裝配式剪力墻高層住宅群建筑精益建造控制要點(diǎn)

楊志 程鵬 張善添

中建三局集團(tuán)有限公司，中國(guó)·湖北 武漢 430070

1 引言

為響應(yīng)習(xí)近平總書記“百年大變局下，新業(yè)態(tài)、新模式、新變化以及新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換”的重要講話內(nèi)容，裝配式建筑作為建筑業(yè)發(fā)展新模式開始快速崛起，中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院辦公廳和各省辦公廳也發(fā)文指示，裝配式建筑即將占新建建筑的一半以上。

根據(jù)市場(chǎng)分析，傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑的技術(shù)集成、管理方式、勞動(dòng)力素質(zhì)、生產(chǎn)手段等方面效用不佳，導(dǎo)致建造質(zhì)量和效益不理想。而裝配式建筑安全高效、節(jié)能環(huán)保，正給全球的發(fā)展和人類生產(chǎn)生活帶來(lái)翻天覆地的變化，并不斷發(fā)展成一種精益的建造體系。

2 工程簡(jiǎn)介

深業(yè)鷺棲府項(xiàng)目位于國(guó)家級(jí)湘江新區(qū)核心長(zhǎng)沙CED 城芯自然保留區(qū)，擇址千億洋湖生態(tài)新城這處天賦之地。項(xiàng)目總建筑面積約24 萬(wàn)m2，占地約8 萬(wàn)m2，包含11 棟住宅、2棟公寓、1 棟商業(yè)建筑及配套工程，其中精裝交付住宅約14萬(wàn)m2，目標(biāo)工期為760 個(gè)日歷天。在我司品牌建設(shè)定位上，本工程為打造精益建造實(shí)施示范項(xiàng)目。項(xiàng)目正視效果圖如圖1所示。本工程采用了提升架、預(yù)制構(gòu)件安裝、連接及加固的工裝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用、縮短工期、物料損耗減少以及大面積流水施工的目標(biāo)。

圖1 正視效果圖

論文以深業(yè)鷺棲府預(yù)制裝配整體式住宅群為依托，闡述PC 與鋁模結(jié)構(gòu)體系的小工序穿插模型、PC 豎向吊裝構(gòu)件與鋁模交接截面垂直度和平整度的控制、外墻掛板+鋁模板+ALC 板薄抹灰體系、建筑外立面封水體系、新型疊合板現(xiàn)澆板帶凹槽防漏漿技術(shù)等關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用。

3 項(xiàng)目實(shí)施特點(diǎn)

深業(yè)鷺棲府項(xiàng)目建安工程1-11#運(yùn)用裝配式混凝土技術(shù)，預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制外墻（凸窗）、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制樓梯。各樓棟裝配率均不低于50%，項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件概況詳見表1。

表1 深業(yè)鷺棲府PC 構(gòu)件概況

根據(jù)項(xiàng)目詳情可知，本項(xiàng)目有以下實(shí)施特點(diǎn)。

第一，本工程裝配結(jié)構(gòu)主要采用PC+鋁膜+爬架/新型懸挑架+精裝修+管線分離+ALC 內(nèi)墻板，涉及相關(guān)方較多，提資條件眾多，溝通協(xié)調(diào)量大。項(xiàng)目商務(wù)管控任務(wù)重，風(fēng)險(xiǎn)化解額達(dá)4182.72 萬(wàn)元。

第二，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，裝配率高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料堆場(chǎng)及塔吊布置要求高。本工程總共11 棟裝配式建筑和2 棟辦公公寓塔樓，塔樓間距較小，裝配式構(gòu)件多，且PC構(gòu)件堆放要求高（如考慮堆放荷載，卸車運(yùn)輸及吊裝），平面布置難度大。

第三，專業(yè)分包眾多，工序交叉頻繁，專業(yè)協(xié)調(diào)量大。項(xiàng)目資源供應(yīng)眾多，分包眾多，項(xiàng)目協(xié)調(diào)及總承包管理難度大。

第四，新材料、新工藝應(yīng)用范圍廣，深化設(shè)計(jì)、施工協(xié)調(diào)及質(zhì)量把控點(diǎn)多、面廣。本項(xiàng)目為精裝交房，PC 深化及鋁模深化設(shè)計(jì)需綜合考慮范圍廣；本項(xiàng)目室內(nèi)墻體材料為新型ALC 板，目前施工經(jīng)驗(yàn)較少，綜合風(fēng)險(xiǎn)把控難度大。

第五，PC 構(gòu)件吊裝施工經(jīng)驗(yàn)不足，吊裝精度控制難度大。經(jīng)過(guò)前期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)PC 構(gòu)件吊裝施工難度大，精度受多方面因素影響，整體吊裝效率底，吊裝拼接精度難控制[1]。

4 PC 與鋁模結(jié)構(gòu)體系的小工序穿插模型

本工程主體結(jié)構(gòu)施工隊(duì)伍確定為2 家，地上標(biāo)準(zhǔn)層采用不等高同步攀升技術(shù)，立面穿插提效。利用外提升架體，在架體內(nèi)部完成全部結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容，水平上室內(nèi)外同步施工，立面上結(jié)構(gòu)、粗裝修流水施工，以達(dá)到“水平同步、豎向流水、立體穿插、不等高攀升”的目標(biāo)。

主體結(jié)構(gòu)施工受鋼筋、鋁膜、PC 吊裝、PC 運(yùn)輸、塔吊等多工序穿插相互影響，協(xié)調(diào)量大，標(biāo)準(zhǔn)層施工周期長(zhǎng)，前期根據(jù)多方考察、調(diào)研發(fā)現(xiàn)相同體量、同類型裝配式項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層施工工期基本上為7～8 天一層，項(xiàng)目結(jié)合自身工期情況較為寬裕，前期標(biāo)準(zhǔn)層施工基本上按7～8 天一層可滿足工期節(jié)點(diǎn)要求。

由于疫情影響以及主體隊(duì)伍勞動(dòng)力流失，PC 供應(yīng)不足，鋁膜供應(yīng)滯后、水電安裝配合單位勞動(dòng)力不足影響現(xiàn)場(chǎng)工期，原計(jì)劃7～8 天一層已經(jīng)無(wú)法滿足項(xiàng)目工期節(jié)點(diǎn)要求。在主體結(jié)構(gòu)封頂節(jié)點(diǎn)十分緊迫的情況下，項(xiàng)目從工效分析與再論證、隊(duì)伍實(shí)際需求、施工組織溝通協(xié)調(diào)、三輪優(yōu)化壓縮工期、不利工況下減少負(fù)影響等方面進(jìn)行技術(shù)策劃，責(zé)任工程師現(xiàn)場(chǎng)蹲點(diǎn)，每個(gè)環(huán)節(jié)親自協(xié)調(diào)安排，將各項(xiàng)小工序穿插精確至小時(shí)，并安排專人協(xié)調(diào)PC 計(jì)劃，保證PC 供應(yīng)，成功將各棟主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層工期固化至4 天一層，這在中國(guó)尚屬罕見。標(biāo)準(zhǔn)層施工工期模型如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層施工工期模型-4 天/層

5 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配一體化

無(wú)論是否進(jìn)行精裝修，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑必須考慮裝修對(duì)預(yù)制構(gòu)件的要求，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑不能在交付后再鑿墻裝修，所需的預(yù)埋件都必須在設(shè)計(jì)中給出，如此便把裝修設(shè)計(jì)移到了建筑設(shè)計(jì)階段。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)增加的工作量與建筑結(jié)構(gòu)形式、裝配率、造型復(fù)雜程度等因素有關(guān)，大約為20%～30%。精裝修的建筑設(shè)計(jì)成本沒有增加，無(wú)裝修建筑則相當(dāng)于增加了對(duì)預(yù)制構(gòu)件拆分工作、預(yù)制構(gòu)件脫模、存放和吊裝的復(fù)核計(jì)算的設(shè)計(jì)工作量。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)一個(gè)構(gòu)件一張（或一組）制作圖，不能讓工廠自己從各專業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)圖樣中去“找”技術(shù)指令。

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段作為裝配式建筑建造的重要環(huán)節(jié)，無(wú)論是生產(chǎn)效率、構(gòu)件質(zhì)量都決定了一個(gè)裝配式的成敗，而BIM 技術(shù)與裝配式建筑有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能夠較大程度的保障預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理的高效性。本工程在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)階段應(yīng)用包括BIM 技術(shù)和BIM 技術(shù)指導(dǎo)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，加上BIM 技術(shù)進(jìn)行裝配式構(gòu)件生產(chǎn)管理，以保證整個(gè)構(gòu)件生產(chǎn)階段高效、有序地進(jìn)行。

圖3 PC 設(shè)計(jì)深度融合至設(shè)計(jì)階段

5.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化與深化設(shè)計(jì)

通過(guò)精裝修設(shè)計(jì)提前插入，多專業(yè)融合，優(yōu)化設(shè)計(jì)做法的方式，減少多余工序，提高一次成優(yōu)率。如通過(guò)外窗企口、滴水線優(yōu)化減少滲漏風(fēng)險(xiǎn)；構(gòu)造柱、門洞下掛梁、廚衛(wèi)及水電井反坎隨結(jié)構(gòu)一次性澆筑，減少二次結(jié)構(gòu)施工工序；通過(guò)模板優(yōu)化，管線壓槽一次成型，減少后期剔鑿。

在裝配式構(gòu)件深化設(shè)計(jì)開始前，設(shè)計(jì)方需提供預(yù)制構(gòu)件輪廓圖、精裝修水電管線分離圖。施工方需提供鋁模拉?？c(diǎn)位圖、各類施工機(jī)具在豎向構(gòu)件（爬架、懸挑架、卸料平臺(tái)）預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位圖、各類施工措施在水平構(gòu)件（放線孔、傳料孔、泵送孔）預(yù)留孔位圖。機(jī)電安裝單位需審核管線排布圖，將管線碰撞部位合理優(yōu)化。

深化設(shè)計(jì)前應(yīng)組織完成爬架、懸挑架、卸料平臺(tái)、鋁模、門窗欄桿、水電安裝等分包單位的招采工作，確保各家單位熟悉項(xiàng)目各專業(yè)施工圖紙，完成項(xiàng)目圖紙會(huì)審，整理圖紙問(wèn)題；

深化設(shè)計(jì)中，一是要求設(shè)計(jì)單位針對(duì)圖紙會(huì)審提出的問(wèn)題作出解答或變更；二是要求精裝單位、鋁模單位、爬架單位、懸挑架單位出具深化圖紙；三是要求吊裝單位編制《PC 構(gòu)件吊裝方案》。同時(shí)，項(xiàng)目部應(yīng)編制《全鋼集成附著式升降腳手架工程施工方案》《新型懸挑式腳手架專項(xiàng)施工方案》《卸料平臺(tái)工程專項(xiàng)施工方案》《施工電梯選型布置及基礎(chǔ)施工方案》，同時(shí)應(yīng)確定樓板上放線孔、傳料孔、泵送孔（或布料機(jī)）布置點(diǎn)位。最后，督促設(shè)計(jì)單位充分考慮以上信息，完成初步深化。

初步深化完成后，可以根據(jù)PC 構(gòu)件廠生產(chǎn)情況作出調(diào)整。首先，取消尺寸小于100mm 的造型線條、反坎（門窗企口除外）；其次，構(gòu)件尺寸大于100mm 但小于500mm 的陰角或凹槽部位需考慮PC 構(gòu)件生產(chǎn)的脫模角；最后，PC 構(gòu)件與鋁模交界處應(yīng)考慮100～200mm 寬、5～8mm 深的壓槽。

5.2 措施策劃項(xiàng)

措施優(yōu)化要以保證施工安全可行為前提，從永臨結(jié)合、優(yōu)化措施方案、開發(fā)實(shí)用新型工具等方面，減少臨時(shí)施工措施投入和多余輔助措施資源浪費(fèi)。例如，施工道路永臨結(jié)合以減少臨建成本投入，板房采用打包箱重復(fù)周轉(zhuǎn)使用以減少臨建攤銷，永久消防提前插入以減少臨時(shí)消防投入，提前安裝陽(yáng)臺(tái)欄桿、窗框、樓梯欄桿以減少臨時(shí)性防護(hù)投入，樓層臨時(shí)供水管線暗埋以減少維護(hù)費(fèi)用。

5.3 工藝優(yōu)化

為了減少質(zhì)量缺陷、提高品質(zhì)，項(xiàng)目對(duì)傳統(tǒng)建造工藝進(jìn)行優(yōu)化，消除多余施工步驟，避免返工，提高一次成優(yōu)率。如磚胎膜采用預(yù)制磚胎膜，減輕現(xiàn)場(chǎng)砌筑及防水基層處理工作；懸挑架采用新型懸挑架，排除洞口封堵，杜絕滲漏隱患；主體結(jié)構(gòu)在主體與內(nèi)隔墻板交接處壓槽，降低后期內(nèi)隔墻與主體結(jié)構(gòu)交接處開裂的風(fēng)險(xiǎn)；衛(wèi)生間倒角設(shè)計(jì)優(yōu)化，將原降板區(qū)域直角優(yōu)化成圓弧角或鈍角倒角形式，以提高衛(wèi)生間防水施工質(zhì)量。

5.4 信息化模擬

如圖4所示，利用BIM 可視化和模擬性的特點(diǎn)，模擬預(yù)制構(gòu)件施工現(xiàn)場(chǎng)安裝，可以提前發(fā)現(xiàn)構(gòu)件拆分中的問(wèn)題；同時(shí)對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到深化設(shè)計(jì)的效果，能有效解決預(yù)制構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法準(zhǔn)確安裝的問(wèn)題[2]。

圖4 安裝模擬

6 設(shè)計(jì)形式與設(shè)計(jì)參數(shù)

對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)而言，“可靠的連接方式”的重要性不言而喻，這是結(jié)構(gòu)安全的最基本保障。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方式包括鋼筋套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、后澆混凝土連接、螺栓連接、焊接連接等，其中鋼筋套筒灌漿連接分為全灌漿套筒和半灌漿套筒兩種類型，區(qū)別如表2所示。

表2 全灌漿半灌漿套筒對(duì)比表

疊合板的預(yù)制和現(xiàn)澆厚度為60mm（預(yù)制厚度）+80mm，混凝土等級(jí)為C30，鋼筋采用HRB400，鋼筋保護(hù)層厚度為15mm，預(yù)制層內(nèi)四周設(shè)置鋼筋與剪力墻、梁、板縫連接，面層設(shè)置桁架鋼筋與現(xiàn)澆層連接。（如圖5所示）

圖5 疊合板支撐搭設(shè)示意圖

預(yù)制外墻為全預(yù)制結(jié)構(gòu)。兩側(cè)預(yù)留插筋與現(xiàn)澆墻體連接，上下位置留設(shè)企口，混凝土等級(jí)為C30，鋼筋保護(hù)層典型厚度為20mm。

本工程標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.9m，1～5#棟的樓梯為雙跑樓梯，中間設(shè)休息平臺(tái)，6～11#棟為梁式剪刀梯，中間不設(shè)休息平臺(tái)。預(yù)制樓梯混凝土等級(jí)為C30，鋼筋保護(hù)層厚度為20mm。

7 精益建造與智慧建造

項(xiàng)目采用精益建造的方法，有效減少了多余工序、工作面閑置和資源浪費(fèi)的現(xiàn)象、提高一次成優(yōu)率，并追求達(dá)到“零浪費(fèi)”“零庫(kù)存”“零缺陷”“零事故”“零返工”“零窩工”的目標(biāo)。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)安裝人員實(shí)名制系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)、安全帽智能識(shí)別系統(tǒng)、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、塔吊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多項(xiàng)智能化系統(tǒng)，將信息集成至智慧工地云平臺(tái)，并結(jié)合中建財(cái)務(wù)一體化平臺(tái)、平安總包信息化系統(tǒng)等信息化辦公平臺(tái)形成項(xiàng)目整體智能化管理體系。項(xiàng)目由此建立大數(shù)據(jù)分析模型，通過(guò)模型分析，信息共享，方便項(xiàng)目進(jìn)行勞務(wù)管理、工期管理、綠色施工管理、大型機(jī)械管理等多項(xiàng)管理流程，提高了管理效率和水平。

項(xiàng)目根據(jù)自身特點(diǎn)，積極推廣新技術(shù)運(yùn)用，主體建造采用爬架和新型懸挑架+鋁模+裝配式結(jié)構(gòu)+全砼外墻+內(nèi)隔墻條板+管線分離等技術(shù)，注重進(jìn)度與成本協(xié)調(diào)、質(zhì)量與安全并重。項(xiàng)目采用精益建造理念，通過(guò)新技術(shù)運(yùn)用，促進(jìn)項(xiàng)目品質(zhì)的提升。

管線分離是指建筑中將設(shè)備與管線設(shè)置在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之外的方式，如裸露于室內(nèi)空間以及敷設(shè)在濕作業(yè)地面墊層內(nèi)的管線都稱之為“管線分離”。在傳統(tǒng)的建筑中，一般會(huì)將室內(nèi)裝修用設(shè)備管線預(yù)埋在混凝土樓板和墻體等建筑結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中。這樣會(huì)造成后續(xù)的維護(hù)成本相當(dāng)高，當(dāng)設(shè)備管線老化時(shí)，由于無(wú)法改造更新，就會(huì)影響到建筑的使用壽命。而“管線分離”因其預(yù)留在建筑之外，所以可以在工廠內(nèi)根據(jù)圖紙進(jìn)行模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，在施工時(shí)可以根據(jù)不同組合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配，大大增加了靈活性，減少了施工過(guò)程中的高損耗[3]。

8 施工控制要點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)工序流程為：圖紙?jiān)O(shè)計(jì)—產(chǎn)品定型—下單工廠開?！谱鳂?gòu)件—構(gòu)件檢驗(yàn)合格出廠—構(gòu)件編號(hào)運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)—施工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)構(gòu)件及編號(hào)核對(duì)—構(gòu)件支架現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、標(biāo)高、位置核驗(yàn)—構(gòu)件細(xì)部尺寸核對(duì)—吊裝就位—裝配質(zhì)量驗(yàn)收并記錄。

圖6 預(yù)制陽(yáng)臺(tái)支撐搭設(shè)大樣圖

圖7 預(yù)制凸窗支撐搭設(shè)大樣圖

表3 吊裝分析

9 結(jié)語(yǔ)

裝配式住宅預(yù)制率≥25%，優(yōu)選裝配整體式剪力墻；預(yù)制率＜25%，可選現(xiàn)澆外掛、PCF 結(jié)構(gòu)體系。

裝配式住宅適用于外立面簡(jiǎn)單明快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，戶型重復(fù)率高的住宅，工期縮短，可快速?gòu)?fù)制。預(yù)制構(gòu)件需有一定的設(shè)計(jì)周期和生產(chǎn)加工周期，施工需有預(yù)制安裝資質(zhì)的施工單位及人員。在今后的項(xiàng)目中，可在安置房、公租房、戶型重復(fù)率高的住宅中使用。