受到的破壞的程度超過(guò)抗震設(shè)防地烈度時(shí),會(huì)極大地影響該建筑的整體安全性。為避免這一情況的出現(xiàn),裝配式PC構(gòu)件必須具備穩(wěn)定性和承載力,可屈服性能應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程需求標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 統(tǒng)一性要求

統(tǒng)一性要求指的是裝配式PC構(gòu)件需要具備統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。相同區(qū)域的構(gòu)件需要有統(tǒng)一的規(guī)格,從而方便后期檢驗(yàn)和維修。當(dāng)PC 構(gòu)件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可以及時(shí)更換。

3 裝配式建筑PC構(gòu)件的安裝施工要點(diǎn)分析

3.1 從準(zhǔn)備階段分析

(1)技術(shù)人員應(yīng)綜合評(píng)定設(shè)計(jì)圖紙的合理性,了解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)意圖。在基本掌握條件后進(jìn)行圖紙會(huì)審,并結(jié)合實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)情況和施工情況,制定施工方案。

(2)根據(jù)工程需要確定裝配式PC 構(gòu)件的吊裝順序,安排好吊裝過(guò)程后進(jìn)行標(biāo)號(hào),從而確保材料儲(chǔ)存和吊裝過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化。

(3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要,確定吊裝過(guò)程所需的機(jī)械與設(shè)備,做好設(shè)備準(zhǔn)備工作。

(4)預(yù)吊裝。預(yù)吊裝之前,選定合適的區(qū)域進(jìn)行提前吊裝,并根據(jù)吊裝的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),確保方案具有可行性和實(shí)用性,保障吊裝設(shè)備的應(yīng)用性和科學(xué)性,優(yōu)化吊裝順序,補(bǔ)充吊裝方案,最終完成科學(xué)吊裝的目標(biāo)。

(5)承載力驗(yàn)算。主要驗(yàn)算的是PC 構(gòu)件的支撐體系、支架系統(tǒng)、固定裝置、臨時(shí)設(shè)備等。

(6)材料準(zhǔn)備。主要需要準(zhǔn)備裝配式PC 構(gòu)件、接縫膠帶、灌漿材料、連接螺栓等。

(7)設(shè)備儀器準(zhǔn)備。主要需要準(zhǔn)備起重設(shè)備(依PC板的重量確定)、電焊設(shè)備、斜撐桿(可調(diào)節(jié)式)、垂直撐桿、振動(dòng)設(shè)備、空壓機(jī)械、泵車(chē)、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等。

圖1 裝配式建筑PC構(gòu)件準(zhǔn)備階段要點(diǎn)圖

除此之外,工程單位還應(yīng)在準(zhǔn)備階段對(duì)施工人員和作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),做好技術(shù)交底工作,以此確保施工人員的專(zhuān)業(yè)性和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),保障施工設(shè)備和施工儀器可以在后續(xù)階段正常使用。需要提前核對(duì)PC構(gòu)件的安裝位置,在預(yù)定位置上放線標(biāo)高,確認(rèn)無(wú)誤后,檢驗(yàn)支撐系統(tǒng),重點(diǎn)檢查支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,在確保下部支撐合格后,再開(kāi)展后續(xù)階段的各項(xiàng)施工作業(yè)。

3.2 從堆放階段分析

在PC構(gòu)件出廠之前,施工單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,選定運(yùn)輸車(chē)輛、設(shè)定車(chē)輛的運(yùn)輸路線、確定材料的放置場(chǎng)地,以此規(guī)范運(yùn)輸流程,避免運(yùn)輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的損失和隱患。通常來(lái)說(shuō),PC 構(gòu)件的重量和尺寸較大,不同規(guī)格的構(gòu)件受力點(diǎn)也存在差異性,甚至有的構(gòu)件存在脆弱性和外露性等問(wèn)題。因此,在施工單位確定堆放場(chǎng)地時(shí),需要嚴(yán)格遵循表1的要求。

表1 裝配式建筑PC構(gòu)件的堆放要點(diǎn)

具體來(lái)說(shuō),為了方便PC構(gòu)件的安裝施工,避免出現(xiàn)二次搬運(yùn)的情況,PC 構(gòu)件應(yīng)嚴(yán)格按照順序、材料質(zhì)量、規(guī)格、型號(hào)進(jìn)行分區(qū)堆放,構(gòu)件之間的間距應(yīng)控制在1m 左右。同時(shí),堆放區(qū)域需具備完善的排水系統(tǒng)和防水設(shè)施,PC構(gòu)件與其他材料相近的區(qū)域應(yīng)設(shè)置隔離帶,從而避免材料干擾情況的出現(xiàn)。與此同時(shí),在疊合板的堆放過(guò)程中,應(yīng)控制每塊區(qū)域的堆放層數(shù)不超過(guò)6層,高度控制在1.5 m 以內(nèi)。在疊合板堆放區(qū)域底部布設(shè)整木,整木的規(guī)格為100 mm×100 mm,以此避免低層疊合板因頂層移動(dòng)而出現(xiàn)破損。對(duì)于外墻板和內(nèi)墻板的堆放,需采用豎放和靠放的方式,豎放時(shí)需采用專(zhuān)用的鋼材質(zhì)存放架,并確保存放架的強(qiáng)度和硬度能夠滿足堆放需要。施工單位還應(yīng)安排專(zhuān)業(yè)人員,在存放架底部搭設(shè)支架,從而避免墻板下沉情況的出現(xiàn)。需要注意的是,PC 構(gòu)件不得與地面直接接觸,需采用離地存放的方式,保障根部的縫條和構(gòu)件的轉(zhuǎn)角完整性。

圖2 墻板豎立存放圖

除此之外,為了確保工程管理和材料管理的實(shí)際效果,施工單位需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,選擇合適的存放時(shí)間,避免PC構(gòu)件出現(xiàn)滯留。在項(xiàng)目管理時(shí),應(yīng)科學(xué)把控項(xiàng)目的進(jìn)度,按照實(shí)際要求進(jìn)行構(gòu)件存放,統(tǒng)籌規(guī)劃,確定材料的堆放區(qū)域和堆放量。

3.3 從安裝階段分析

就現(xiàn)階段而言,我國(guó)建筑行業(yè)并未全面應(yīng)用裝配式建筑PC構(gòu)件,PC構(gòu)件的應(yīng)用距全面推廣還有一定的距離,大多數(shù)的建筑工程采用的是“現(xiàn)澆+裝配”相結(jié)合的方式。一般情況下,地下室和建筑工程第一層的施工選用傳統(tǒng)現(xiàn)澆的施工模式,當(dāng)?shù)叵率液褪讓邮┕ね戤吅?施工單位可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,將PC 構(gòu)件吊裝到工程的其余部分中。施工人員在這一過(guò)程中,需要嚴(yán)格按照施工圖紙和吊裝方案進(jìn)行吊裝。

3.3.1 PC墻板構(gòu)件的安裝

具體操作為:第一步,使用起重設(shè)備吊裝構(gòu)件。當(dāng)?shù)跹b的高度離地面0.5 m 時(shí),停住起重機(jī),并安排專(zhuān)人檢查吊具的穩(wěn)定性。第二步,移動(dòng)構(gòu)件。借助起重機(jī)將構(gòu)件移動(dòng)至預(yù)先確定的安裝區(qū),在吊起的高度高出安裝區(qū)域60 cm 時(shí),安排專(zhuān)人停住構(gòu)件并實(shí)時(shí)調(diào)整,將構(gòu)件移至安裝位置下方,緩慢下落。第三步,當(dāng)構(gòu)件與預(yù)埋鋼筋的位置相距2 cm 左右時(shí),應(yīng)安排技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),由施工人員懸掛線墜,對(duì)接構(gòu)件和預(yù)埋鋼筋。第四步,調(diào)整預(yù)制構(gòu)件的位置。垂直方位,施工人員可以借助短向鋼管進(jìn)行斜支撐調(diào)節(jié);平行方位,施工人員可以借助現(xiàn)澆樓板的控制軸線進(jìn)行調(diào)節(jié),必要時(shí)可以應(yīng)用小型千斤頂設(shè)備;水平標(biāo)高方位,施工人員可以借助水平儀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量的區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)澆樓板PC構(gòu)件的根部位置。在這過(guò)程中,需要格外注意混凝土的初凝時(shí)間,確保PC構(gòu)件的根部質(zhì)量合格。第五步,在疊合板吊裝時(shí),施工人員應(yīng)提前檢查板上的標(biāo)號(hào),并根據(jù)標(biāo)號(hào)確定吊裝順序。疊合板需重點(diǎn)檢查預(yù)留洞,結(jié)合預(yù)留洞的位置調(diào)整構(gòu)件的堆放方向,確定構(gòu)件的數(shù)量。根據(jù)這些要素,確定起重設(shè)備的吊裝吊點(diǎn),將吊點(diǎn)的位置固定在符合工程需要的受力點(diǎn)上。為了確保吊裝的穩(wěn)定性和平衡性,施工過(guò)程可以采用多點(diǎn)吊裝的方式,設(shè)置4個(gè)以上的吊點(diǎn),應(yīng)用鋼扁擔(dān)梁進(jìn)行吊裝。吊裝時(shí),需遵循“慢慢吊起、緩起緩放”的原則,借助人工輔助的方式微調(diào)位置,從而確保吊裝的精準(zhǔn)性。

3.3.2 預(yù)制樓梯構(gòu)件的安裝

預(yù)制樓梯構(gòu)件的吊裝應(yīng)靈活變通,需要嚴(yán)格按照以下程序進(jìn)行。首先,檢查工作。在預(yù)制樓梯構(gòu)件的安裝過(guò)程中,施工人員應(yīng)首先開(kāi)展檢查工作,檢查的要點(diǎn)主要包括,預(yù)制件的規(guī)格和大小、型號(hào)、預(yù)埋螺絲位置、絲扣情況、標(biāo)高等。確定以上要素滿足設(shè)計(jì)要求后,方能進(jìn)行吊裝工作。其次,將預(yù)制樓梯吊裝至離地0.5 m 時(shí),人工調(diào)整預(yù)制樓梯的水平度,由施工人員借助水平尺進(jìn)行校正,確保樓梯的水平度合格。之后,施工人員需要去頂預(yù)制樓梯構(gòu)件中的預(yù)留孔位置,并將預(yù)留孔的位置對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋鋼筋(現(xiàn)澆梯梁)。在對(duì)接過(guò)程中,可以借助起重設(shè)備,遵循“慢放”原則,將樓梯構(gòu)件放置在相應(yīng)位置,并對(duì)樓梯的角度情況、標(biāo)高情況和位置進(jìn)行人工微調(diào)。最后,在預(yù)制樓梯構(gòu)件吊裝完成后,施工人員應(yīng)按技術(shù)要求使之臨時(shí)支撐,搭建支架結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)。針對(duì)預(yù)制樓梯的踏步面區(qū)域,需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施,直至樓梯節(jié)點(diǎn)灌漿的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)需要后,才能拆除臨時(shí)設(shè)置的支撐。

綜上所述,就當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)下,研究裝配式建筑PC構(gòu)件安裝施工工藝是很有必要的。一方面,裝配式建筑PC 構(gòu)件符合當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的需要,符合國(guó)家所提倡的綠色發(fā)展需求;另一方面,裝配式建筑PC構(gòu)件的應(yīng)用能夠減少工程施工量,確保工程施工質(zhì)量。因此,相關(guān)人員應(yīng)基于此情況,系統(tǒng)地分析其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用要求,更好地探索其應(yīng)用方法。