預(yù)制構(gòu)件安裝尺寸偏差分析與控制

楊建中，趙本省，李 楠

(鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

0 引言

裝配式建筑因具有施工效率高、環(huán)境污染小、信息化程度高等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛關(guān)注，火神山、雷神山醫(yī)院均大面積采用了裝配式建造技術(shù)，保證了工程高質(zhì)快速交付。精細(xì)化施工管理是裝配式建筑區(qū)別于現(xiàn)澆建筑的重要因素，是推動(dòng)裝配式建筑高質(zhì)量快速發(fā)展的關(guān)鍵要素。構(gòu)件安裝尺寸偏差在很大程度上影響了裝配式建筑精細(xì)化施工管理效果，偏差控制過(guò)嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致成本增加、工期延長(zhǎng)等，偏差控制過(guò)松會(huì)影響工程質(zhì)量及結(jié)構(gòu)安全。因此，合理控制施工過(guò)程中的構(gòu)件安裝尺寸偏差尤為重要。

裝配式建筑核心技術(shù)是部品構(gòu)件的連接，主要分為豎向構(gòu)件連接、豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件連接、水平構(gòu)件連接等。豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件連接及水平構(gòu)件連接方式為搭接和機(jī)械連接，施工質(zhì)量較易控制，不易造成誤差積累。對(duì)于豎向構(gòu)件尤其是預(yù)制墻的連接，由于構(gòu)件自重大、涉及關(guān)鍵點(diǎn)多，易造成誤差傳遞。因此，本文結(jié)合具體工程項(xiàng)目，對(duì)豎向預(yù)制墻板安裝尺寸偏差進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)分析安裝尺寸偏差規(guī)律，對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行非線性擬合，為施工精細(xì)化管理提供參考。

1 工程概況

某公寓總建筑面積217 323.72m2，為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，由12棟主樓及2層地下車庫(kù)組成。1，2，3，6號(hào)樓為一期開發(fā)工程，5～17層為裝配層，每層設(shè)置13塊預(yù)制外掛墻板、4塊內(nèi)隔墻板、54塊外墻板，外墻采用玻璃纖維網(wǎng)格布外刷涂料裝飾設(shè)計(jì)，豎向構(gòu)件采用斜支撐臨時(shí)固定，并采用套筒灌漿進(jìn)行永久連接，吊裝作業(yè)由專業(yè)隊(duì)伍完成。預(yù)制墻板分布如圖1所示，尺寸、質(zhì)量如表1所示，其中，WH101，WH108，WH110，WH112，WH117，WH121，WH126，WH128，WH130，WH132，WH137，WH141，WH166為預(yù)制外掛墻板，NV101，NV102，NV103，NV104為內(nèi)隔墻板，其余均為外墻板，預(yù)制墻板高度均為2 915mm。

圖1 預(yù)制墻板分布

表1 預(yù)制墻板尺寸與質(zhì)量

2 偏差統(tǒng)計(jì)方案

2.1 統(tǒng)計(jì)依據(jù)

對(duì)1，2，3，6號(hào)樓5～9層預(yù)制墻板安裝尺寸偏差進(jìn)行測(cè)量，為充分反映預(yù)制墻板之間、預(yù)制墻板與現(xiàn)澆部分的共同作用，除受現(xiàn)場(chǎng)條件限制無(wú)法測(cè)量外，進(jìn)行全數(shù)統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)依據(jù)為GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)要求，如表2所示。

2.2 測(cè)量方法

結(jié)合日常驗(yàn)收工作，制定各偏差指標(biāo)測(cè)點(diǎn)頻數(shù)，如表3所示。

表3 偏差指標(biāo)測(cè)點(diǎn)頻數(shù)

為統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)構(gòu)件自身尺寸無(wú)偏差，具體測(cè)量方法如下。

1)構(gòu)件中心線對(duì)軸線位置偏差

構(gòu)件長(zhǎng)度方向兩端各設(shè)置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，使用卷尺測(cè)量構(gòu)件邊緣到300mm控制線的距離，所測(cè)距離與300mm差的絕對(duì)值的最大值即為構(gòu)件中心線對(duì)軸線位置偏差。預(yù)制外掛墻板由于未設(shè)置200mm厚混凝土內(nèi)葉墻板，所測(cè)距離與500mm差的絕對(duì)值的最大值即為構(gòu)件中心線對(duì)軸線位置偏差。

2)構(gòu)件標(biāo)高偏差

構(gòu)件長(zhǎng)度方向兩端各設(shè)置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，使用卷尺測(cè)量底板到1 080.000mm標(biāo)高控制線的距離，所測(cè)距離與1 080.000mm差的絕對(duì)值的最大值即為構(gòu)件標(biāo)高偏差。

3)構(gòu)件垂直度偏差

構(gòu)件長(zhǎng)度方向兩端各設(shè)置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，使用2m靠尺測(cè)量構(gòu)件垂直度，所測(cè)最大值即為構(gòu)件垂直度偏差。

4)相鄰構(gòu)件平整度偏差

對(duì)于構(gòu)件高度方向，上、下部分各目測(cè)1處偏差明顯偏大位置作為2個(gè)測(cè)點(diǎn)，使用2m靠尺結(jié)合0.2mm精度塞尺量測(cè)左右相鄰構(gòu)件平整度，所測(cè)最大值即為左右相鄰構(gòu)件平整度偏差；對(duì)于構(gòu)件長(zhǎng)度方向，左、右部分各目測(cè)1處偏差明顯偏大位置作為2個(gè)測(cè)點(diǎn)，受外掛架平臺(tái)限制，使用1m靠尺結(jié)合0.2mm精度塞尺量測(cè)上下相鄰構(gòu)件平整度，所測(cè)最大值即為上下相鄰構(gòu)件平整度偏差。

5)墻板接縫寬度偏差

對(duì)于構(gòu)件高度方向，上、下部分各目測(cè)1處偏差明顯偏大位置作為2個(gè)測(cè)點(diǎn)，使用游標(biāo)卡尺深入墻板縫隙中量測(cè)寬度，所測(cè)值與20mm差的絕對(duì)值的最大值即為墻板接縫寬度偏差。

3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析與偏差控制措施

3.1 構(gòu)件中心線對(duì)軸線位置偏差

1)結(jié)果分析

每棟樓均統(tǒng)計(jì)5層構(gòu)件中心線對(duì)軸線位置偏差，包括260塊預(yù)制外掛墻板、80塊內(nèi)隔墻板、1 080塊外墻板，共1 420個(gè)數(shù)據(jù)。由于預(yù)制外掛墻板屬于輕質(zhì)構(gòu)件，內(nèi)隔墻板、外墻板屬于較重構(gòu)件，因此分別統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，預(yù)制外掛墻板、內(nèi)隔墻板和外墻板中心線對(duì)軸線位置偏差均近似服從正態(tài)分布。預(yù)制外掛墻板合格率為82.3%，內(nèi)隔墻板和外墻板合格率為85.8%。預(yù)制外掛墻板合格率較低，這是由于預(yù)制外掛墻板未設(shè)置內(nèi)葉墻板、質(zhì)輕且無(wú)法通過(guò)斜支撐與底板相連，導(dǎo)致固定不牢。共有91塊內(nèi)隔墻板、外墻板中心線對(duì)軸線位置偏差>10mm，主要分布在轉(zhuǎn)換層，這是由于定位插筋在混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)生移動(dòng)，引起上部構(gòu)件安裝不對(duì)位。

圖2 構(gòu)件中心線對(duì)軸線位置偏差直方圖與擬合曲線

2)偏差控制

水平構(gòu)件混凝土澆筑前，采用定位架或格柵網(wǎng)對(duì)預(yù)留豎向插筋進(jìn)行限位；水平構(gòu)件混凝土澆筑過(guò)程中，避免振搗棒觸碰預(yù)留豎向插筋；水平構(gòu)件混凝土澆筑完成后，再次復(fù)核預(yù)留豎向插筋中心線位置，避免插筋移位造成安裝尺寸偏差或安裝困難；吊裝前復(fù)核定位控制線，避免因控制線誤差造成的安裝尺寸偏差；豎向構(gòu)件吊裝就位后，均勻調(diào)節(jié)左右斜支撐，斜支撐調(diào)節(jié)完成后鎖止，避免因斜支撐轉(zhuǎn)動(dòng)造成豎向構(gòu)件移位；采用鋼連接件、螺栓將預(yù)制外掛墻板與外墻板相連，避免預(yù)制外掛墻板移位。

3.2 構(gòu)件標(biāo)高偏差

1)結(jié)果分析

80塊內(nèi)隔墻板、1 080塊外墻板標(biāo)高偏差統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，構(gòu)件標(biāo)高偏差近似服從正態(tài)分布，合格率較低，為77.3%。這是因?yàn)橄虏康装鍧仓r(shí)遺留混凝土殘?jiān)醇皶r(shí)清除；斜支撐調(diào)節(jié)不均勻，造成左右受力不均；后續(xù)施工尤其是搭設(shè)頂板獨(dú)立支撐時(shí)，人為踩踏斜支撐。

圖3 構(gòu)件標(biāo)高偏差直方圖與擬合曲線

2)偏差控制

做好施工條件驗(yàn)收，吊裝前復(fù)核底板標(biāo)高，避免底板標(biāo)高異常造成安裝尺寸偏差；座漿前剔鑿底板混凝土殘?jiān)?，避免因混凝土松?dòng)造成上部預(yù)制構(gòu)件沉降，從而避免引起構(gòu)件標(biāo)高偏差；采用鋼墊片對(duì)底板進(jìn)行精確找平，并通過(guò)測(cè)量?jī)x器復(fù)核，使用激光儀投射1條標(biāo)高為1 080.000mm的激光線到墻板內(nèi)表面，均勻調(diào)節(jié)斜支撐，使墻板內(nèi)表面1 080.000mm標(biāo)高控制線與激光線重合，保證構(gòu)件標(biāo)高一致。特殊情況下，如果墻板左側(cè)低于控制標(biāo)高5mm，右側(cè)高于控制標(biāo)高5mm，單側(cè)標(biāo)高差雖符合規(guī)范要求，但標(biāo)高相對(duì)偏差為10mm，使墻板底部受力面積減小，造成構(gòu)件損壞，建議增設(shè)側(cè)向垂直度作為標(biāo)高偏差指標(biāo)：

Ф=(a+b)/L

式中：a，b分別為左、右實(shí)測(cè)標(biāo)高線與1 080.000mm標(biāo)高控制線的距離；L為構(gòu)件長(zhǎng)度。

為保證施工質(zhì)量，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，取a，b均為2.5mm，L為3m，計(jì)算得到側(cè)向垂直度允許偏差為1.67×10-3。

3.3 構(gòu)件垂直度偏差

1)結(jié)果分析

80塊內(nèi)隔墻板、1 080塊外墻板垂直度偏差統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示，本項(xiàng)目構(gòu)件長(zhǎng)度均<6m，因此垂直度偏差允許值為5mm。由圖4可知，構(gòu)件垂直度偏差近似服從正態(tài)分布，合格率較高，為95.2%。這主要因?yàn)轵?yàn)收時(shí)對(duì)垂直度較重視，且垂直度便于量測(cè)。14塊垂直度偏差為7～8mm墻板是架體搭設(shè)完成后復(fù)測(cè)的，架體搭設(shè)時(shí)人為踩踏斜支撐造成構(gòu)件傾斜。

圖4 構(gòu)件垂直度偏差直方圖與擬合曲線

2)偏差控制

構(gòu)件安裝完成后，加強(qiáng)成品保護(hù)，嚴(yán)禁踩踏斜支撐；構(gòu)件臨時(shí)固定結(jié)束后及時(shí)拆除斜支撐，方便后續(xù)工序施工。

3.4 相鄰構(gòu)件平整度偏差

1)結(jié)果分析

769塊水平相鄰構(gòu)件、760塊豎直相鄰構(gòu)件平整度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，相鄰構(gòu)件平整度偏差近似服從正態(tài)分布，水平、豎直相鄰構(gòu)件平整度合格率均較低，分別為80.6%，67.0%。這是因?yàn)轭A(yù)留豎向插筋移位，上部構(gòu)件位置隨之變化；與現(xiàn)澆部分接觸的位置下部脹模；混凝土澆筑時(shí)振搗棒觸碰預(yù)留豎向插筋，使構(gòu)件移位。豎直相鄰構(gòu)件平整度合格率較低，這是因?yàn)轭A(yù)制墻板底部角鋼強(qiáng)度不夠，造成根基不牢。

圖5 相鄰構(gòu)件平整度偏差直方圖與擬合曲線

2)偏差控制

水平構(gòu)件混凝土澆筑前，采用定位架或格柵網(wǎng)對(duì)預(yù)留插筋進(jìn)行限位；混凝土澆筑過(guò)程中，避免振搗棒觸碰預(yù)留插筋；混凝土澆筑完成后，復(fù)核預(yù)留插筋中心線位置，避免插筋移位造成安裝尺寸偏差；墻體后澆區(qū)域下部模板設(shè)置加強(qiáng)箍，避免因下部脹模造成預(yù)制部分與現(xiàn)澆部分連接處錯(cuò)臺(tái)，同時(shí)，避免因振搗棒觸碰或其他施工荷載造成的構(gòu)件移位，進(jìn)而避免增大錯(cuò)臺(tái)量。

3.5 墻板接縫寬度偏差

1)結(jié)果分析

僅測(cè)量預(yù)制外墻接縫寬度偏差，722個(gè)豎直接縫寬度偏差統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，接縫寬度偏差近似服從正態(tài)分布，合格率較低，為64.5%。這是因?yàn)樘淄沧钚?nèi)徑與預(yù)留插筋直徑的差值為10mm，極限條件下接縫最大寬度偏差可達(dá)20mm；構(gòu)件放置不平，造成接縫寬度上下不一。

圖6 墻板接縫寬度偏差直方圖與擬合曲線

2)偏差控制

構(gòu)件定位軸線邊緣設(shè)置臨時(shí)定位卡具，保證構(gòu)件準(zhǔn)確放至軸線內(nèi)；根據(jù)底板平整度調(diào)整兩端鋼墊片數(shù)量，確保兩端鋼墊片處于同一水平面上；座漿料鋪墊厚度均勻，避免水平接縫寬度出現(xiàn)內(nèi)側(cè)較小、外側(cè)較大或內(nèi)側(cè)較大、外側(cè)較小的現(xiàn)象；左右斜支撐均勻調(diào)節(jié)、協(xié)調(diào)一致，避免豎直接縫寬度出現(xiàn)上部較小、下部較大或上部較大、下部較小的現(xiàn)象。

4 偏差指標(biāo)合格率統(tǒng)計(jì)

依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，統(tǒng)計(jì)偏差指標(biāo)合格率，如表4所示。由表4可知，構(gòu)件標(biāo)高、豎直相鄰構(gòu)件平整度、墻板接縫寬度實(shí)測(cè)合格率均<80%，實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該類偏差指標(biāo)的控制，采取完善的預(yù)控措施，重點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收與把控。

表4 偏差指標(biāo)合格率

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)某裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)公寓預(yù)制墻板安裝偏差指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)制墻板中心線對(duì)軸線位置、標(biāo)高、垂直度、相鄰構(gòu)件平整度、墻板接縫寬度偏差均近似服從正態(tài)分布，內(nèi)隔墻板和外墻板標(biāo)高、豎直相鄰構(gòu)件平整度、墻板接縫寬度合格率分別為77.3%，67.0%，64.5%，均<80%，實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該類偏差指標(biāo)的控制，采取完善的預(yù)控措施。預(yù)制外掛墻板中心線對(duì)軸線位置、內(nèi)隔墻板和外墻板中心線對(duì)軸線位置、內(nèi)隔墻板和外墻板垂直度、水平相鄰構(gòu)件平整度合格率分別為82.3%，85.8%，95.2%，80.6%，均>80%，安裝質(zhì)量較好。本次統(tǒng)計(jì)分析僅針對(duì)預(yù)制墻板開展，后期將對(duì)預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯安裝偏差進(jìn)行研究。