PC構(gòu)件的裝配式建筑施工技術(shù)分析

包洪模

0 引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于房屋建筑也有了一定的要求，在裝配式建筑施工中，需發(fā)揮PC構(gòu)件實(shí)際優(yōu)勢，該配件具有成本少、環(huán)保性能高、建設(shè)周期快等優(yōu)勢，在結(jié)合澆筑混凝土與養(yǎng)護(hù)工程后，有效縮短裝配式建筑建設(shè)周期，減少對(duì)周圍環(huán)境的污染，進(jìn)而有序推動(dòng)我國城市建筑模式發(fā)展趨勢。

1 PC構(gòu)件概述

1.1 PC構(gòu)件發(fā)展問題

PC構(gòu)件在德國、英國、美國、日本等國家得到了大量的應(yīng)用，在發(fā)達(dá)國家，PC構(gòu)件已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的重要組成。但是，我國目前建筑業(yè)還處于“粗放式”階段，沒有建立起規(guī)范的建筑結(jié)構(gòu)，其建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度只有1%，是世界上70個(gè)國家的平均水平，還有很大的發(fā)展余地。

1.2 PC構(gòu)件的定義

PC構(gòu)件是裝配式建筑基礎(chǔ)配件，是指在建造過程中，在廠房組裝的部件經(jīng)測試合格后將其運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行后續(xù)施工的構(gòu)件類型。

1.3 PC構(gòu)件的應(yīng)用

在具體建筑施工中，PC構(gòu)件可減少施工周期，能夠滿足建筑的電力、供熱和給水等方面的需求?；谏鲜鲲@著優(yōu)勢，裝配式建筑在我國建筑行業(yè)中得到了快速發(fā)展。另外，PC構(gòu)件裝配式建筑也可以達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、節(jié)約土地和物料等目的，與當(dāng)前的環(huán)保理念一致，具有很好的生態(tài)效應(yīng)，有助于加速我國的工業(yè)化建設(shè)，形成建筑集約化發(fā)展新模式。

2 PC構(gòu)件的裝配式建筑施工優(yōu)勢分析

2.1 降低成本，帶動(dòng)市場發(fā)展

近年來國家和各地方政府建議裝配式項(xiàng)目采用工程總承包模式，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和建筑施工等環(huán)節(jié)的資源整合，降低中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生的成本。但由于裝配式建筑造價(jià)高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，其未來成本改善空間較大。為解決這一問題，可使用PC構(gòu)件來達(dá)到降低成本的施工效果。第一，相比較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，PC構(gòu)件裝配式建筑更注重前期設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工的一體化，能夠有效減少施工成本，在結(jié)合國家政策后可促進(jìn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的資源整合，并且將成為未來行業(yè)的發(fā)展趨勢。第二，從2016年開始，全國各地開始紛紛推出相關(guān)政策，促使大量企業(yè)投入到裝配式建筑建設(shè)中。按照材料形式，裝配式建筑可分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木質(zhì)結(jié)構(gòu)三大類，目前在超高層和一些試驗(yàn)中采用鋼結(jié)構(gòu)，而PC結(jié)構(gòu)具有成本較低、居住舒適度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)階段，我國主要是以PC為主，依據(jù)目前住建部相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，2020年在新開工裝配式建筑中裝配式混凝土結(jié)構(gòu)大約占據(jù)68.3%，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑大約占據(jù)30.2%。到2025年全國新建裝配式建筑市場規(guī)模將達(dá)3.6萬億元，面積可能達(dá)16.51億m2。近年來國內(nèi)形勢逐漸朝著好的方向發(fā)展，為裝配式建筑市場帶來發(fā)展契機(jī)。

2.2 PC構(gòu)件應(yīng)用廣泛

PC構(gòu)件主要有預(yù)制墻板、預(yù)制樓板、預(yù)制梁、預(yù)制柱等，應(yīng)用對(duì)象以裝配整體式結(jié)構(gòu)工程為主。在裝配式建筑施工中混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于我國民用建筑，較少應(yīng)用在公共建筑、工業(yè)建筑及市政基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域。并且為從根源實(shí)現(xiàn)“建造房”的構(gòu)件運(yùn)用目標(biāo)，基于高質(zhì)量、精確對(duì)接的預(yù)制零件生產(chǎn)主要依賴于設(shè)備生產(chǎn)，預(yù)制品制造設(shè)備（PC流水線）的先導(dǎo)，并需要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，減少預(yù)制塊生產(chǎn)費(fèi)用，從而更好地吸引建筑企業(yè)來建造預(yù)制塊，以此促進(jìn)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 PC構(gòu)件可優(yōu)化裝配式建筑設(shè)計(jì)

目前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的成本顯著高于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式施工，而 PC構(gòu)件在整體增量成本中占據(jù)較高，這個(gè)問題也是阻礙其推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素。因此，如何降低 PC構(gòu)件造價(jià)，將成為今后國內(nèi)大規(guī)模推廣的一個(gè)重要問題。根據(jù) PC構(gòu)件高成本特性，改善PC構(gòu)件成本有兩個(gè)途徑：（1）通過最優(yōu)的組裝設(shè)計(jì)來減少 PC構(gòu)件的直接制造和運(yùn)輸費(fèi)用；（2）大規(guī)模生產(chǎn)可以有效地減少間接制造成本，直接生產(chǎn)成本，運(yùn)輸成本，從而增加企業(yè)利潤。因此，隨著裝配式建筑的技術(shù)水平和規(guī)模效益的提高，PC構(gòu)件成本將會(huì)總體上呈現(xiàn)出降低的趨勢。

例如，組裝混凝土結(jié)構(gòu)最顯著的特征是能夠在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)制和工業(yè)化狀態(tài)。工業(yè)化方法主要有兩種，即為工廠內(nèi)預(yù)制和游牧式生產(chǎn)。預(yù)制混凝土部件可在PC廠制造或就地制造，即所謂的“游牧”。此外，柔性生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力可擴(kuò)展，整條生產(chǎn)線都是由中心擺渡車來完成，但如果不對(duì)每一步設(shè)置固定工位，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)工位同時(shí)工作的目標(biāo)，每一個(gè)工位都可依據(jù)自身需求來設(shè)置工作內(nèi)容，如支模、布筋、澆筑、振搗、劃線、平、拔毛等工序，而且每個(gè)部件的生產(chǎn)都是獨(dú)立存在的，這樣就不會(huì)因流水線生產(chǎn)而耽誤工作時(shí)間，從而提高了壁板生產(chǎn)效率。在提高生產(chǎn)能力時(shí)，只要增加模具臺(tái)數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能擴(kuò)張。

3 新型裝配式建筑PC構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)

3.1 模具設(shè)計(jì)

新型裝配式建筑模具設(shè)計(jì)需按照如下方式進(jìn)行：

（1）模具設(shè)計(jì)前，需明確模板結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)與裝配式PC構(gòu)件的規(guī)格、型號(hào)、尺寸等。較為常見的模具設(shè)計(jì)主要是由側(cè)邊以及底邊模板、預(yù)留孔洞模板所構(gòu)成。

（2）在具體的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在混凝土結(jié)構(gòu)成型后將兩側(cè)洞模取出，但由于洞模一般位于結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)于拆除來說較為復(fù)雜，為此設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)裝配式建筑實(shí)際情況，結(jié)合PC構(gòu)件內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的機(jī)械脫模裝置進(jìn)而改變?nèi)斯ぬ幚矸绞?，提升脫模效率?/p>

比如，一條定型模具流水線。采用固定模臺(tái)法可以生產(chǎn)各種構(gòu)件，如柱、梁、樓板、墻板、樓梯、飄窗、陽臺(tái)板、轉(zhuǎn)角構(gòu)件等。

表1 PC構(gòu)件模具設(shè)計(jì)流程

3.2 鋼筋綁扎及套管定位

在PC構(gòu)件鋼筋綁扎以及套管定位環(huán)節(jié)中，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，該階段直接影響了PC構(gòu)件裝配式施工質(zhì)量。

以柱構(gòu)件為例，設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)柱構(gòu)件實(shí)際情況以及鋼筋分布情況，做好鋼筋下料工作，在完成下料工作后應(yīng)合理針對(duì)鋼筋尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將臨界套設(shè)計(jì)到鋼筋另一端，在設(shè)計(jì)完畢后應(yīng)在鋼筋籠處安放螺絲帽并將其固定在模板上方，保持定位準(zhǔn)確。

3.3 模具安裝與檢查

PC構(gòu)件在安裝與檢查階段中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)針對(duì)側(cè)模板與底模板進(jìn)行清理，并依據(jù)模具實(shí)際情況為基礎(chǔ)，安裝好兩側(cè)的模板。在安裝過程中應(yīng)做好定位工序，并在完成后以螺栓將其固定并進(jìn)行連接，隨后需依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)照模具進(jìn)行檢查，以此確保安裝后的模板尺寸達(dá)到裝配式建設(shè)要求。

3.4 脫模劑涂抹

脫模劑應(yīng)用以后可促使混凝土凝固之后快速將其從模板上方進(jìn)行拆除。在涂抹脫模劑前需要及時(shí)清理模具表面，在確定表面不存在任何雜質(zhì)或灰塵以后，將防銹劑涂抹到表面，之后再對(duì)脫模劑進(jìn)行涂抹，進(jìn)而確保能夠?qū)⒚撃┑淖饔贸浞职l(fā)揮出來。

3.5 預(yù)埋件的安裝和鋼筋的入模

鋼筋入模工序?qū)κ┕と藛T要求較高，其施工人員應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖上的規(guī)定，保證鋼筋籠定位精度，隨后安裝好端板結(jié)構(gòu)，可將兩邊螺栓旋上，再與預(yù)制塊固定。此過程需注意的是，應(yīng)保障鋼筋裝配和進(jìn)入工序的先后次序，其中連接板裝置為最后工序[1]。

4 PC構(gòu)件的裝配式建筑施工技術(shù)分析

4.1 吊裝施工技術(shù)

以PC構(gòu)件為基礎(chǔ)開展的建筑施工，吊裝是首要環(huán)節(jié)（如圖1所示）。在進(jìn)行吊裝時(shí)需要依據(jù)建筑工程現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)起吊位置進(jìn)行重新測量，進(jìn)而來確定有效且合理的起吊方式，選擇好吊裝方法后才能施工。為了確保PC構(gòu)件吊裝效率與質(zhì)量，需要注意以下問題：第一，如果施工過程中需要確保吊裝的PC構(gòu)件具有和工廠生產(chǎn)的一樣狀態(tài)，需以構(gòu)件生產(chǎn)脫模處為吊點(diǎn)進(jìn)行施工，不但可以提升吊裝質(zhì)量，還能夠大大提升施工速度；第二，如果PC構(gòu)件安裝期間受力狀態(tài)與起吊受力狀態(tài)不一致，需要相關(guān)人員選擇合適的方法再次固定吊裝的PC構(gòu)件，避免在吊裝中構(gòu)件發(fā)生翻轉(zhuǎn)或者旋轉(zhuǎn)的情況；第三，在PC構(gòu)件吊裝過程中需要遵守由遠(yuǎn)及近的原則進(jìn)行吊裝施工操作，以便于提升PC構(gòu)件的整體吊裝效率與質(zhì)量；第四，在吊裝PC構(gòu)件過程中也需將過程間的水平進(jìn)行合理測定，將工序步驟減少，確保順利完成施工。

圖1 吊裝圖

此外，在實(shí)施施工過程中，彈道和PC構(gòu)件控制線上各層間的軸線偏差不超過2mm，并檢測各部位的定位鋼筋，偏差不超過10mm；標(biāo)高可采用導(dǎo)測法，各層間高差不超過2mm，整體高差不超過1mm；也可采用標(biāo)準(zhǔn)控制墊，在墻面長1.5m處設(shè)分倉縫，以確保注漿液填充完整。在合理采取相應(yīng)輔助裝置做好吊裝工作時(shí)，施工人員可在定位輔助裝置中將其安裝在墻板兩側(cè)，并保障兩側(cè)定位不出現(xiàn)任何偏差，確保其對(duì)稱。

為了有效避免裝配式PC構(gòu)件在吊裝時(shí)受到損壞，應(yīng)將預(yù)制墻體構(gòu)件先進(jìn)行運(yùn)輸，再運(yùn)輸?shù)绞┕ぶ付ìF(xiàn)場隨后施工人員應(yīng)將高強(qiáng)度水泥灌輸至連接套孔中并加以固定，確保結(jié)構(gòu)安全，避免出現(xiàn)任何質(zhì)量問題影響后續(xù)施工[2]。

4.2 高空散裝技術(shù)

（1）技術(shù)介紹。高空散裝技術(shù)主要是針對(duì)小型PC構(gòu)件進(jìn)行安裝，一般來說PC構(gòu)件接頭、鋼筋以及高空設(shè)計(jì)中應(yīng)參考裝配式實(shí)際設(shè)計(jì)圖紙，將高空各類散裝或小組件進(jìn)行簡單的安裝，在安裝后再利用全支撐安裝法以及懸臂安裝兩種辦法進(jìn)行拼裝。前者是利用支撐梁架進(jìn)行安裝，后者是利用懸掛網(wǎng)架或安裝高空小型組裝單元進(jìn)行安裝。

（2）施工要點(diǎn)。在具體的操作中，應(yīng)確保安裝順序正確并保障安裝部件位置精確，在有效減少積累的誤差后應(yīng)合理檢查安裝部件位置。例如，在大懸臂結(jié)構(gòu)施工中可分段進(jìn)行操作，需保障懸臂部分與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合。在螺栓節(jié)點(diǎn)安裝中，施工人員應(yīng)擰緊節(jié)點(diǎn)螺栓并確保與設(shè)計(jì)扭矩值相符。

4.3 固定支撐技術(shù)

（1）技術(shù)介紹。在PC構(gòu)件吊裝完畢后需實(shí)施固定支撐技術(shù)，該技術(shù)可避免PC構(gòu)件出現(xiàn)搖晃、坍塌現(xiàn)象。

（2）施工要點(diǎn)。在進(jìn)行固定支撐時(shí)，施工人員應(yīng)做好安全防護(hù)處理，并在固定支撐技術(shù)實(shí)施前合理針對(duì)PC構(gòu)件高度、水平、精度加以調(diào)整，在此過程中通過斜支撐或角碼的方式對(duì)其進(jìn)行固定[3]。在預(yù)制構(gòu)件鋁合金模板進(jìn)行安裝時(shí)，應(yīng)將偏差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，在裝配式建筑下鋁合金模板具有一定的承載能力、剛度和穩(wěn)定性等，能夠承載來自混凝土自重、側(cè)壓力以及施工荷載。

（3）施工應(yīng)用場景。在裝配式建筑施工中若針對(duì)大型構(gòu)件進(jìn)行吊裝，在做好支撐安裝后，為避免出現(xiàn)坍塌造成人員傷亡現(xiàn)象，應(yīng)利用做好疊合板現(xiàn)澆層螺栓預(yù)留工作，該工作是支撐技術(shù)的主要部分，在預(yù)留工作中應(yīng)保障各項(xiàng)操作過程科學(xué)有效，并依據(jù)落出的高度將其控制在40mm以上，與地面保持垂直。

在進(jìn)行安裝時(shí)施工人員需要注意，在遇到非標(biāo)層配模施工產(chǎn)生的問題時(shí)應(yīng)采取一定的措施解決。一般非標(biāo)層模板采用的是10mm厚雙層覆膜斜口多層板，釘子在模板的中間。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)比鋁合金模板高的時(shí)候梁板、板尺寸會(huì)產(chǎn)生局部變化。為提高預(yù)制構(gòu)件安裝率，施工人員應(yīng)針對(duì)非標(biāo)層配模變化通過對(duì)墻、梁、板節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，可采用標(biāo)準(zhǔn)層加預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)變化有序進(jìn)行安裝。

在拆卸斜拉桿和支架時(shí)，應(yīng)確保該階段得到科學(xué)合理的把控，比如，在拆掉拼裝施工 PC部件的壁板時(shí)，必須保證澆筑完畢一星期后再進(jìn)行拆解。另外，鋼筋混凝土強(qiáng)度要大于70%。

4.4 連接施工技術(shù)

（1）技術(shù)介紹。連接施工技術(shù)是指在PC部件吊裝到預(yù)定的地點(diǎn)后，所進(jìn)行的支架和緊固工序，主要由施工人員利用套管將 PC部件上的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行接合。

（2）施工要點(diǎn)。在安裝之前，要對(duì)套管進(jìn)行清洗，使 PC模板與梁、柱部件之間用水泥進(jìn)行連接。在節(jié)點(diǎn)的建造中，必須保證施工工藝的科學(xué)性，保證各部位的強(qiáng)度達(dá)到工程要求，并且在 PC壁面的安裝中，采用焊接或螺釘?shù)确椒▽w與預(yù)制的鋼筋進(jìn)行連接[4]。

4.5 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

（1）在進(jìn)行混凝土澆筑前，施工人員應(yīng)對(duì)模板、鋼筋和預(yù)埋進(jìn)行檢測，確認(rèn)沒有問題后，再進(jìn)行澆筑。并且應(yīng)保證鋼筋和模板的外表干凈無裂縫、雜物，若有裂縫問題存在于模板上，必須對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

（2）在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，必須依據(jù)現(xiàn)場的具體條件，選用合適的澆筑工藝。比如，在澆筑墻部件時(shí)，在砌塊的基礎(chǔ)上要注40mm的水泥灰漿，再進(jìn)行正式的混凝土澆筑。如果采取分層施工，必須對(duì)混凝土的下料厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，盡量不超過400 mm。

（3）在振搗過程中，要迅速地將振動(dòng)棒插入并慢慢抽出，防止混凝土構(gòu)件產(chǎn)生分離和孔隙現(xiàn)象。另外，在振動(dòng)過程中，應(yīng)避免模板、鋼筋和預(yù)埋構(gòu)件的損傷。如果振動(dòng)棒與鋼筋、模板及埋設(shè)物發(fā)生撞擊，應(yīng)進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)，以免對(duì)以后的工程造成不利的后果。

（4）在澆注完畢后，應(yīng)采取合理的措施針對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和保養(yǎng)。通常來說，混凝土常規(guī)養(yǎng)護(hù)期應(yīng)該維持在7d左右；不透水性的情況下，應(yīng)該維持14d左右的養(yǎng)護(hù)期。在澆注和振搗結(jié)束后，施工人員還可以利用蒸汽設(shè)備針對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，進(jìn)而保證混凝土質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。除了需要使用蒸氣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)外，還可以采用低溫養(yǎng)護(hù)法來改善混凝土的性能。根據(jù)有關(guān)資料分析，采用蒸氣養(yǎng)護(hù)可有效地改善混凝土固化后的整體強(qiáng)度和硬度，這對(duì)加強(qiáng)裝配式建筑工程質(zhì)量起到了重要作用[5]。

例如，在澆注時(shí)，要通過專門的機(jī)械將水泥注入模具里，在這個(gè)過程中，必須通過振動(dòng)裝置對(duì)水泥進(jìn)行連續(xù)的震蕩，以保證混凝土致密性。其次，在施工過程中應(yīng)按照施工圖紙以及實(shí)際規(guī)定進(jìn)行，確保施工全過程達(dá)到規(guī)范性要求。在混凝土澆筑、振搗和平整等工序達(dá)到要求之后，必須對(duì)各部件進(jìn)行一段時(shí)間的保養(yǎng)，特別是在靜止、升溫、溫度和冷卻過程中，要適當(dāng)?shù)夭扇〉蜏鼐S護(hù)措施。

5 結(jié)論

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，裝配式建筑在我國建筑行業(yè)中運(yùn)用較為廣泛，且起到了不可忽視的作用。因此，本文提出了新型裝配式建筑PC構(gòu)件施工技術(shù)，在施工過程中，需從PC構(gòu)件制作、安裝等方面進(jìn)行，并合理把控好有關(guān)質(zhì)量，以此提升裝配式建筑的整體水平，提高其功能性和安全性，使其能夠更好地為大眾服務(wù)。