裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在大型商辦綜合體中的應(yīng)用

朱榮軍

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

近年來，由于節(jié)能減排要求的提高、勞動(dòng)力價(jià)格的大幅度上漲等因素，預(yù)制混凝土構(gòu)件在我國的應(yīng)用呈現(xiàn)迅速上升的趨勢。預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)多用于住宅，且多以裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)為主[1-2]，相應(yīng)的工業(yè)化建造技術(shù)也日趨成熟；而代表城市化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的商業(yè)綜合體、商務(wù)辦公樓、酒店等公共建筑應(yīng)用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的還比較少。現(xiàn)有預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)形式的公共建筑多用于廠房、倉庫、停車場及商場[3]。本文以上海七寶生態(tài)商務(wù)區(qū)19-01地塊大型公共商辦綜合體建筑為對象，從高預(yù)制率裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)與難點(diǎn)出發(fā)，開展施工技術(shù)研究與工程示范研究工作，結(jié)合工程實(shí)際的實(shí)施過程，總結(jié)施工技術(shù)措施及實(shí)施效果。

1 工程概況

七寶生態(tài)商務(wù)區(qū)19-01地塊商辦綜合體項(xiàng)目位于上海市閔行區(qū)七寶鎮(zhèn)，吳中路以南，新鎮(zhèn)路以西，東側(cè)為同步實(shí)施的報(bào)業(yè)文新地塊，西側(cè)為同步實(shí)施的華發(fā)地塊，北側(cè)為在建的地產(chǎn)公建配套地塊，南側(cè)為擬建的景觀河道，項(xiàng)目距離軌道交通10號線航中路站約110 m。

1.1 建筑概況

建筑高度44.11 m，總建筑面積98 323.92 m2，其中地上建筑面積59 816.40 m2。地上包含2棟10層的T1、T2辦公塔樓，1棟10層的T3商業(yè)塔樓，1棟11層的T4酒店塔樓及裙房。地下室共3層，其中地下1層主要功能為商業(yè)，地下2、3層主要功能為地下停車庫及相關(guān)設(shè)備用房。外立面為全玻璃幕墻形式。

1.2 PC結(jié)構(gòu)概況

項(xiàng)目為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式，1層商業(yè)層高4.80 m，2～3層商業(yè)層高4.35 m，辦公樓標(biāo)準(zhǔn)層高4.05 m，酒店標(biāo)準(zhǔn)層高3.50 m。1層為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，2層及以上的梁、樓梯，5層及以上的柱、板、女兒墻均為PC結(jié)構(gòu)（圖1），整體裝配率100%，單體預(yù)制率40.12%，其中結(jié)構(gòu)從地下2層至地上3層還含有勁性混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋桁架樓承板結(jié)構(gòu)。PC構(gòu)件混凝土體積8 800 m3，鋼筋桁架樓承板面積9 000 m2，型鋼柱梁構(gòu)件質(zhì)量850 t。為縮短工期和保證質(zhì)量，PC構(gòu)件機(jī)電管線采用管線分離形式。

圖1 預(yù)制構(gòu)件分布示意

深化設(shè)計(jì)后，PC構(gòu)件分布范圍及數(shù)量如下：

預(yù)制柱：5層—頂層480根，質(zhì)量5.44～6.89 t；PC柱斷面為900 mm×900 mm，層高為4.05 m/3.50 m，柱混凝土強(qiáng)度等級為C50、C40、C30，柱與柱縱向鋼筋選用套筒灌漿連接技術(shù)。

預(yù)制梁：2層—頂層2 673根，質(zhì)量1.0～6.9 t；PC疊合梁各梁斷面為（300～400） mm×（650～900） mm，其中現(xiàn)澆層厚度120～150 mm，預(yù)制層厚度500～750 mm，梁混凝土強(qiáng)度等級為C30，梁柱、梁梁采用疊合現(xiàn)澆連接。

預(yù)制板：2—4層鋼筋桁架樓承板、5—10層全預(yù)制板310塊，預(yù)制板質(zhì)量1.50～2.91 t；PC預(yù)制板厚度為130 mm，板混凝土強(qiáng)度等級為C30，預(yù)制板與梁、板之間采用疊合現(xiàn)澆方式。

預(yù)制樓梯：1層—屋面層共244跑，質(zhì)量1.44 t；混凝土強(qiáng)度等級為C30，采用預(yù)埋螺栓方式固定。

預(yù)制女兒墻：所有女兒墻133塊，質(zhì)量1.40～2.35 t；混凝土強(qiáng)度等級為C30，采用預(yù)埋螺栓方式固定。

2 工程難、特點(diǎn)

1）場地利用率極低，施工組織難度大。本項(xiàng)目為全地下室，地庫占地面積超12 000 m2，且上部裙房亦占用了大量場地，地下結(jié)構(gòu)階段可作為施工場地的面積不足1 500 m2，地上結(jié)構(gòu)階段可作為施工場地的面積不足1 700 m2，且均為不規(guī)則場地。這對布置現(xiàn)場施工道路、材料堆放和運(yùn)輸能力均造成不小的限制。

2）構(gòu)件質(zhì)量大，群塔作業(yè)，航空限高，塔吊選型困難。根據(jù)業(yè)主提供的第一版藍(lán)圖，最大PC構(gòu)件質(zhì)量為10.07 t。東側(cè)報(bào)業(yè)文新地塊2臺塔吊，西側(cè)華發(fā)地塊2臺塔吊，與本項(xiàng)目計(jì)劃安裝的4臺塔吊形成群塔作業(yè)。同時(shí)，本項(xiàng)目處于航空限制高度區(qū)域，限制高度45 m。以上因素對本工程塔吊選型及PC構(gòu)件吊裝影響較大。

3）裝配式構(gòu)件數(shù)量多、構(gòu)件重、節(jié)點(diǎn)多，施工要求高。PC構(gòu)件種類眾多，現(xiàn)場分類堆放難度大；構(gòu)件數(shù)量達(dá)5 840件，平均每層構(gòu)件需650件左右，節(jié)點(diǎn)多，各種埋件、連接件位置點(diǎn)、吊裝吊點(diǎn)的定位精度要求較高?，F(xiàn)澆部位較多，與PC構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜。

3 施工部署

3.1 PC構(gòu)件的制作運(yùn)輸及臨時(shí)堆放

在備貨階段，通過與構(gòu)件廠協(xié)調(diào)，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)每棟樓、每層的進(jìn)度計(jì)劃安排，制定總的進(jìn)貨時(shí)間計(jì)劃，以便構(gòu)件廠組織排產(chǎn)；在吊裝前一周提供正式使用計(jì)劃，以便構(gòu)件廠內(nèi)部統(tǒng)籌安排場地、人員、車輛；在每次發(fā)貨前一天再次確認(rèn)人員、車輛的安排情況。一般提前一晚進(jìn)場備齊第2天所需吊裝的構(gòu)件，減少PC構(gòu)件現(xiàn)場堆放時(shí)間，提高堆場利用率。

提前摸排運(yùn)輸線路，如限高、限寬、限重及限時(shí)等要求，制定合理的裝車方案和運(yùn)輸線路。裝車時(shí)要采用專用的固定裝置進(jìn)行固定，并根據(jù)PC構(gòu)件放置情況驗(yàn)算承載強(qiáng)度和抗裂強(qiáng)度，避免構(gòu)件在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生裂縫或破壞。

受現(xiàn)場場地限制，主要采用未回土（覆土高度1.5 m）的消防車道頂板區(qū)域作為PC構(gòu)件堆場。經(jīng)計(jì)算分析，該區(qū)域滿足堆場強(qiáng)度要求，并經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)核后使用。局部加強(qiáng)頂板配筋和板厚作為備用堆場。每個(gè)單體堆場面積滿足一層PC構(gòu)件要求，每個(gè)堆場不少于300 m2。堆場設(shè)置專用固定架子，保證地面排水順暢，四周設(shè)置隔離欄。

PC構(gòu)件堆放原則：

1）遵循“先用靠外，后用靠里，分類依次并列放置”的原則。

2）預(yù)制構(gòu)件應(yīng)按規(guī)格型號、出廠日期、使用部位、吊裝順序分類存放，且應(yīng)標(biāo)識清晰。

3）不同類型構(gòu)件之間應(yīng)留有寬不少于0.7 m的人行通道，預(yù)制構(gòu)件裝卸、吊裝工作范圍內(nèi)不應(yīng)有障礙物，并應(yīng)有滿足預(yù)制構(gòu)件吊裝、運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)等工作要求的場地。

4）預(yù)制混凝土構(gòu)件與剛性擱置點(diǎn)之間應(yīng)設(shè)置柔性墊片，防止損傷成品構(gòu)件；為便于后期吊運(yùn)作業(yè)，預(yù)埋吊環(huán)宜向上，標(biāo)識向外。

5）構(gòu)件堆放層數(shù)控制應(yīng)考慮堆放處地面或樓板的承壓力、構(gòu)件總質(zhì)量以及構(gòu)件剛度與穩(wěn)定性。柱子堆1層，梁不得超過2層，樓板不得超過6層，樓梯不得超過4層。采用平疊堆放時(shí)，需布置支墊，并上下對齊。

3.2 塔吊選型及布置

塔吊選型需綜合考慮最重的PC構(gòu)件、離塔吊最遠(yuǎn)的PC構(gòu)件及構(gòu)件堆場半徑等。一般預(yù)制構(gòu)件越大越有利于保證質(zhì)量和提高施工效率，但對運(yùn)輸設(shè)備和吊裝設(shè)備要求越高。為了避開航空限高，減少群塔作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，上部結(jié)構(gòu)施工采用平頭型塔吊。各塔吊隨結(jié)構(gòu)施工高度分階段爬升。

與業(yè)主、設(shè)計(jì)多次協(xié)調(diào)、反饋，優(yōu)化并確定了預(yù)制構(gòu)件最大質(zhì)量不超過7 t的控制原則；考慮到地下室階段吊重較小，使用2臺QTZ63（R55）塔吊用于現(xiàn)場地下室結(jié)構(gòu)施工，在出±0 m之后進(jìn)行塔吊置換；根據(jù)工程體量和進(jìn)度需求，上部每棟樓單獨(dú)配備1臺塔吊，以提高機(jī)械利用率和現(xiàn)場吊裝進(jìn)度；最終選用安裝3臺STT373A（R40/44）塔吊，1臺STT293（R45）塔吊；4臺塔吊基礎(chǔ)放棄了傳統(tǒng)樁＋格構(gòu)柱＋承臺的基礎(chǔ)形式，直接利用地下室底板作為塔吊基礎(chǔ)，節(jié)省傳統(tǒng)高樁承臺基礎(chǔ)施工的時(shí)間和費(fèi)用。

大底板厚度為900 mm，塔吊基礎(chǔ)處局部落深至1 700 mm，塔吊基礎(chǔ)鋼筋與大底板鋼筋共用，通過計(jì)算，基礎(chǔ)的設(shè)置滿足塔吊的受力要求。此方案施工簡便，且大底板剛度大，使用運(yùn)行時(shí)更安全。

4 PC構(gòu)件吊裝施工

4.1 標(biāo)準(zhǔn)層吊裝工藝流程

標(biāo)準(zhǔn)層吊裝工藝流程如下：轉(zhuǎn)換層預(yù)埋定位鋼板、混凝土澆筑→測量放線→PC柱吊裝→臨時(shí)支撐安裝、柱垂直度校準(zhǔn)→柱連接套筒灌漿、養(yǎng)護(hù)→支撐排架搭設(shè)→PC梁吊裝→現(xiàn)澆區(qū)模板搭設(shè)→PC板吊裝→現(xiàn)澆部位鋼筋綁扎→混凝土澆筑。

4.2 吊裝班組

一個(gè)PC構(gòu)件吊裝班組一般由8人組成：吊具掛鉤2人，構(gòu)件就位3人，司索指揮1人，測量校正2人。一個(gè)PC構(gòu)件吊裝班組一天吊裝約40塊構(gòu)件。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)層流水施工

由于勞動(dòng)力不足和PC構(gòu)件吊裝體量大，現(xiàn)場施工組織難度依然較大，項(xiàng)目部花費(fèi)了很大的心思進(jìn)行組織施工，通過每日碰頭會、每周生產(chǎn)會，加強(qiáng)對各分包的管控，將每道工序施工時(shí)間落實(shí)到每個(gè)班組?，F(xiàn)場優(yōu)化施工組織，進(jìn)行流水施工。

5 PC梁節(jié)點(diǎn)剛性連接技術(shù)

5.1 主梁連接

原設(shè)計(jì)圖紙中，在3層柱施工完成后于4層進(jìn)行截面及鋼筋轉(zhuǎn)換，4層柱需重新插筋，此時(shí)3層柱頂按規(guī)范及圖集進(jìn)行彎錨收頭，但是4層梁也為預(yù)制梁，預(yù)制梁的預(yù)留鋼筋常規(guī)也為彎錨形式，此時(shí)造成節(jié)點(diǎn)處鋼筋太密，使實(shí)際施工時(shí)梁無法落位（圖2、圖3）。

《政府會計(jì)制度》從會計(jì)基礎(chǔ)、會計(jì)要素、會計(jì)核算、報(bào)表體系等方面進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，這對高等學(xué)校實(shí)施 《政府會計(jì)制度》提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為了確保新舊會計(jì)制度順利過渡，在首次執(zhí)行《政府會計(jì)制度》時(shí)高等學(xué)校應(yīng)該根據(jù)本校實(shí)際制定詳細(xì)的實(shí)施方案，明確目標(biāo)，落實(shí)責(zé)任，確保認(rèn)識到位、組織到位、人員到位、工作到位。除此之外，筆者認(rèn)為高等學(xué)校還應(yīng)重點(diǎn)做好如下幾點(diǎn)工作。另外，此處本文所闡述高等學(xué)校首次執(zhí)行《政府會計(jì)制度》均是以年初建立新賬為基礎(chǔ)。

圖2 常規(guī)柱端彎錨形式

圖3 原設(shè)計(jì)PC梁鋼筋彎錨

通過分析，上述情況會造成施工難度增加甚至無法順利地完成吊裝作業(yè)，必須對節(jié)點(diǎn)鋼筋錨固方式進(jìn)行優(yōu)化，既要滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的錨固受力要求，又要保證施工現(xiàn)場順利吊裝。因此，將主筋彎錨調(diào)整為鋼筋錨固板的形式，腰筋采用預(yù)埋套筒，吊裝就位后接筋。最終解決了節(jié)點(diǎn)鋼筋過密的難題，節(jié)約了鋼筋用量，保證了構(gòu)件吊裝的順利進(jìn)行。

另外，該方法也提高了PC梁的吊裝效率，節(jié)約了工期，保證了節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量（圖4、圖5）。

圖4 PC梁錨固板連接

圖5 錨固板連接實(shí)物

同一節(jié)點(diǎn)處各方向的PC主梁吊裝順序控制原則為底層縱筋標(biāo)高最低的PC主梁先吊裝。

PC主梁吊裝完成后，根據(jù)標(biāo)高由低到高的順序，箍筋和腰筋交替就位綁扎或連接。疊合梁上排縱筋穿插順序時(shí)以標(biāo)高從低到高的順序穿插，全部穿插完成后，以標(biāo)高從高到低的順序綁扎固定。

5.2 次梁與主梁連接

常規(guī)框架結(jié)構(gòu)PC主次梁節(jié)點(diǎn)多采用預(yù)留疊合現(xiàn)澆段做法，在主梁跨度大、次梁較多時(shí)，會出現(xiàn)較多現(xiàn)澆段。主梁自身較重，需采用槽鋼臨時(shí)固定后方能吊裝，增加了吊裝難度及施工安全隱患。因此，將PC主次梁連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)化為牛擔(dān)板連接節(jié)點(diǎn)。

次梁一般為簡支梁，跨中彎矩最大，端部主要受剪力作用。牛擔(dān)板連接節(jié)點(diǎn)在不削弱主梁受力性能的前提下，充分利用了次梁的受力特點(diǎn)，有利于保證框架結(jié)構(gòu)的整體性能。

PC主次梁牛擔(dān)板連接節(jié)點(diǎn)，不僅降低了各方面的施工難度，而且大大節(jié)約了工期（圖6、圖7）。

圖6 牛擔(dān)板連接

圖7 現(xiàn)場主次梁牛擔(dān)板

6 轉(zhuǎn)換層PC柱主筋定位技術(shù)

5層及以上為預(yù)制柱，4層為轉(zhuǎn)換層現(xiàn)澆柱，1—3層現(xiàn)澆柱鋼筋直徑多為28～40 mm，4層現(xiàn)澆柱鋼筋按照5層預(yù)制柱鋼筋位置重新進(jìn)行插筋，直徑多為25～36 mm，灌漿套筒規(guī)格為直徑25～36 mm。在4層柱鋼筋人工綁扎后、梁鋼筋綁扎前，柱鋼筋位置勢必會偏移，一旦由箍筋固定后封模完成，僅靠上層的定位鋼板無法調(diào)至規(guī)定位置，或是上端預(yù)留出的鋼筋會傾斜成一定的角度，導(dǎo)致預(yù)制柱的套筒無法落位。

圖8 定位卡箍

圖9 卡箍立面位置示意

圖10 首次定位

圖11 二次定位

具體做法如下：

1）將4層柱鋼筋連接在下層預(yù)留插筋上，用原箍筋在上部1/3位置臨時(shí)固定。

2）在上部梁底向下約200 mm處套入定位卡箍，定位卡箍可采用與柱箍筋同直徑或稍大1～2 mm規(guī)格的鋼筋，按柱全尺寸焊接成井字形箍筋，內(nèi)部按主筋直徑和上層灌漿套筒位置焊接U形槽，形成一個(gè)帶卡口的箍筋，內(nèi)徑略大于主筋直徑3～5 mm。

3）綁扎其余的原柱箍筋。

4）封柱模板，并調(diào)整好垂直度，做好加固措施，盡可能確保柱的整體平面位置正確。

5）綁扎上層的梁板鋼筋，避免隨意地?cái)_動(dòng)預(yù)留的柱頂鋼筋。

6）在澆筑混凝土前，再次利用定位鋼板套入預(yù)留鋼筋進(jìn)行二次定位，確保鋼筋的位置準(zhǔn)確。

通過上述2次定位，避免了大直徑鋼筋偏差后無法調(diào)整的情況發(fā)生，實(shí)際上在第1次采用定位卡箍時(shí)已基本保證了柱的鋼筋位置，第2次混凝土澆筑前再使用定位鋼板，是為了防止因澆筑混凝土?xí)r振搗及其他機(jī)械觸碰而可能造成的影響。

7 現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

預(yù)制裝配整體式框架結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)質(zhì)量關(guān)系到結(jié)構(gòu)整體性能，施工中應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)澆部分質(zhì)量控制。

從施工的角度來說，首先要加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)鋼筋連接質(zhì)量，提前優(yōu)化節(jié)點(diǎn)處鋼筋，保證鋼筋錨固長度，避免鋼筋碰撞和凈間距過??；其次要做好混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)工作，保證混凝土施工質(zhì)量。

由于與PC構(gòu)件澆筑時(shí)間不同，預(yù)制裝配整體式結(jié)構(gòu)中現(xiàn)澆混凝土節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的早期自收縮受周邊PC構(gòu)件的約束，極易產(chǎn)生收縮裂縫。預(yù)防現(xiàn)澆部分收縮裂縫的具體措施有：

1）PC構(gòu)件接觸面優(yōu)化，可以在接觸面處設(shè)置剪力槽、沖刷毛面或現(xiàn)場鑿毛。節(jié)點(diǎn)區(qū)域鋼筋分布均勻，有利于混凝土澆筑振搗密實(shí)。

2）選擇自收縮較小的混凝土，嚴(yán)格控制水灰比，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)域的振搗，尤其是鋼筋較密集區(qū)域的振搗，可進(jìn)行二次振搗。

3）采用級配良好的碎石和中砂，嚴(yán)格控制骨料含泥量；在保證強(qiáng)度和施工和易性的情況下，盡量降低水灰比和減少水泥用量；摻加粉煤灰和合適的外加劑。

4）混凝土澆筑前，提前對模板和相鄰PC構(gòu)件進(jìn)行充分澆水濕潤，混凝土澆筑后要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，可延遲拆模時(shí)間，延長灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

8 結(jié)語

預(yù)制裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在上海七寶生態(tài)商務(wù)區(qū)19-01地塊大型商辦綜合體中的應(yīng)用，將項(xiàng)目打造成了一個(gè)上海市文明和綠色施工樣板示范工程，并通過了中國施工企業(yè)管理協(xié)會的工程項(xiàng)目綠色建造施工水平評價(jià)審查，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，可為今后類似項(xiàng)目建設(shè)提供參考。