裝配式建筑施工有關問題的探討

葉耀東，項 俊，吳 翔（上海建浩工程顧問有限公司， 上海 200030）

0 引 言

隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，對于建筑行業(yè)的節(jié)能減排以及可持續(xù)發(fā)展的要求不斷提升，包括勞動力成本的不斷提升，相對于傳統(tǒng)的以現(xiàn)場濕作業(yè)為主的粗放型現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，現(xiàn)場作業(yè)條件差、勞動強度高、建筑材料損耗及建筑垃圾量大、建筑質量不穩(wěn)定、建筑全壽命周期能耗高、工業(yè)化程度低，提出一種新的建筑模式是當前面臨的主要問題，而以裝配式混凝土結構體系為代表的工業(yè)化建筑模式給我們提供了一種選擇途徑[1]。其實，早在20 世紀 50 年代，我國已經(jīng)開始了裝配式混凝土建筑的研究；80 年代達到全盛。然而，到了 90 年代，由于現(xiàn)澆技術的發(fā)展、勞動力價格下降，最主要的是國內當時裝配式混凝土結構技術不夠成熟、相關研究也有限，不能同步于同時期建筑技術和社會需求的發(fā)展，因而其應用范圍逐漸縮少，最終僅局限于抗震等級、安全等級較低的多層混凝土結構建筑[2-3]。

裝配式混凝土結構建筑體系是以工廠工業(yè)化生產(chǎn)的預制構件為主，同時將保溫、裝飾等性能參與其中，通過現(xiàn)場組合安裝的方式所設計建造的混凝土結構類房屋建筑[4-5]；其節(jié)點連接薄弱的缺陷是困擾國內裝配式混凝土結構建筑體系規(guī)模化應用的主要障礙。近些年來，隨著技術不斷的改進，比如鋼筋套筒灌漿連接技術、鋼筋漿錨連接技術、夾心保溫外墻板的應用等，為裝配式建筑（PC）的廣泛應用提供了可能。但無論是小區(qū)的多高層建筑，還是商業(yè)中心的高樓大廈，新技術下裝配式建筑應用的實例在國內還是少之又少，在實際問題中所遇到的問題難免過于局限，嚴重制約了裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本文針對這一問題，詳細介紹了某裝配式建筑應用的關鍵施工流程、遇到的實際問題、關鍵點處理以及相關建議，以期為該領域的發(fā)展和提升起到一定的借鑒和參考作用。

1 工程概況

工程位于上海市寶山區(qū)，項目總建筑面積 261 538.24 m2，包含 13 棟 25 層高層（夾芯保溫）、1棟24層保障房（普通 PC）、2 棟 18 層出租型公寓（夾芯保溫）、3棟3層商業(yè)（普通框架 PC）組成，選擇 4 號樓～7 號樓高層作為先開區(qū)，預制率大約為 30%。工程結構形式為裝配式整體剪力墻結構，其中結構外墻、樓梯、空調板、陽臺等采用預制構件，簡稱 PC 構件；內墻和內外墻的連接部位則為現(xiàn)澆結構。

本工程結構平面 4 層到 25 層采用 PC 剪力墻結構體系，PC 外墻采用清水夾芯保溫，保溫材料為 XPS 夾芯保溫層，強度高、吸水率低、導熱系數(shù)低，保溫效果和防水效果較理想，通過 Thermomass 連接器保證保溫層和混凝土層的機械連接（如圖 1 所示）。PC 構件外葉板上進行了鷹嘴設計，一方面可以直接避免雨水等進行正面沖刷；另一方面也為后期 PC 外墻打膠預留空間，進一步有效防止雨水的滲透（如圖 2 所示）。由于外墻面不需要抹灰，用工具式防護架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的懸挑式或者落地式腳手架，可以逐層提升、循環(huán)使用，因而顯得更為方便、經(jīng)濟（如圖 3 所示）。

圖 1 Thermomass連接器

圖 2 外葉板鷹嘴設計

圖 3 工具式防護架

2 PC施工流程

本項目的 PC 具體施工流程如圖4所示。

對于 PC 建筑而言，PC 構件在工廠進行工業(yè)化生產(chǎn)，然后在現(xiàn)場進行組合安裝，其整體性能在一定程度上取決于安裝時的質量，特別是 PC 吊裝以及 PC 高強灌漿等關鍵工序對于裝配式建筑的質量影響極大。

圖 4 項目PC具體施工流程圖

2.1 PC構件吊裝

2.1.1 機械選擇

本項目最重預制構件約 6 t，最大起重距離為 40 m，根據(jù)塔吊位置以及其與最重構件的距離等相關參數(shù)，與此同時結合塔吊的說明書，對于先開區(qū)的高層選擇 4 臺 ST7030型塔吊。吊鉤根據(jù) PC 構件的重量選擇不同規(guī)格的 HPB235鋼筋制作，預埋在 PC 構件內。起吊時選擇鋼扁擔作為輔助工具保證吊點的垂直，同時安裝定向滑輪方便安裝 PC 構件時的微調，使其通用性更強（如圖 5 所示）。

2.1.2 PC構件吊裝

PC 構件吊裝時，每層須沿外立面逆時針或順時針逐塊吊裝，不得隨意吊裝，一方面降低了 PC 板間的碰撞幾率以減少損傷，另一方面避免了施工人員來回跑動，提高了施工效率。

PC 構件吊裝前，在 PC 構件間的水平縫外葉板部位打上硅膠，放置直徑為 30 mm 的 PE 棒；對于需要灌漿的 PC構件，PE 棒還起到外圍封倉的作用，打上硅膠之前，必須清掃干凈，不得有積水、浮塵，以免影響硅膠的黏性，確保充分固定住 PE 棒，防止吊裝過程中出現(xiàn)偏位，導致后續(xù)灌漿時出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象；若間距大于 1.5 m，則還需要進行分倉處理（如圖 6 所示）；PC 構件的垂直縫通過 PE 棒進行填塞處理，再用封堵條進行壓實；PC 構件的標高通過放置墊片進行調節(jié)，利用水準儀進行核準，待吊裝初步到位后，立即使用斜撐固定，在此基礎上調節(jié)斜撐桿以及輔助工具撬棍等進行微調，在保證構件標高一致、進出一致、間隙一致的同時，確保其垂直度[6]（如圖 7 所示）。

圖 5 鋼扁擔和定滑輪的應用

圖 6 PE棒的封倉和分倉

圖 7 臨時斜撐固定

2.1.3 PC 構件間的連接以及PC構件與混凝土的連接

PC 構件中預制凸窗板（YTC），利用其上部預設的槽鋼和待安裝的定位螺栓對上下層進行初步固定以增強其穩(wěn)定性，待 PC 構件安裝完畢后，與現(xiàn)澆結構澆筑成一個整體（如圖 8 所示）；外墻板在頂部預留鋼筋，底部預埋接駁器，從而實現(xiàn)上下層的連接[7]，待調整完成后進行灌漿作業(yè)（如圖 9 所示）；將預留錨固鋼筋伸入到剪力墻樓板內，使陽臺板、空調板與現(xiàn)澆結構澆筑成一個整體（如圖 10 所示）。

圖 8 凸窗板間的連接

圖 9 外墻板間的連接

圖 10 設備板與現(xiàn)澆結構的連接

2.2 PC 構件灌漿作業(yè)

本工程預制外墻板縱向鋼筋采用半套筒灌漿連接技術。套筒連接區(qū)灌漿料采用強度不低于 85 MPa 的高強灌漿料進行灌漿，封縫與分倉區(qū)域采用強度不低于 40 MPa 的座漿料以及 PE 泡沫棒組合封堵?；诠酀{套筒內灌漿料的高強性以及微膨脹特性，當它受到灌漿套筒的約束作用時，在灌漿料與灌漿套筒內側間產(chǎn)生較大的正向應力，鋼筋憑借此正向應力在其帶肋的粗糙表面產(chǎn)生摩擦力，由此傳遞鋼筋軸向應力。因此，PC 灌漿的質量優(yōu)劣與否決定了 PC結構性能的好壞[8]。

2.2.1 灌漿施工前的準備工作

（1）本工程使用“砼的”牌 QV1100 型鋼筋套筒連接用灌漿料，嚴格按照規(guī)定配合比（水灰比為 13∶100）及拌合工藝拌制灌漿材料，技術性能指標如表 1 所示。

表 1 套筒專用灌漿料產(chǎn)品的技術性能指標

（2）人員設置為 6 人，1 人為組長指揮調度，其余 5人攪拌漿料、封堵以及灌漿。

（3）現(xiàn)場準備灌漿設備 1 臺、空壓機 1 臺以及配套的相關工具（如圖 11 所示）。

（4）大面積進行灌漿作業(yè)前，須設置灌漿施工樣板，經(jīng)總包以及監(jiān)理單位確認后方可灌漿。

圖 11 灌漿配套設備

2.2.2 灌漿施工流程

（1）座漿料封倉。座漿前將灌漿料接觸面清理干凈，保證無灰渣、無油污、無積水并用清水潤濕之，再用座漿料進行封堵，厚度宜為 10 mm～15 mm，不應超過 20 mm（通過 PC 構件吊裝時的墊片調節(jié)），過大容易造成水平縫過大且造成灌漿料浪費，過小容易造成灌漿時無法流動造成灌漿質量低劣。

（2）PC 高強灌漿。待座漿料達到施工強度后開始灌漿，選擇靠近無套筒的灌漿腔一側的注漿孔。若離無套筒的灌漿腔最近的注漿孔不便封堵，則可向相反方向順延一個，由下而上進行灌漿。若有漿料從出漿孔溢出，則當溢出面充滿截面時，迅速用橡膠塞進行封堵。若出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，則停止灌漿并處理漏漿部位，直至所有出漿孔堵塞完畢。若發(fā)現(xiàn)未填滿漿料的出漿孔，則應及時補注；無法處理的，應做好標記，待日后采取補救措施。最后拔除注漿管，并立刻封堵，時間不超過 1 s，以防漿液外流造成注漿不實；一旦灌漿完成，須及時處理溢出在樓板上的漿料，以防灌漿料凝固污染樓面?，F(xiàn)場施工如圖 12 所示。

圖 12 現(xiàn)場灌漿施工圖

（3）灌漿過程的注意事項。

①在灌漿時嚴格按照配合比 13∶100 的比例進行配制，攪拌均勻后靜置 2 min，進行消泡處理。

②灌漿溫度控制在 5℃～30℃ 之間，低于 5℃，則不宜灌漿；低于 0℃，須禁止施工；高于 30℃，應采取降低灌漿拌合物溫度的措施，比如用冰水攪拌。

③對于 PC 構件的死角處，若工作面過小，不方便灌漿，則在吊裝 PC 構件的中部適當進行分倉處理，保證死角處順利灌漿。

④對于灌漿時易漏漿的拐角，在用座漿料進行封倉時，須作特別處理，以確保灌漿質量。

3 PC 施工相關問題探討

3.1 PC 構件吊裝時預留縱筋與套筒位置偏位

在 PC 構件出廠前，檢查構件預留鋼筋的位置、數(shù)量、規(guī)格及固定措施是否符合設計要求，以保證預留鋼筋的位置不會發(fā)生過大的偏移，確保現(xiàn)場安裝順利進行。但是，由于 PC 構件數(shù)量眾多以及在運輸、卸載過程中會發(fā)生損壞，因而在現(xiàn)場安裝時會出現(xiàn)偏位而無法順利安裝的現(xiàn)象。為此，針對現(xiàn)場的具體情況，在澆筑樓板疊合層時，將 PC 構件上部預設的豎向鋼筋用一端封閉、直徑 50 mm的塑料套管套?。ㄈ鐖D 13 所示）。一方面便于預留的鋼筋在吊裝時作微調整，以保證現(xiàn)場 PC 構件安裝的施工進度，同時一定程度上降低了施工成本；另一方面可以防止污染預留鋼筋，造成與灌漿料的黏結性能變差，影響 PC 構件的受力性能。

圖 13 現(xiàn)場 PVC 套管做法

少量 PC 構件中部分預留鋼筋偏位過大，導致無法安裝 PC 構件，若為此退回重新生產(chǎn)，不僅延緩 PC 構件的安裝進度，而且也會造成較大的經(jīng)濟損失。針對這一實際問題，筆者提供了不同類型的解決辦法，以保證 PC 構件的順利安裝。

（1）PC 剪力墻預留縱筋偏位大于 1 倍直徑以上且有條件化學植筋時，鑿除與灌漿孔對應位置混凝土保護層同時化學植筋，錨固深度見植筋錨固長度表（如表 2 所示）。

表 2 植筋型號及錨固長度

（2）PC 剪力墻預留縱筋沒有條件化學植筋，但是鄰側有現(xiàn)澆剪力墻時，在現(xiàn)澆剪力墻 200 mm 范圍內化學植筋替代偏位鋼筋，錨固長度見表 2。

（3）PC 剪力墻縱筋偏位可以鑿除構件少部分混凝土，露出縱筋采用焊接搭接，雙面焊 5 d ，單面焊 10 d。

（4）PC 剪力墻縱筋偏位可以鑿除構件足夠的混凝土，露出縱筋按 1:6 的坡度比糾正到正確位置。

3.2 PC項目轉換層

本項目 4～25 層為 PC 剪力墻結構體系，4 層為該項目的轉換層，而 3 層頂板需要現(xiàn)場放置、固定 PC 構件預埋套管的預留縱筋，因現(xiàn)場環(huán)境的復雜性和不確定性，可能會導致預留縱筋的偏位、缺失等現(xiàn)象，所以在現(xiàn)場澆筑混凝土前采取有效的固定措施就顯得尤為重要。

針對 PC 構件的特性，制作專用的鋼制模具限位以防預留縱筋的中心位置偏移過大，同時為了方便后期的 PC 吊裝時的微調整，在模具下方加設直徑為 50 mm 鋼套管，保證PC 構件的順利安裝（如圖 14 所示）；若仍有少數(shù)預留縱筋偏位過大，根據(jù)實際情況按上面 4 種方法解決。

圖 14 轉換層專用鋼模具限位

4 結 語

本項目從開工至今，目前仍處于主體結構的建設之中。本文主要介紹了裝配式建筑（PC）結構的關鍵施工過程，以及在施工過程中遇到的問題和解決辦法。相對于現(xiàn)澆結構，PC 結構減少了模板等周轉性材料的使用，減少了建筑垃圾，現(xiàn)場的濕作業(yè)減少，施工噪音得到控制，降低了施工時對周邊環(huán)境的影響；但 PC 結構的技術仍處于發(fā)展階段，施工成本以及施工進度并沒有明顯優(yōu)勢，因此通過提升 PC 工藝、提高施工人員素質、改善與優(yōu)化設計，可以降低施工成本，擴大 PC 建筑的應用范圍，實現(xiàn)中國裝配式的快速發(fā)展。

相比于日本等發(fā)達國家，目前中國在裝配式建筑的推進和普及方面仍處于起步階段，PC 的生產(chǎn)精度、現(xiàn)場施工都還有很大的提升空間。針對本項目的 PC，主要施工過程建議如下。

（1）改進 PC 工廠處預留縱筋的加固措施，保證預留鋼筋在澆筑過程中不會發(fā)生過大偏移，以減少現(xiàn)場安裝的校正工序，提高工程的安裝質量，加快整體的安裝進度。

（2）在 PC 構件灌漿時，若部分灌漿口出現(xiàn)堵塞，則無法保證灌漿料是否充分流入灌漿套筒內，影響結構性能，因此有必要在 PC 構件出廠前對灌漿口進行保護，可用內小外大的塑料塞（以便在灌漿前取出）提前塞住，保證灌漿口的暢通；同時建議 PC 廠家提供配套的封堵灌漿口的橡皮塞，實現(xiàn)順暢施工，以免浪費灌漿料及污染樓面，從而進一步提升灌漿質量。

（3）目前現(xiàn)場 PC 施工作業(yè)的工人整體素質參差不齊，對于一些關鍵節(jié)點，尤其是 PC 吊裝和灌漿作業(yè)，缺乏技術支持和質量保證，從而導致結構主體部分施工質量達不到設計要求。因此，亟待加強對 PC 現(xiàn)場安裝作業(yè)工人的技能培訓，逐步培養(yǎng)成一批產(chǎn)業(yè)化工人，為我國裝配式建筑的快速發(fā)展奠定基礎。