基于PC構(gòu)件的裝配式建筑施工技術(shù)探究

張建明

(中鐵城建集團(tuán)北京工程有限公司，北京 100024)

混凝土預(yù)制件（PC構(gòu)件）是當(dāng)前裝配式建筑工程應(yīng)用最廣泛的構(gòu)件類(lèi)型。既往較長(zhǎng)一段時(shí)間受制于相應(yīng)的工程技術(shù)，裝配式建筑工程在工程質(zhì)量和建設(shè)效率方面均存在一定問(wèn)題，而隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，不論是相應(yīng)預(yù)制件的加工制造工藝還是裝配施工水平都得以快速提升，目前，采用PC構(gòu)件的裝配式建筑工程已經(jīng)成為建筑工程的重要形式，由于主要結(jié)構(gòu)采用工廠加工直接運(yùn)輸?shù)轿坏男问?，因此該?lèi)型建筑工程具有更高的建設(shè)效率，這在很大程度上滿(mǎn)足了當(dāng)前建筑工程較短的工期要求。PC構(gòu)件裝配式建筑工程在建設(shè)過(guò)程中必須以更高的施工技術(shù)來(lái)保障建設(shè)質(zhì)量，因此在該類(lèi)型建筑工程不斷增多的過(guò)程中應(yīng)進(jìn)一步深入研究相應(yīng)的施工技術(shù)，最大限度提高工程建設(shè)質(zhì)量。

1 采用PC構(gòu)件的裝配式建筑施工優(yōu)勢(shì)分析

1.1 施工周期短

傳統(tǒng)建筑工程在施工過(guò)程中需要進(jìn)行大量的模型澆筑工作，這一過(guò)程耗時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，整體計(jì)算可知混凝土澆筑工作所占時(shí)長(zhǎng)往往超過(guò)建筑工程全工期的25%，而在使用PC構(gòu)件采取裝配式建設(shè)形式的情況下，現(xiàn)澆建筑工程建設(shè)中的鋼筋工程、現(xiàn)澆混凝土工程、模板工程、手腳架工程等都無(wú)需進(jìn)行，PC構(gòu)件采取工程制作直接運(yùn)輸?shù)轿坏男问剑┕み^(guò)程中根據(jù)構(gòu)件類(lèi)型直接進(jìn)行相應(yīng)的吊裝連接工作即可完成該部位的施工任務(wù)。根據(jù)當(dāng)前PC裝配式建筑工程的實(shí)際建設(shè)情況來(lái)看，高層裝配式建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工整體工期可縮短20%～30%左右，以某裝配式建筑工程為例，該工程為18層民用住宅（含地下1層），建筑設(shè)計(jì)高度為53.25m，采取PC裝配式模式施工，該工程嚴(yán)格按照合同工期竣工，全部工期為9個(gè)月，而對(duì)比同工程量現(xiàn)澆施工形式的建筑工程，其施工周期普遍在12～14個(gè)月左右，由此可知PC裝配式建筑工程可縮短20%～25%左右的工期，一些專(zhuān)業(yè)技術(shù)過(guò)硬，長(zhǎng)時(shí)間從事裝配式建筑工程的施工隊(duì)伍可進(jìn)一步縮短施工周期。

1.2 更符合綠色施工要求

傳統(tǒng)建筑工程在施工過(guò)程中由于現(xiàn)場(chǎng)施工內(nèi)容相對(duì)較多，因此產(chǎn)生較大的環(huán)境污染，這其中包含揚(yáng)塵污染、聲污染、光污染、水污染等，而PC裝配式建筑工程采取“搭積木”式的施工形式，大規(guī)模使用預(yù)制件在很大程度上減少了現(xiàn)場(chǎng)施工內(nèi)容，規(guī)避了現(xiàn)澆作業(yè)中的種種污染，因此PC裝配式建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵控制更好，聲污染、光污染以及水污染更小。另外，傳統(tǒng)建筑工程施工過(guò)程中各種建筑材料使用量相對(duì)較大，各個(gè)工序下均有一定的施工材料浪費(fèi)，這不僅在一定程度上增加了工程成本而且也造成了較為嚴(yán)重的建筑垃圾污染，而裝配式建筑大量使用PC構(gòu)件，在較高的生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)加持下，其在加工制造階段的原材料利用率較高，而運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后得益于更少的施工工序其產(chǎn)生的建筑垃圾也相對(duì)更少，這樣的建設(shè)施工形式很好的滿(mǎn)足了綠色施工要求。

1.3 提高施工安全性

傳統(tǒng)建筑工程在建設(shè)過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)施工內(nèi)容繁多，且多數(shù)工序需要人工完成，這其中涉及大量具有一定危險(xiǎn)性的施工內(nèi)容，施工人員在作業(yè)過(guò)程中面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。PC裝配式建筑工程在建設(shè)過(guò)程中機(jī)械化水平更高，PC構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后采用起重機(jī)吊運(yùn)以及吊機(jī)吊裝的形式將預(yù)制件運(yùn)至相應(yīng)位置，而且預(yù)制件的完工度相對(duì)較高，連接過(guò)程中所需的施工內(nèi)容及作業(yè)量相對(duì)較少，這在很大程度上減少了施工人員的工作量，更好的保障了施工人員的安全。這里需要重點(diǎn)分析PC裝配式工程在減少施工人員高空作業(yè)時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)建筑工程施工人員在現(xiàn)澆施工中需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行高空作業(yè)，相當(dāng)一部分施工安全事故也發(fā)生于這一階段，而PC裝配式建筑工程無(wú)需進(jìn)行大范圍的現(xiàn)澆作業(yè)，在預(yù)制件運(yùn)抵相應(yīng)位置后，只需要進(jìn)行較少的濕作業(yè)及焊接作業(yè)即可完成連接固定工作，這大大減少了施工人員高空作業(yè)時(shí)間，在很大程度上提升了施工的安全性。

2 PC構(gòu)件施工技術(shù)研究

2.1 PC構(gòu)件吊裝

吊裝工作是PC裝配式建筑工程施工的重要步驟，將PC構(gòu)件吊運(yùn)至預(yù)定位置是完成后續(xù)施工作業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)。不同PC構(gòu)件其規(guī)格參數(shù)有較大差異，其吊裝方案也不相同，吊裝過(guò)程中不僅要考慮構(gòu)件質(zhì)量，而且也需要考慮構(gòu)件的形態(tài)特點(diǎn)，由于各構(gòu)件均有既定的吊裝點(diǎn)，因此構(gòu)件吊裝工作重點(diǎn)在于起重設(shè)備的選擇以及吊裝檢查工作。以某工程A為例，其PC構(gòu)件主要包括疊合梁、疊合板、隔墻板、外墻板、內(nèi)墻板、樓體等，疊合梁長(zhǎng)度在1.63～5.08m之間，高在0.33～0.38m之間，厚度均為200mm，重量在0.35～4.75t之間。隔墻板長(zhǎng)度在0.58～3.78m之間，高均為2.79m，厚度在100～300mm之間，重量在0.4～2.17t之間。該工程單個(gè)PC構(gòu)件最大重量為4.75t，其余各PC構(gòu)件同樣存在較大的規(guī)格參數(shù)差異，根據(jù)具體吊裝需求，該工程需要選擇30m吊臂塔吊，該塔吊在吊臂最大作業(yè)距離處能夠起吊6t重物，符合本工程要求。在吊裝過(guò)程中必須檢查吊具是否鎖緊，明確當(dāng)前起吊點(diǎn)與吊繩保持垂直。先將構(gòu)件起吊至距離地面0.5m的位置，懸停檢查當(dāng)前各位置的固定情況，確保其符合安全要求的基礎(chǔ)上完成起吊工作并將PC構(gòu)件吊運(yùn)至安裝位置上方。

2.2 PC構(gòu)件調(diào)整固定

吊裝PC構(gòu)件至預(yù)定位置后，在安裝連接前必須先進(jìn)行PC構(gòu)件的調(diào)整、支撐和固定工作，確保PC構(gòu)件在實(shí)際受力后不出現(xiàn)歪斜問(wèn)題。一般來(lái)講，PC構(gòu)件在吊運(yùn)至目標(biāo)位置附近時(shí)需要進(jìn)行近距離懸停調(diào)整，其主要目的在于使構(gòu)件進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)預(yù)定位置。這一過(guò)程中不僅需要保障構(gòu)件的水平度與垂直度，同時(shí)也需要結(jié)合相關(guān)構(gòu)件的具體安裝要求，使用相應(yīng)的支撐工具來(lái)調(diào)整構(gòu)件位置。斜支撐是PC構(gòu)件調(diào)整及臨時(shí)固定最常用的工具。以A工程為例，在外墻板支撐固定過(guò)程中，首先需要結(jié)合標(biāo)高對(duì)橫縫進(jìn)行調(diào)整，保障外墻板連接后橫縫保持水平且豎縫垂直。后續(xù)檢查外墻板的垂直度，初始位置外墻板與水平方向不垂直，此時(shí)通過(guò)調(diào)整旋轉(zhuǎn)斜支撐保障外墻板的垂直度，這一過(guò)程中注意同步調(diào)整所有旋轉(zhuǎn)斜支撐，避免出現(xiàn)受力差異，注意絲桿旋出長(zhǎng)度，按照要求500mm支撐桿其絲桿旋出長(zhǎng)度應(yīng)在300mm以?xún)?nèi)。后續(xù)使用斜支撐進(jìn)行固定，根據(jù)固定要求，在外墻板固定過(guò)程中不同規(guī)格的外墻板所用斜支撐數(shù)量不同，4m<外墻板<6m的應(yīng)用3個(gè)斜支撐，對(duì)于長(zhǎng)度大于6m的外墻板，應(yīng)采用4個(gè)或更多斜支撐。

2.3 PC構(gòu)件連接

PC構(gòu)件的連接方式相對(duì)較多，不同工程根據(jù)其使用的構(gòu)件以及該位置的應(yīng)力狀態(tài)采取不同的連接方式，按照連接形式可分為濕連接和干連接兩類(lèi)，其中濕連接是主要連接形式，濕連接包括鋼筋套筒灌漿連接、漿錨連接、澆筑混凝土連接等，濕連接施工技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，且構(gòu)件結(jié)合后穩(wěn)固度相對(duì)較高，但其施工工序較多，施工周期也相對(duì)較長(zhǎng)。而干連接主要是焊接連接和螺栓連接，其施工效率相對(duì)較高，但其對(duì)施工精度有較高要求，因此施工難度也相對(duì)更大。鋼筋套筒灌漿連接即通過(guò)PC構(gòu)件中的套筒來(lái)插入鋼筋并進(jìn)行混凝土灌注來(lái)完成的連接形式，根據(jù)兩端采用的連接方式又分為全灌漿套筒和半灌漿套筒，全灌漿套筒即兩端全部采用混凝土灌漿連接，半灌漿套筒一端采用混凝土灌漿而另一端采用其他連接方式，這種連接形式其另一端多為干連接，以螺紋連接最為常見(jiàn)。A工程中疊合梁縱向鋼筋連接即采用全灌漿套筒的形式進(jìn)行連接，按照工程要求，疊合梁鋼筋套筒灌漿連接時(shí)其套筒外側(cè)混凝土灌注層厚度應(yīng)大于15mm，且套筒之間的間距應(yīng)大于25mm。除此之外漿錨鏈接以及澆筑混凝土連接在PC構(gòu)件連接中應(yīng)用也比較廣泛，漿錨連接主要是通過(guò)鋼筋錯(cuò)合加混凝土灌注的形式實(shí)現(xiàn)構(gòu)件與建筑主體的連接，在構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中需要預(yù)埋金屬管來(lái)保障構(gòu)件連接強(qiáng)度，而且根據(jù)實(shí)際要求，當(dāng)鋼筋直徑大于20mm或整體建筑高度大于12m時(shí)主承力結(jié)構(gòu)不能選擇漿錨連接的形式。澆筑混凝土連接是PC構(gòu)件連接中相鄰接觸面的一種連接方式，在進(jìn)行澆筑混凝土連接時(shí)需要注意做好接觸面的清理工作，保持接觸面的清潔能夠保障混凝土澆筑后的連接強(qiáng)度，有助于提升整體施工質(zhì)量。

2.4 PC構(gòu)件澆筑養(yǎng)護(hù)

濕連接是當(dāng)前PC構(gòu)件最常用的連接方式，在混凝土澆筑后為保障工程整體施工質(zhì)量必須對(duì)PC構(gòu)件的連接情況進(jìn)行檢查并按時(shí)完成相應(yīng)的混凝土養(yǎng)護(hù)工作。完善的澆筑養(yǎng)護(hù)工作不僅能夠預(yù)防混凝土開(kāi)裂，同時(shí)也能有效增強(qiáng)混凝土構(gòu)件連接部位的連接強(qiáng)度，這些都能顯著提升工程整體建設(shè)質(zhì)量。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中不同PC構(gòu)件根據(jù)其連接方式的不同應(yīng)采取不同的養(yǎng)護(hù)形式，混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需要注意必須在混凝土完全凝結(jié)干燥后開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，在噴灑養(yǎng)護(hù)前需要檢查混凝土連接部位是否存在開(kāi)裂后結(jié)構(gòu)部位外露等問(wèn)題，如存在問(wèn)題應(yīng)先消除問(wèn)題。一般情況下PC構(gòu)件養(yǎng)護(hù)周期為21d，具體時(shí)間可根據(jù)混凝土中使用的材料參數(shù)以及澆筑范圍等進(jìn)行調(diào)整。PC構(gòu)件多采用濕連接方式，因此多數(shù)PC構(gòu)件在連接過(guò)程中使用混凝土，做好澆筑養(yǎng)護(hù)工作能夠進(jìn)一步提升混凝土連接強(qiáng)度，預(yù)防連接部位混凝土開(kāi)裂，保障工程施工質(zhì)量。

3 主要部位PC構(gòu)件安裝技術(shù)

3.1 疊合陽(yáng)臺(tái)板安裝技術(shù)

在疊合板中疊合陽(yáng)臺(tái)板屬于典型的異形構(gòu)件，其安裝技術(shù)對(duì)于此類(lèi)異形構(gòu)件的安裝技術(shù)具有一定代表意義。以A工程的某疊合陽(yáng)臺(tái)板為例，該構(gòu)件長(zhǎng)*高*厚參數(shù)為：3.75m*1.25m*0.75m，重量為1.9t，由于疊合陽(yáng)臺(tái)板為異形構(gòu)件因此該構(gòu)件安裝難度相對(duì)較大。結(jié)合構(gòu)件具體參數(shù)，在吊裝過(guò)程中選擇預(yù)制件預(yù)留的4個(gè)吊環(huán)作為掛鉤位置。在吊裝過(guò)程中先將構(gòu)件吊離地面50cm，懸停檢查固定鎖緊情況，確認(rèn)無(wú)誤后繼續(xù)吊運(yùn)。吊運(yùn)至預(yù)定位置后先對(duì)構(gòu)件水平及垂直方向進(jìn)行微調(diào)，采用掉線(xiàn)檢查的方式進(jìn)行。而后對(duì)標(biāo)高及軸線(xiàn)位置進(jìn)行校正，這一過(guò)程中需要用到U形托、水準(zhǔn)儀以及鋼尺，標(biāo)高以及軸線(xiàn)位置最大誤差不超過(guò)5mm。固定過(guò)程中需要使用螺栓來(lái)保障構(gòu)件的穩(wěn)固性，疊合陽(yáng)臺(tái)板采用半灌漿套筒連接，在灌漿前和灌漿后需要保障支架的承力能力，灌漿完成后12h檢查混凝土強(qiáng)度，當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除支架并進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

3.2 墻板安裝技術(shù)

墻板吊裝安裝過(guò)程中需要注意吊裝位置，由于墻板整體體積相對(duì)較大，因此在吊裝過(guò)程中不同吊環(huán)受力后對(duì)墻板整體產(chǎn)生的應(yīng)力作用對(duì)墻板造成較大影響，需要注意的是在墻板吊運(yùn)過(guò)程中各個(gè)吊環(huán)不能直接承受垂直作用力，避免對(duì)吊裝的墻板產(chǎn)生較大的向心作用力。在整個(gè)墻板安裝作業(yè)過(guò)程中首先應(yīng)進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn)工作，完成標(biāo)高測(cè)量并對(duì)軸線(xiàn)位置進(jìn)行確認(rèn)。后續(xù)做好限位件的安裝工作，保障構(gòu)件吊裝到位后進(jìn)入正確位置。注意吊裝過(guò)程中分析吊環(huán)位置、吊環(huán)數(shù)量以及樓板吊裝受力情況，對(duì)于吊環(huán)數(shù)量較多或吊裝鋼纜與構(gòu)件夾角小于45°的需要采取鋼梁吊裝的方式。起吊后同樣懸停至離地50cm位置進(jìn)行檢查，吊運(yùn)至預(yù)定位置后緩降到位，保障預(yù)留孔位與鋼筋妥善結(jié)合，完成螺栓緊固后按照具體連接類(lèi)型進(jìn)行焊接和灌漿連接。

3.3 樓梯安裝技術(shù)

預(yù)制樓梯安裝過(guò)程中主要包括如下幾個(gè)步驟：測(cè)量放線(xiàn)、支撐、踏步板安裝、焊接、現(xiàn)澆休息臺(tái)。測(cè)量放線(xiàn)和支撐同其他PC構(gòu)件，踏步板安裝包括吊裝和水泥砂漿填縫連接，吊裝過(guò)程中選擇預(yù)制件自帶吊環(huán)，采取對(duì)稱(chēng)承力的方式起吊，緩降至預(yù)定位置后保障踏步板連接面與樓體主結(jié)構(gòu)水平，做好連接面清潔工作并在連接面澆水，做好支座連接后在平面上覆蓋混凝土，混凝土層厚度控制在30～50mm。保障踏步板與樓體水平固定后進(jìn)行鋼筋焊接連接，焊接工藝遵照國(guó)家焊縫工藝標(biāo)準(zhǔn)。休息平臺(tái)采用現(xiàn)澆施工的方式，使用C20混凝土直接在施工位置進(jìn)行模具內(nèi)澆筑振搗。完成整體混凝土施工后對(duì)樓梯構(gòu)件連接處及休息平臺(tái)處的混凝土工程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 裝配式建筑工程PC構(gòu)件質(zhì)量管理

4.1 保障構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)

對(duì)于PC構(gòu)件裝配式建筑工程而言，PC構(gòu)件對(duì)于建筑工程質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，而PC構(gòu)件在廠家進(jìn)行生產(chǎn)，因此，想要保障此類(lèi)建筑工程的整體質(zhì)量就必須保障構(gòu)件在廠家以標(biāo)準(zhǔn)化體系進(jìn)行生產(chǎn)。建設(shè)方在向預(yù)制件生產(chǎn)廠家遞交清單時(shí)必須結(jié)合工程設(shè)計(jì)明確所有預(yù)制件的具體參數(shù)以及特殊要求，除基礎(chǔ)尺寸外，根據(jù)廠家生產(chǎn)技術(shù)可提供BIM三維模型，展示所需構(gòu)件的具體形狀、內(nèi)部鋼筋混凝土要求以及與樓體連接的形式，確保構(gòu)件生產(chǎn)廠家能夠深入了解構(gòu)件信息。另外，在生產(chǎn)過(guò)程中，廠家必須采取系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝，目前絕大多數(shù)PC構(gòu)件生產(chǎn)廠家采用全自動(dòng)構(gòu)件澆筑生產(chǎn)體系，由計(jì)算機(jī)對(duì)構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確控制，建設(shè)單位也盡量選擇規(guī)模較大且行業(yè)信譽(yù)度較高的構(gòu)件生產(chǎn)廠家供貨。

4.2 嚴(yán)格進(jìn)行構(gòu)件質(zhì)量查驗(yàn)

PC構(gòu)件在出場(chǎng)前應(yīng)由廠家質(zhì)檢人員進(jìn)行出廠檢查，按照PC構(gòu)件核驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品情況進(jìn)行分析，尤其注意構(gòu)件在生產(chǎn)線(xiàn)上流轉(zhuǎn)時(shí)是否出現(xiàn)了影響具體性能或參數(shù)的磨損，保障所有出場(chǎng)產(chǎn)品均為合格產(chǎn)品。PC構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中也可能因種種原因出現(xiàn)問(wèn)題，因此PC構(gòu)件運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后工程管理人員應(yīng)派出具有專(zhuān)業(yè)資質(zhì)的技術(shù)員對(duì)構(gòu)件進(jìn)行入場(chǎng)前的檢查，這一過(guò)程中不僅要檢查構(gòu)件外觀是否有開(kāi)裂損壞等問(wèn)題，還應(yīng)針對(duì)產(chǎn)品具體參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的抽樣檢查。最后，在PC構(gòu)件實(shí)際安裝前，應(yīng)進(jìn)行最后一次構(gòu)件質(zhì)量查驗(yàn)，再次核查構(gòu)件的各項(xiàng)參數(shù)，確保合格的構(gòu)件應(yīng)用于工程之中。

5 結(jié)語(yǔ)

PC構(gòu)件裝配式建筑工程作為當(dāng)前高效化建筑工程建設(shè)的優(yōu)選模式，其整體施工質(zhì)量備受關(guān)注。隨著我國(guó)建筑工程技術(shù)及構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，PC構(gòu)件裝配式建筑工程的建設(shè)水平也得到顯著提升。本文針對(duì)該類(lèi)型建筑工程的優(yōu)勢(shì)以及具體施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能在一定程度上促進(jìn)此類(lèi)建筑工程技術(shù)的發(fā)展。