裝配式疊合板建造優(yōu)化和成本控制

張 巖

(中鐵十八局集團(tuán) 第二工程有限公司，河北 唐山 064000)

裝配式建筑的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，研究表明，裝配式疊合板工程是影響預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量和造價(jià)的重要因素之一。然而，我們經(jīng)常遇到這樣的問(wèn)題，傳統(tǒng)裝配式疊合板施工，常遇到構(gòu)件種類多、運(yùn)輸成本高、電氣管道施工難度大、疊合板澆筑過(guò)厚等難題，所以降低預(yù)制件建筑成本、提高工效是關(guān)鍵之一。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)疊合板預(yù)制組件質(zhì)量、施工效率和成本的影響主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化和方便性等方面。

結(jié)合濰坊市奎文區(qū)白浪河片區(qū)南苑康城金沙苑住宅小區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，進(jìn)行如下優(yōu)化：對(duì)疊合板進(jìn)行科學(xué)分板、設(shè)計(jì)合理尺寸，減少了模板種類，提高了標(biāo)準(zhǔn)化程度，施工更為方便；通過(guò)采用長(zhǎng)線法制備方法，不僅確保疊合板底板剛度大、高質(zhì)量、高效率施工，另外有效降低施工成本，有效規(guī)避在運(yùn)輸及安裝時(shí)容易導(dǎo)致開(kāi)裂難題；將碗扣式改為獨(dú)立式支撐體系，節(jié)約了成本；無(wú)支撐節(jié)點(diǎn)板縫選取吊模工藝，避免了漏漿；通過(guò)減少錨固筋與梁縱向受力筋沖突數(shù)、錨固筋與梁箍筋沖突、附加筋與梁縱向受力筋沖突數(shù)，質(zhì)量驗(yàn)收合格率大大提高;通過(guò)對(duì)疊合板管線布置等關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開(kāi)分析并進(jìn)行優(yōu)化，比如對(duì)管線及電盒位置精準(zhǔn)定位，在疊合板生產(chǎn)車間生產(chǎn)時(shí)提前預(yù)留電線盒槽，減少了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)面層厚度,提高了疊合板的安裝質(zhì)量和施工效率，節(jié)約了綜合成本。以下從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸和裝配等方面進(jìn)行優(yōu)化說(shuō)明。

1 層板的高效建造和成本控制策略

通過(guò)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、高效協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)疊合板的高效施工和成本控制。其核心體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等建造一體化，建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝飾、技術(shù)管理、市場(chǎng)一體化。

完善生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方法，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行記錄和分析、優(yōu)化。加強(qiáng)對(duì)技術(shù)操作人員的培訓(xùn)，有助于提高疊合板的生產(chǎn)率，減少資源浪費(fèi)，降低成本，提高質(zhì)量。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)控制和人員安全監(jiān)督。

根據(jù)組件、距離和成本選擇最佳運(yùn)輸模式。計(jì)算并分析運(yùn)輸距離，以降低運(yùn)輸過(guò)程中的成本。貨物在搬運(yùn)過(guò)程中應(yīng)擺放整齊，以提高零部件的搬運(yùn)速度，降低人工成本。

2 疊合板優(yōu)化要點(diǎn)

2.1 疊合板構(gòu)件分板標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化

在項(xiàng)目前期策劃時(shí)，按照工程要求，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙及疊合板加工生產(chǎn)安裝實(shí)際，通過(guò)BIM進(jìn)行建模。按照“化整為零、相互協(xié)調(diào)、便于安裝”的方針對(duì)疊合板逐個(gè)進(jìn)行拆分。拆分過(guò)程中，應(yīng)最大限度統(tǒng)一每塊疊合板的尺寸和種類，將疊合板進(jìn)行編號(hào)后對(duì)加工安裝等方案進(jìn)行優(yōu)化，在提高工效和質(zhì)量的同時(shí)有效降低成本[1]。

舉例說(shuō)明，濰坊市南苑康城住宅小區(qū)總建筑面積達(dá)30萬(wàn)m2，一期含35棟商品房樓等，裝配式建筑中含疊合板、樓梯等，其中樓板采用的疊合板約5萬(wàn)m2，在工廠中預(yù)制，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)拼裝完成后，再在預(yù)制板上鋪面層鋼筋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

施工前，對(duì)南苑康城住宅小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層局部2塊尺寸不一致的疊合板制定出2種分板方案(長(zhǎng)度標(biāo)記為L(zhǎng)，寬度標(biāo)記為B，底板編號(hào)定為YSB)。如圖1(a)所示為設(shè)計(jì)方案1，首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)板塊設(shè)計(jì)，其余尺寸設(shè)計(jì)為非標(biāo)準(zhǔn)板。因避免疊合板與梁柱節(jié)點(diǎn)之間的鋼筋碰撞，設(shè)計(jì)成6種尺寸不一致的疊合板底板模板，不僅標(biāo)準(zhǔn)化降低，而且施工方便性差；如圖1(b)所示為方案2，為了滿足運(yùn)輸要求，將各面寬度的疊合板進(jìn)行等分，計(jì)算后的最大跨度一般不超過(guò)3.6 m，因?yàn)樵诙螒?yīng)力方向的跨度中間的彎矩很小，可以考慮在二次應(yīng)力方向上在跨度中間布置板縫。本方案采用2種尺寸的預(yù)制樓板，即考慮配筋的避讓，因?yàn)?塊寬度相同的預(yù)制底板相互旋轉(zhuǎn)，只能使用2種預(yù)制底板模板，減少了模板種類，提高了標(biāo)準(zhǔn)化程度，施工更為方便。

圖1 分板示意圖

該房建工程在推行標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)以下方式：為滿足運(yùn)輸物流需求，根據(jù)適當(dāng)?shù)某叽鐚鍓K長(zhǎng)度方向平均分為n等分。由于側(cè)邊出筋一般會(huì)制約疊合板底板的模板，必須進(jìn)行鋼筋避讓處理，分板設(shè)計(jì)時(shí)必須明確構(gòu)件間旋轉(zhuǎn)和平移因素，盡量選取相同模具。如圖2所示為疊合板預(yù)制底板拼接方式(以點(diǎn)帶面進(jìn)行)。YSB01每塊相互旋轉(zhuǎn)，所使用的模具一致，見(jiàn)圖2(a)；而YSB01和YSB01F構(gòu)件相互對(duì)稱，選擇2個(gè)不同模具[2]，見(jiàn)圖2(b)，另外確保板縫寬度一致。圖2(a)為兩板拼接方式，圖2(b)為三板拼接方式。

圖2 預(yù)制底板拼接方式圖

2.2 疊合板底板生產(chǎn)工藝優(yōu)化

疊合板底板制作如果采用傳統(tǒng)的流水線工藝，通常選用小型可移動(dòng)或者固定的臺(tái)模，在臺(tái)模上支好邊模、將全部鋼筋綁扎好后對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑，接著做好養(yǎng)護(hù)，最后進(jìn)行脫模處理。傳統(tǒng)的流水線工藝不僅施工速度慢、成本高，另外通過(guò)人工在表面進(jìn)行拉毛處理，影響外觀質(zhì)量，此外不利于進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施作，而且在運(yùn)輸和安裝時(shí)容易導(dǎo)致開(kāi)裂[3]。

通過(guò)采用長(zhǎng)線法制備方法，不僅確保疊合板底板剛度大、高質(zhì)量、高效率施工，另外有效降低施工成本，為有效規(guī)避在運(yùn)輸和安裝時(shí)容易導(dǎo)致開(kāi)裂難題，另外鋼筋桁架的縱向鋼筋在進(jìn)行加工、吊裝、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)都能確保有效利用，節(jié)約成本。

長(zhǎng)線法臺(tái)模寬度能夠憑借邊模對(duì)寬度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，只需在臺(tái)模中間增設(shè)隔斷模就能對(duì)任何長(zhǎng)度的疊合板進(jìn)行加工。技術(shù)施工員通過(guò)流水分配，按需操作作業(yè)。采用流水線施工，技術(shù)員需要進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。

采用長(zhǎng)線法生產(chǎn)效率可提高到1.8 m3/人·d，而采用常規(guī)生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)效率為1.5 m3/人·d。如表1所示的數(shù)據(jù)分析，通過(guò)長(zhǎng)線法生產(chǎn)的人均混凝土產(chǎn)量比傳統(tǒng)方法高出0.3 m3/人·天，裝配線超過(guò)單線配置數(shù)量，是一種更經(jīng)濟(jì)的工藝，它可以有效降低人工成本，極大提升生產(chǎn)率。

表1 2種生產(chǎn)方式效率數(shù)據(jù)

2.3 疊合板安裝模架支撐體系的優(yōu)化

疊合板安裝模架支撐體系優(yōu)化之前，立桿、頂托、橫桿、水平龍骨所需的木方等耗材用量大，重復(fù)利用率比較低，極大地增加施工成本。為實(shí)現(xiàn)降本增效，按照“增加組合、減少規(guī)格”的方針對(duì)模架的數(shù)量以及組合方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在確保模架體系穩(wěn)定性計(jì)算滿足規(guī)范要求的前提下，對(duì)某個(gè)區(qū)域選取7.2 m×6.0 m單跨模板系統(tǒng)，分別對(duì)碗扣模板支撐體系3種方案和疊合板獨(dú)立支撐體系方案每天需要的耗材成本等方面，展開(kāi)統(tǒng)計(jì)和研究，見(jiàn)表2。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)方案4采用獨(dú)立支撐體系成本最低。

表2 模架體系優(yōu)化分析表

為避免疊合板板縫出現(xiàn)漏漿，預(yù)制疊合板接縫的具體處理方法為：為避免疊合板拼縫支撐節(jié)點(diǎn)漏漿，把海綿膠條粘貼在板縫底部?jī)蛇叄又?.2 cm的木膠合板兩側(cè)通過(guò)腳手架進(jìn)行固定[4]，如圖4所示；無(wú)支撐節(jié)點(diǎn)板縫選取吊模工藝[5]，如圖5所示。

圖4 拼縫支撐節(jié)點(diǎn)處理示意圖 圖5 拼縫無(wú)支撐節(jié)點(diǎn)處理示意圖

2.4 疊合板管線安裝和構(gòu)件板厚設(shè)計(jì)優(yōu)化

疊合板如果厚度不夠，安裝管線時(shí)，非常容易導(dǎo)致管線之間出現(xiàn)碰撞，為避免碰撞，常常采取增加現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)面層厚度的方式。

疊合板預(yù)制底板設(shè)計(jì)板厚根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求，厚度為6 cm，在進(jìn)行管線的布置過(guò)程中，確保管線保護(hù)層混凝土厚度為15 mm(允許誤差范圍為2 mm)。

為確保疊合板管線及預(yù)留孔的準(zhǔn)確性，基于BIM技術(shù)模型，優(yōu)化管線、電線盒位置設(shè)計(jì)，確定線槽等詳細(xì)布局，遵循規(guī)格型號(hào)少、組合多的方針，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免管道出現(xiàn)交叉碰撞重疊，影響鋼筋桁架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及外觀效果。

當(dāng)多條管道平行布置時(shí)，其間距要求超過(guò)20 mm。管道管線布置時(shí)，盡量避讓鋼筋，在疊合板生產(chǎn)車間加工生產(chǎn)時(shí)，對(duì)管線及電盒位置精準(zhǔn)定位，在疊合板生產(chǎn)車間生產(chǎn)時(shí)，提前預(yù)留電線盒槽，避免后期開(kāi)槽，另外需要進(jìn)行修補(bǔ)，在確保安裝質(zhì)量的同時(shí)，有效控制成本[6]。

一般來(lái)說(shuō)，住宅標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)不同功能區(qū)域需要的疊合板區(qū)不同規(guī)格的板塊，假如異形板有陽(yáng)角，疊合板加厚程度不低于14 cm。借助BIM把疊合板管線建模設(shè)計(jì)優(yōu)化，質(zhì)量驗(yàn)收合格率大大提高，見(jiàn)表3。

表3 疊合板錨固筋碰撞檢測(cè)分析

2.5 疊合板梁柱安裝節(jié)點(diǎn)碰撞優(yōu)化分析

為規(guī)避預(yù)制底板板縫鋼筋與梁柱安裝節(jié)點(diǎn)相互碰撞，通過(guò)BIM技術(shù)，建立了疊合板構(gòu)件的BIM模型，如圖6所示，梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)件錨筋碰撞模型，如圖7所示。

圖6 疊合板BIM模型 圖7 梁柱節(jié)點(diǎn)碰撞

通過(guò)錨固筋倒槎方式安裝疊合板，安裝示意圖見(jiàn)圖8，端接鋼筋沿板端錯(cuò)開(kāi)，如圖9所示，長(zhǎng)度L1錨入支架端后的附加鋼筋大于10d(d為鋼筋直徑)[7]。

圖8 錨固筋倒槎安裝示意圖 圖9 錨固筋倒槎安裝模型

疊合板板面搭接長(zhǎng)度L2大于150 mm，特別是錨固筋至少為350 mm[8，9]。借助BIM技術(shù)，疊合板錨固筋與梁支座鋼筋成功避免碰撞，優(yōu)化率100%，見(jiàn)表3。錨固筋、附加筋布置圖分別如圖10、圖11所示。

圖10 錨固筋做法示意圖 圖11 附加筋做法示意圖

2.6 優(yōu)化效益分析

采用平面和立面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和模塊，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化，每棟建筑的預(yù)應(yīng)力疊合板等所有標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件都具有通用性。通過(guò)優(yōu)化，驗(yàn)收合格率大幅度提升。根據(jù)組件拆分清單在工廠加工成型層板，可以顯著提高材料的利用率。另外極大降低了養(yǎng)護(hù)過(guò)程的用水量和濕作業(yè)任務(wù)量，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)水。

通過(guò)優(yōu)化，每層樓至少能夠縮短施工時(shí)間6 h，工效極大提高，成本極大降低。本項(xiàng)目35棟樓，平均11層，施工層數(shù)一共是385層，每層需模板工18名，依據(jù)日平均工資400元計(jì)算(日8 h工作制)，則節(jié)省人工費(fèi)2 079 000元。

結(jié)語(yǔ)

目前，雖然房建領(lǐng)域預(yù)制疊合板的應(yīng)用比較普遍，技術(shù)也比較成熟，但從工程造價(jià)和施工效率方面仍有一些方面有待提高。本文重點(diǎn)研究了預(yù)制疊合板設(shè)計(jì)建造安裝過(guò)程中的影響施工效率和成本質(zhì)量問(wèn)題，結(jié)合濰坊市南苑康城住宅小區(qū)工程項(xiàng)目，強(qiáng)化了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、高效管理與協(xié)同化、集成化，對(duì)疊合板如何科學(xué)分板、設(shè)計(jì)合理尺寸、提高生產(chǎn)和加工工效、合理搭設(shè)模架體系、避免疊合板與梁柱節(jié)點(diǎn)之間的鋼筋碰撞、疊合板管線布置等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，不僅方便了施工，提高了安裝效率，使建筑易于建造，功能達(dá)到預(yù)定要求，而且降低了施工成本。