裝配式建筑鋁模PC爬架一體化施工技術(shù)分析

張江春 高 巖 王志斌

（中建七局建筑裝飾工程有限公司，河南 鄭州 450007）

1 PC+鋁模一體化施工技術(shù)的難點(diǎn)

1.1 斜撐設(shè)計(jì)與爆模問題

現(xiàn)階段，應(yīng)用于裝配式建筑中的PC+鋁模技術(shù)多采用雙排斜撐施工。應(yīng)用該技術(shù)對(duì)PC墻板進(jìn)行斜撐時(shí)會(huì)占用較大的施工空間，容易影響后續(xù)的鋁模斜撐施工，進(jìn)而出現(xiàn)沒有空間放置鋁模斜撐等問題。此外，在上述施工過程中，由于施工順序混亂，容易出現(xiàn)斜撐缺漏等情況，而且在一些承力結(jié)構(gòu)或者斜撐密集的區(qū)域還會(huì)出現(xiàn)爆模等施工問題，嚴(yán)重影響施工安全和施工進(jìn)度。

1.2 構(gòu)件處理精度問題

PC構(gòu)件施工要求預(yù)留螺栓孔尺寸應(yīng)與鋁模板的預(yù)留螺栓尺寸一致，若出現(xiàn)尺寸偏差，會(huì)直接導(dǎo)致后期施工出現(xiàn)模板錯(cuò)位、裂縫、開孔等情況，影響構(gòu)件成型質(zhì)量和施工進(jìn)度。若在拼裝過程中未對(duì)預(yù)留孔洞進(jìn)行清孔施工，則可能出現(xiàn)內(nèi)部異物擠壓螺栓的情況，造成漲孔、脫孔等安全隱患，澆筑混凝土后，由于承力結(jié)構(gòu)分散而出現(xiàn)爆?，F(xiàn)象，影響后續(xù)外墻及其他連接件施工。

2 鋁模PC構(gòu)件的施工

2.1 深化設(shè)計(jì)

借助BIM技術(shù)對(duì)鋁模和PC結(jié)構(gòu)施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑構(gòu)件的自由拆分、透視、組裝和安裝模擬等，從而細(xì)化一體化施工過程中不同構(gòu)件的施工沖突，確保裝配式建筑工程能夠按質(zhì)、按期、按量完成建設(shè)任務(wù)。以某建筑工程的凸窗連接形式深化設(shè)計(jì)為例，該工程使用75mm厚的PCF墻板作為建筑的外表結(jié)構(gòu)，外掛凸窗內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆200mm的剪力墻結(jié)構(gòu)，構(gòu)件入場(chǎng)后通過預(yù)埋件與內(nèi)側(cè)墻體鋁模板之間進(jìn)行銜接，形成外墻模板體系。該設(shè)計(jì)能有效地解決凸窗滲水造成的質(zhì)量安全隱患，并在一定程度上降低施工難度。為了防止PC構(gòu)件在一體化施工過程中因安裝偏差而造成PCF外掛凸窗錯(cuò)臺(tái)，需對(duì)凸窗節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行深化，即對(duì)凸窗兩邊各收進(jìn)100mm，增大允許誤差，同鋁模方式現(xiàn)澆出100mm的混凝土包角，以確保該區(qū)域建筑外立面的觀賞效果。從細(xì)化的角度來看，凸窗結(jié)構(gòu)通過設(shè)計(jì)止水口的方式防止凸窗部位出現(xiàn)積水滲水問題，在凸窗外側(cè)的上飄板部分采用倒掛式鷹嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，倒掛設(shè)計(jì)高度為40mm，可有效預(yù)防雨水的積存和滲漏，其結(jié)構(gòu)如圖1-a所示。凸窗外側(cè)的下飄板窗框區(qū)域低于室內(nèi)20mm，因此，通過結(jié)構(gòu)止水口防止雨水從縫隙滲入室內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖1-b所示。

圖1 凸窗防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑預(yù)制外墻板銜接處的細(xì)節(jié)深化：為了防止外墻板銜接處滲水，必須通過高低縫設(shè)計(jì)解決向內(nèi)滲水問題，并從結(jié)構(gòu)自身的角度實(shí)現(xiàn)自防水。其中，采用疊合板的銜接處的深化設(shè)計(jì)用分離式接縫方式，疊合板間的銜接縫隙寬度約為10mm，在澆筑疊合板面層時(shí)，其接縫處無需吊模，在板面上方澆筑完混凝土后，使用聚合物抗裂砂漿對(duì)其下口進(jìn)行封堵，并在板面與疊合板之間設(shè)置橫向加強(qiáng)鋼筋和細(xì)密鋼絲網(wǎng)，以防止板面層混凝土在凝固過程中流入縫隙。

2.2 構(gòu)件安裝施工

2.2.1 預(yù)制外掛墻板的安裝

裝配式建筑的PC構(gòu)件在吊裝前必須進(jìn)行一次試吊，當(dāng)試吊構(gòu)件在起吊機(jī)的作用下提高0.5m時(shí)，必須停頓并檢查吊具的牢固性，重點(diǎn)查看吊鉤安裝結(jié)構(gòu)是否牢固且穩(wěn)定，所有檢查合格后才能繼續(xù)起吊。當(dāng)PC構(gòu)件被運(yùn)送到安裝位置上方時(shí)，地面施工人員需用纜風(fēng)繩將其引導(dǎo)至安裝處，由人工控制緩慢下降，以保證PC構(gòu)件的安全和安裝定位精度。由于外掛墻板主要是利用下部的預(yù)埋螺栓實(shí)現(xiàn)對(duì)其的標(biāo)高控制，因此，在PC構(gòu)件吊裝前，施工人員必須先審核標(biāo)高參數(shù)，確保標(biāo)高準(zhǔn)確無誤后再進(jìn)行PC構(gòu)件的安裝。當(dāng)PC構(gòu)件就位后，可借助底部連接件實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件的控制，確保墻板的外邊線與飄窗的邊線平行對(duì)齊。在此過程中，PC構(gòu)件安裝的垂直度需要通過斜撐來調(diào)整，用水平儀或線墜等方法進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)PC構(gòu)件的各項(xiàng)安裝標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除吊裝設(shè)備，待該層澆筑混凝土牢固后，拆除斜撐等用于臨時(shí)固定構(gòu)件的裝置，并用PE棒堵塞構(gòu)件之間的縫隙。

2.2.2 預(yù)制樓梯段與梯間隔墻的安裝

裝配式建筑每一層樓板澆筑前，需要確定上下端用于固定的預(yù)留鋼筋預(yù)埋件位置，并標(biāo)記樓梯上下休息平臺(tái)的位置標(biāo)線，以確保梯段構(gòu)件安裝位置準(zhǔn)確。在拆除目標(biāo)層與下層間的鋁模后，開始吊裝預(yù)制梯段。首先，要借助鋼墊片確定梯梁上樓梯的標(biāo)高，對(duì)存在偏差的區(qū)域使用混凝土砂漿找平。其次，當(dāng)梯段運(yùn)送至安裝區(qū)上方時(shí)，需在距離板面上方300mm處停留，由地面人員對(duì)接構(gòu)件的錨固件，以保證構(gòu)件精準(zhǔn)安裝。梯間隔墻的吊裝過程與梯段相似，但由于安裝作業(yè)面狹小，需要借助牽引裝置進(jìn)行隔墻的精確安裝。

3 鋁模+爬架施工

3.1 裝配式建筑爬架施工

由于現(xiàn)階段裝配式建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，爬架結(jié)構(gòu)只能設(shè)置在現(xiàn)澆剪力墻區(qū)域，因此，常見的裝配式建筑爬架設(shè)計(jì)方式共有3種附著形式，即在建筑飄窗內(nèi)側(cè)實(shí)現(xiàn)附著、在邊梁與剪力墻銜接處實(shí)現(xiàn)附著和在現(xiàn)澆陽臺(tái)處實(shí)現(xiàn)附著。整個(gè)爬升階段均以計(jì)算機(jī)操控為主，爬升速度以實(shí)際工程結(jié)構(gòu)規(guī)模為主。每個(gè)裝配式建筑工程的爬架設(shè)計(jì)均需要結(jié)合鋁模、建筑預(yù)制件、起重設(shè)備、建筑總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素，而且，爬架的爬升與固定時(shí)的附著點(diǎn)位必須設(shè)置在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)部位，以保證爬架整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其中起重和牽引設(shè)備需要安裝在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)上方，且必須遠(yuǎn)離爬架爬升的軌道附著點(diǎn)。從現(xiàn)有裝配式鋁模爬架結(jié)構(gòu)施工可知，受建筑的采光、通風(fēng)、造型、功能等因素影響，樓宇的受力結(jié)構(gòu)會(huì)存在一定程度的不均勻分散，從而導(dǎo)致爬架、起重設(shè)備設(shè)計(jì)存在沖突。因此，在裝配式建筑設(shè)計(jì)之初便應(yīng)將爬架著力點(diǎn)、起重設(shè)備安裝位置和爬架背楞斜撐等因素考慮在內(nèi)，以避免在施工過程中臨時(shí)調(diào)整爬架或者起重設(shè)備的安裝布局，避免各施工階段的相互沖突。

3.2 穿插提效施工

采用鋁模、PC構(gòu)件和爬架一體化施工技術(shù)處理建筑外墻時(shí)，可一次成型、避免抹灰。建筑外側(cè)爬架通常以爬升式腳手架結(jié)構(gòu)為主，形成集構(gòu)件、鋁模和爬架于一體的施工體系，為建筑的外立面和室內(nèi)施工提供穿插施工必須的作業(yè)空間，便于同步流水線施工。該技術(shù)與整個(gè)裝配式施工過程完美契合，充分體現(xiàn)了住宅產(chǎn)業(yè)化“雙減”理念的全面落實(shí)。

根據(jù)裝配式建筑實(shí)例項(xiàng)目的特點(diǎn)，結(jié)合鋁模+PC+爬架的一體化施工技術(shù)，從建筑外立面如全混凝土外墻和外窗安裝同步施工、單體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如樓層防水防滲施工與管線預(yù)埋等工程穿插施工、水電設(shè)計(jì)如樓層間消防和給排水等線路與主體結(jié)構(gòu)的穿插施工、市政附屬工程設(shè)計(jì)如樓宇的排污排水管網(wǎng)與消防道路等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的提前施工、配套功能如建筑內(nèi)功能用房等結(jié)構(gòu)的綜合策劃角度出發(fā)，確保各施工工序之間緊密銜接，進(jìn)而從建筑施工角度形成一個(gè)施工整體。

從一體化施工的爬架角度分析，爬架作為裝配式建筑外圍護(hù)的主要結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)各施工間相互穿插的前提條件，因此，爬架爬升的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合穿插作業(yè)的完成程度而定。一般用于裝配式建筑的爬架體系設(shè)計(jì)為：4層半全鋼爬架結(jié)構(gòu)，其中3層為爬升的附著成立支座結(jié)構(gòu)，第X層屬于建筑主體施工的作業(yè)層，半層爬架用于作業(yè)面的防護(hù)，主體施工如PC構(gòu)件的吊裝、結(jié)構(gòu)件鋼筋的綁扎、現(xiàn)澆混凝土、鋁模支設(shè)等施工均在第X層完成。第X-1層為X層的施工處理層，主要負(fù)責(zé)鋁模的拆除、物料傳送和臨邊區(qū)域的安全防護(hù)。第X-2層主要負(fù)責(zé)建筑內(nèi)外墻的修繕與打磨、預(yù)留洞的填補(bǔ)、垃圾清掃和水電等管道的施工。第X-3層主要負(fù)責(zé)對(duì)鋁模支撐、疊合板和PC構(gòu)件的轉(zhuǎn)運(yùn)，并進(jìn)行墻體放線、建筑外表面修補(bǔ)、煙道、陽臺(tái)欄桿以及外窗框等基礎(chǔ)構(gòu)件的安裝施工。第X-4層負(fù)責(zé)對(duì)上述樓層產(chǎn)生垃圾的轉(zhuǎn)運(yùn)和建筑材料的運(yùn)輸。鋁模PC爬架一體化施工建立在完善的爬架系統(tǒng)上，通過上述對(duì)建筑施工的細(xì)化分責(zé)可提高一體化施工效率，但施工過程中仍會(huì)出現(xiàn)各施工單元的沖突問題，需要進(jìn)一步深化加以解決。

4 鋁模PC爬架一體化施工優(yōu)化建議

4.1 優(yōu)化施工穿插設(shè)計(jì)

裝配式建筑手法是將施工階段涉及的諸多因素前置到構(gòu)件的設(shè)計(jì)階段，即設(shè)計(jì)人員在此階段需要考慮建筑結(jié)構(gòu)、安裝、拆除和維護(hù)等因素，并做好外包項(xiàng)目的對(duì)接，如對(duì)鋁模單位、預(yù)制件廠、爬架廠商、施工設(shè)備租用單位等的交接，融合各單位的施工要求制定科學(xué)的施工穿插規(guī)劃設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步規(guī)范鋁模、PC結(jié)構(gòu)和爬架的穿插施工，做好施工的模擬演變驗(yàn)證，從推演中明確施工沖突問題，并及時(shí)調(diào)整。例如，解決鋁模、爬架和起重機(jī)之間的作業(yè)沖突和構(gòu)件安裝、鋼筋綁扎和現(xiàn)澆構(gòu)件的施工沖突等，實(shí)現(xiàn)鋁模、PC結(jié)構(gòu)和爬架一體化施工技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化。

4.2 優(yōu)化施工碰撞問題

鋁模、PC結(jié)構(gòu)和疊合板的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易在實(shí)際施工中出現(xiàn)沖突碰撞等問題，即PC結(jié)構(gòu)容易與鋁模的水平支撐和鋁模的豎向支撐產(chǎn)生碰撞，造成構(gòu)件結(jié)構(gòu)損壞，影響后續(xù)施工。同時(shí)，由于PC構(gòu)件的底部一般采用角碼固定，其豎向PC構(gòu)件設(shè)計(jì)的固定點(diǎn)會(huì)與水平方向的鋁模背楞發(fā)生沖突，從而導(dǎo)致一方構(gòu)件無法加固，因此，在一體化施工的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)細(xì)節(jié)問題設(shè)計(jì)進(jìn)行考證，利用有限元模型模擬安裝碰撞，優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計(jì)，解決安裝過程中的碰撞問題。

4.3 預(yù)留鋼筋的優(yōu)化設(shè)計(jì)

裝配式建筑工程構(gòu)件的相互銜接需要預(yù)留錨固鋼筋進(jìn)行牢固，在一體化施工過程中，為避免PC構(gòu)件在組裝時(shí)受到預(yù)留鋼筋的影響，必須在設(shè)計(jì)PC構(gòu)件時(shí)將預(yù)留鋼筋全部向內(nèi)側(cè)彎，并在組裝前人工回正。在疊合板構(gòu)件吊裝前，應(yīng)將建筑空間下較小的梁鋼筋進(jìn)行綁扎，并在疊合板安裝完成后對(duì)其余兩側(cè)梁筋進(jìn)行綁扎，以增加吊裝的安裝便捷性，降低安裝難度和碰撞后的調(diào)整難度，進(jìn)一步加快一體化施工效率。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對(duì)鋁模、PC、爬架的一體化施工進(jìn)行實(shí)例分析，從工程實(shí)踐的角度探討3種技術(shù)的一體化施工效果，提出了一體化施工的優(yōu)化建議。通過實(shí)踐驗(yàn)證分析，上述3種工藝合理編排和穿插施工可有效提高裝配式建筑的施工效率，解決深化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問題，提高建筑施工的整體質(zhì)量和成型效果。