裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

顧林華

（中鐵建工集團(tuán)有限公司，北京 100160）

1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)越性

1.1 整體性能優(yōu)良

相比于早期建筑的混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能均得到一定幅度的提升，包括抗震性能、耗能性能、局部抗壓強(qiáng)度、變形恢復(fù)能力等，在使用期間受到自身老化、外力碰撞等因素影響，或是出現(xiàn)地震等不可抗力時(shí)，裝配式建筑結(jié)構(gòu)的受損程度較為輕微，不易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌、大面積開裂等質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)，得益于新型保溫材料的大量使用，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)還有著極為優(yōu)異的保溫隔熱和密封性能，室外環(huán)境溫度不會(huì)對(duì)室內(nèi)溫度造成影響影響，在使用期間取得“冬暖夏涼”的效果，營(yíng)造更為舒適、健康的建筑空間環(huán)境[1]。

1.2 縮短工期

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，提前將混凝土結(jié)構(gòu)拆分為若干PC 構(gòu)件，制定PC 構(gòu)件設(shè)計(jì)方案，明確配筋率、長(zhǎng)度尺寸、厚度、造型等參數(shù)，將設(shè)計(jì)方案提交至工廠，采取工業(yè)化方式在車間內(nèi)批量化生產(chǎn)PC 構(gòu)件，再將PC 構(gòu)件運(yùn)輸至工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。如此，施工人員僅需開展構(gòu)件堆放、吊裝、拼裝、現(xiàn)場(chǎng)連接等數(shù)道工序，以及少量的混凝土現(xiàn)澆等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，即可完成裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工。同時(shí)，還可以在現(xiàn)場(chǎng)同步開展多道工序作業(yè)，如同步開展飄窗安裝和外墻安裝作業(yè)，或是同步開展結(jié)構(gòu)裝飾層與保溫層作業(yè)，這是傳統(tǒng)建造方式所無(wú)法做到的，將進(jìn)一步縮短工期時(shí)間。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工關(guān)鍵技術(shù)及操作要點(diǎn)

2.1 預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)

預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)，依次開展數(shù)控劃線、邊模放置、脫模劑噴涂、鋼筋置放、混凝土布料振搗、刮平抹光、拉毛養(yǎng)護(hù)與模板拆除作業(yè)，重點(diǎn)控制模具放置、預(yù)埋件和鋼筋安放、混凝土布料振搗、養(yǎng)護(hù)脫模幾道步驟。其中，在模具放置步驟，提前對(duì)所使用模具的規(guī)格尺寸進(jìn)行檢查，要求模具的長(zhǎng)、高、對(duì)角線長(zhǎng)度等尺寸的誤差值不超過(guò)2mm，并對(duì)模具安裝位置、垂直度和水準(zhǔn)度進(jìn)行檢查，確定無(wú)誤后，再進(jìn)入下道工序。在預(yù)埋件和鋼筋安放步驟，按照?qǐng)D紙準(zhǔn)確測(cè)量預(yù)埋件位置，使用定位架或是螺栓等配件進(jìn)行糾偏調(diào)整，確定后放置預(yù)埋件和鋼筋并進(jìn)行固定處理，如果混凝土構(gòu)件和預(yù)埋件的線膨脹系數(shù)存在明顯差值，需要優(yōu)先在可承受較大荷載部位放置預(yù)埋件，避免在后續(xù)形成過(guò)大溫度應(yīng)力。在混凝土布料振搗步驟，綜合分析構(gòu)件造型尺寸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝要求等因素，選擇恰當(dāng)?shù)幕炷翝仓问?，常見形式包括橫向澆筑、平躺澆筑以及豎向澆筑，保持振搗棒與模板、預(yù)埋件的安全間距，通過(guò)傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)布料振搗情況。而在脫模養(yǎng)護(hù)步驟，在布料振搗完畢后，將模具以及PC 構(gòu)件放置在高溫蒸汽環(huán)境當(dāng)中，將溫度控制在45~55℃，靜置2h 后完成預(yù)養(yǎng)護(hù)作業(yè)，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，始終維持混凝土構(gòu)件表面濕潤(rùn)狀態(tài)，在到達(dá)養(yǎng)護(hù)時(shí)間、試件強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，拆除模具，檢查混凝土表面觀感質(zhì)量，對(duì)缺陷破損部位進(jìn)行修補(bǔ)處理[2]。

2.2 預(yù)制構(gòu)件吊裝技術(shù)

在預(yù)制構(gòu)件吊裝環(huán)節(jié)，施工人員按照設(shè)計(jì)圖紙、方案內(nèi)容及相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)所吊裝PC 構(gòu)件的抗裂強(qiáng)度、邊緣部位混凝土壓應(yīng)力等參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，在其基礎(chǔ)上制定吊裝方案，合理選擇吊點(diǎn)位置、數(shù)量及吊裝方式。例如，從吊點(diǎn)布置角度來(lái)看，對(duì)于受彎構(gòu)件，優(yōu)先在彎矩相對(duì)最小部位設(shè)定吊點(diǎn)，可采取四點(diǎn)起吊或是雙點(diǎn)起吊方法，對(duì)于小體型PC 構(gòu)件，采取單點(diǎn)起吊方法即可。而從吊裝方式角度來(lái)看，主要方式包括翻轉(zhuǎn)、平吊以及直吊3 種，平吊方式最為常見，適用于墻板、柱等構(gòu)件[3]。隨后，開展試吊作業(yè)，按照預(yù)定吊裝方案，將PC 構(gòu)件起吊至地面上方0.5m 處，觀察構(gòu)件是否存在傾斜失穩(wěn)、過(guò)幅晃動(dòng)、脫落、開裂等問(wèn)題，根據(jù)試吊情況來(lái)調(diào)整吊裝方案內(nèi)容。最后，嚴(yán)格控制吊裝過(guò)程，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況規(guī)劃吊裝線路，清理沿線障礙物與遮擋物，重點(diǎn)控制吊裝速度，保持勻速狀態(tài)。

此外，不同種類PC 構(gòu)件的吊裝方法存在差別，要求施工人員全面掌握各類構(gòu)件的吊裝操作要點(diǎn)。例如，在起吊預(yù)制墻板時(shí)，提前清理墻體基礎(chǔ)面上的灰塵污漬，按照?qǐng)D紙測(cè)放外墻定位線與安裝控制線，在頂部安裝插筋鋼板定位器，對(duì)外露鋼筋的外露長(zhǎng)度、中心處位置偏差、頂點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量校正，要求外露長(zhǎng)度偏差不得超過(guò)15mm。隨后，在起吊點(diǎn)設(shè)置吊環(huán)，在吊環(huán)內(nèi)穿過(guò)鋼絲繩，將預(yù)制墻板起吊至地面上方0.5m 處，確定無(wú)誤后保持勻速狀態(tài)起吊，直至起吊至臨近樓面0.5m處，由施工人員受扶墻板進(jìn)行降落引導(dǎo)，保持墻底鋼筋套筒和樓面層預(yù)留鋼筋的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，緩慢將墻板下放[4]。

2.3 預(yù)制構(gòu)件安裝技術(shù)

2.3.1 預(yù)制柱

在預(yù)制柱安裝環(huán)節(jié)，一般情況下，采取連接預(yù)制柱和預(yù)留伸出鋼筋、現(xiàn)澆混凝土加以覆蓋的安裝方法，以此來(lái)改善結(jié)構(gòu)整體性與提高連接強(qiáng)度，但需要重點(diǎn)控制垂直度調(diào)整、剪力鍵設(shè)置、縱筋連接、混凝土后澆步驟的施工質(zhì)量。其中，在垂直度調(diào)整步驟，施工人員在預(yù)制柱端部放置型鋼連接件，在承臺(tái)和預(yù)制柱間隔部位放置螺栓組件，由型鋼連接件改善連接效果，由螺栓組件來(lái)調(diào)節(jié)預(yù)制柱垂直度。在剪力鍵設(shè)置步驟，在預(yù)制柱底部設(shè)置采取相互嵌套構(gòu)造形式的剪力鍵，將端部?jī)A角控制在30°以內(nèi)，將高度控制在30mm 內(nèi)，起到強(qiáng)化構(gòu)件抗剪能力的作用。在縱筋連接步驟，可采取焊接連接或是機(jī)械連接方式，以焊接方式為例，提前清理縱筋表面灰塵污漬和殘留銹跡，參照?qǐng)D紙核對(duì)預(yù)留孔位置、縱筋數(shù)量，確定無(wú)誤后，開展焊接作業(yè)，在焊后檢查焊縫質(zhì)量，對(duì)夾渣、氣孔等缺陷部位進(jìn)行補(bǔ)焊處理。而在混凝土后澆步驟，一般情況下，采取套筒灌漿方式即可，在縱筋連接后，對(duì)接縫部位界面進(jìn)行鑿毛處理，開展混凝土澆筑、振搗作業(yè)，在表面無(wú)氣泡持續(xù)冒出后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.3.2 預(yù)制梁

依次開展梁身柱身彈線、接口表面處理、預(yù)制梁吊裝固定、梁體校正、永久固定作業(yè)。一方面，為預(yù)防梁體開裂問(wèn)題出現(xiàn)，需要額外使用型鋼進(jìn)行輔助連接，以及改善構(gòu)件受力性能。另一方面，在構(gòu)件兩端布設(shè)鋼筋鋼板來(lái)改善受剪受彎性能，對(duì)大跨度預(yù)制梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理，以及在預(yù)留后澆部位現(xiàn)澆混凝土。

2.3.3 預(yù)制板

提前按照?qǐng)D紙對(duì)預(yù)制板構(gòu)件的編號(hào)、類型與規(guī)格尺寸進(jìn)行核對(duì)，考慮到多數(shù)預(yù)制板厚度較薄，在承受集中荷載時(shí)有可能出現(xiàn)變形破損問(wèn)題，施工人員應(yīng)在承重墻表面鋪設(shè)厚度在15mm 左右的砂漿層，用于減小構(gòu)件在吊裝、安裝期間實(shí)際承受的拉應(yīng)力。隨后，待預(yù)制板吊裝就位時(shí)，在指定部位放置附加鋼筋和埋設(shè)水電管線，對(duì)預(yù)制板采取水平連接方式進(jìn)行連接，現(xiàn)澆混凝土。最后，如果在預(yù)制板連接期間在接縫部位出現(xiàn)開裂問(wèn)題，可以采取使用大尺寸預(yù)制板重新安裝、增大預(yù)制板接觸面積、使用鍵槽形式取代垂直板邊緣的處理措施[5]。

2.3.4 預(yù)制墻體

依次開展插筋調(diào)整、構(gòu)件起吊就位、斜支撐安裝和墻板精調(diào)作業(yè)。其中，在插筋調(diào)整步驟，為改善構(gòu)件連接效果，在下層混凝土現(xiàn)澆前，施工人員使用限位框?qū)Σ褰罴右韵尬惶幚?，?duì)位置偏差超標(biāo)的插筋加以矯正處理，如果在混凝土澆筑后仍舊存在插筋偏位問(wèn)題，可選擇開鑿混凝土、調(diào)整插筋與補(bǔ)澆混凝土。在斜支撐安裝步驟，提前在預(yù)制墻安裝面設(shè)置斜支撐，一般情況下，在各處安裝面設(shè)置3 個(gè)及以上斜支撐，將斜支撐和水平向夾角控制在60°以內(nèi)。

2.3.5 預(yù)制樓梯

在預(yù)制樓梯安裝環(huán)節(jié)，依次開展構(gòu)件吊裝就位、鋼筋對(duì)位、樓梯精調(diào)、節(jié)點(diǎn)連接預(yù)留洞口填充作業(yè)，重點(diǎn)控制節(jié)點(diǎn)連接步驟。一般情況下，常用連接方式包括焊接連接、現(xiàn)澆連接兩種，在采取螺栓連接方式時(shí)，可以更好的控制殘余應(yīng)力，但會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能造成一定程度的影響，適用于抗震要求寬泛的裝配式建筑，要求施工人員在焊后檢查是否存在質(zhì)量缺陷或是焊縫脆性破壞問(wèn)題，采取相應(yīng)處理措施。而在采取現(xiàn)澆連接方式時(shí)，優(yōu)先使用補(bǔ)償收縮混凝土，要求節(jié)點(diǎn)處混凝土強(qiáng)度稍高于構(gòu)件混凝土強(qiáng)度。

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的典型問(wèn)題及應(yīng)用策略

3.1 工藝過(guò)程控制

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，施工質(zhì)量將受到機(jī)具設(shè)備、材料性能、人為操作等多方面因素影響。因此，要求施工人員嚴(yán)格把控工藝過(guò)程，了解主要的質(zhì)量影響因素，著手解決已出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。例如，在墻體連接環(huán)節(jié)，連接效果主要受到墻板轉(zhuǎn)換層鋼筋定位控制、灌漿飽滿性、夾心保溫外墻板封倉(cāng)工藝三項(xiàng)因素影響，如果存在現(xiàn)澆層鋼筋外露長(zhǎng)度不達(dá)標(biāo)、封倉(cāng)環(huán)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)氣溫低于5℃且未使用低溫封倉(cāng)砂漿、封倉(cāng)珍珠棉表面平整度不達(dá)標(biāo)、使用不飽滿砂漿等情況，將由此引發(fā)預(yù)制墻板錯(cuò)位、夾心墻板漏空、局部漏漿或出漿口全部出漿等一系列問(wèn)題出現(xiàn)，無(wú)法取得預(yù)期的結(jié)構(gòu)連接效果。針對(duì)這類問(wèn)題，需要提前對(duì)鋼筋外露長(zhǎng)度進(jìn)行檢查并采取保護(hù)措施，及時(shí)校正偏位鋼筋與彎折傾斜鋼筋，在現(xiàn)場(chǎng)氣溫低于5℃和高于5℃時(shí)分別使用低溫封倉(cāng)砂漿與常溫封倉(cāng)砂漿，全面檢查封倉(cāng)砂漿的抗壓強(qiáng)度與擴(kuò)展度，對(duì)表面平整度的封倉(cāng)珍珠棉進(jìn)行加厚處理，在砂漿攪拌后與使用前重復(fù)檢查砂漿流動(dòng)度[6]。

3.2 做好成品保護(hù)工作

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，由于不當(dāng)操作行為和遭受外力碰撞，部分現(xiàn)場(chǎng)堆放和已安裝的PC 構(gòu)件均存在程度不一的破損問(wèn)題，對(duì)構(gòu)件性能與建筑結(jié)構(gòu)性能均造成明顯影響，存在質(zhì)量安全隱患，由此引發(fā)結(jié)構(gòu)開裂、內(nèi)置鋼筋銹蝕、滲漏水等一系列問(wèn)題出現(xiàn)。因此，施工單位必須做好成品保護(hù)措施。例如，在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸環(huán)節(jié)，將構(gòu)件在車廂內(nèi)固定放置，保持相鄰構(gòu)件適當(dāng)間隔距離，在構(gòu)件底部放置柔性墊片，在車廂表面鋪設(shè)橡膠或其他材質(zhì)的緩沖材料，避免相鄰構(gòu)件受車輛顛簸影響出現(xiàn)小幅度晃動(dòng)、相互碰撞造成開裂破損。同時(shí)，在運(yùn)輸超高、造型特殊或是超寬預(yù)制構(gòu)件時(shí)，必須使用對(duì)應(yīng)型號(hào)運(yùn)輸車輛，以及采取專項(xiàng)的運(yùn)輸成品保護(hù)措施，如定制符合構(gòu)件造型尺寸的堆放貨架。在預(yù)制構(gòu)件堆放環(huán)節(jié)，在現(xiàn)場(chǎng)放置專用支架與鋪設(shè)墊塊，將預(yù)制墻板、預(yù)制掛板等類型構(gòu)件進(jìn)行直立堆放，將預(yù)制樓板和預(yù)制空調(diào)板等構(gòu)件進(jìn)行平行堆放，要求構(gòu)件疊放層數(shù)最多不得超過(guò)6 層，并對(duì)預(yù)制構(gòu)件門窗洞口處及薄弱部位采取臨時(shí)加固措施，對(duì)外露鋼筋采取防彎折措施，對(duì)外露連接件采取防腐防銹措施，并在堆放期間定期檢查構(gòu)件是否破損、鋼筋與連接件是否彎折生銹[7]。而在構(gòu)件吊運(yùn)安裝完畢后，定期清理構(gòu)件表面灰塵污漬與雜物，在樓梯踏步口等部位覆蓋木條，在墻體門窗框處布置槽型母框，在構(gòu)件外表面裸露管線盒處貼膜保護(hù)，在后澆混凝土強(qiáng)度低于1.2MPa 不得在表面通行人員、設(shè)備，施工人員未經(jīng)允許禁止對(duì)構(gòu)件開展切割開洞作業(yè)。

3.3 推廣綠色施工技術(shù)

現(xiàn)階段，在部分裝配式建筑工程中，普遍存在缺乏綠色施工意識(shí)的問(wèn)題，僅采取預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸堆放、構(gòu)件吊裝、構(gòu)件吊裝等少數(shù)幾項(xiàng)施工技術(shù)，對(duì)綠色施工技術(shù)缺乏必要重視，資源利用率有待進(jìn)一步提升，并在施工期間對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成一定程度影響。為解決這一問(wèn)題，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，需要應(yīng)用到綠色施工技術(shù)，包括節(jié)能技術(shù)、節(jié)水技術(shù)、環(huán)境保護(hù)技術(shù)等。其中，節(jié)能技術(shù)表現(xiàn)為設(shè)備節(jié)電與照明節(jié)電，設(shè)備節(jié)電是優(yōu)先使用低能耗的新型機(jī)具設(shè)備，如變頻塔吊取代普通塔吊，照明節(jié)電是減少夜間施工時(shí)間或取消施工來(lái)減少照明能耗，這也是滿足高精確構(gòu)件吊裝作業(yè)要求的主要措施。節(jié)水技術(shù)表現(xiàn)為對(duì)生產(chǎn)用水的重復(fù)利用，在工程現(xiàn)場(chǎng)修筑過(guò)濾池等設(shè)施與鋪設(shè)集水管，將養(yǎng)護(hù)水等生產(chǎn)用水進(jìn)行收集、凈化、過(guò)濾、吸附等一系列處理，恢復(fù)水體潔凈狀態(tài)，將其用于養(yǎng)護(hù)水、設(shè)備沖洗用水、綠化用水等用途。環(huán)境保護(hù)技術(shù)表現(xiàn)為噪音控制、揚(yáng)塵控制、建筑垃圾處理、使用新型綠色建材等方面，以揚(yáng)塵控制為例，在工程現(xiàn)場(chǎng)搭建多道噴淋系統(tǒng)，在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸入場(chǎng)、構(gòu)件吊裝等環(huán)節(jié)，反復(fù)沖洗運(yùn)輸車輛輪胎、貨箱上附著的灰塵，并由塔吊旋轉(zhuǎn)臂上安裝的噴淋系統(tǒng)向外噴淋形成均勻水幕，以此來(lái)消除現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)揚(yáng)塵。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在全新行業(yè)背景下，如何有效把控混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，持續(xù)提高現(xiàn)場(chǎng)操作水平，已成為推動(dòng)裝配式建筑高速發(fā)展的關(guān)鍵。建筑企業(yè)必須對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)予以高度重視，明確技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，嚴(yán)格控制構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、構(gòu)件堆放、構(gòu)件吊裝和構(gòu)件安裝環(huán)節(jié)的操作質(zhì)量，積極落實(shí)工藝過(guò)程控制、成品保護(hù)、推廣綠色施工技術(shù)3 項(xiàng)策略，為裝配式建筑的推廣奠定基礎(chǔ)。