預制裝配式建筑施工技術研究

藺建文

（中鐵建工集團第三建設有限公司，北京 110117）

0 引言

隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，創(chuàng)新預制裝配式建筑施工技術，成為縮短建筑施工耗時，提高建筑施工標準化水平的創(chuàng)新性舉措。在我國當下建筑行業(yè)深入發(fā)展的今天，高層建筑施工中的施工技術，也更注重應用預制配件的裝配式建筑施工技術。預制裝配式建筑結構施工技術具有施工效率高、環(huán)保性高、成本低等優(yōu)勢[1]。該技術在空間領域的充分利用，在縮短施工時間，提高工作效力上提供了條件，也為我國建筑施工行業(yè)的發(fā)展和布局謀篇開創(chuàng)了新局面。但不可避免地出現(xiàn)了環(huán)境污染、資源浪費等問題[2]。在建筑施工技術中，引入預制裝配式的施工技術，也就顯得迫在眉睫?，F(xiàn)結合某建筑工程建設概況，就預制裝配式建筑施工技術研究分析如下。

1 工程概況

某建筑施工預計采用預制裝配式施工方法，擬對軌道交通某標段工程進行預制裝配式車站拼裝，預期完成車站92 環(huán)拼裝，施工進度控制在2 環(huán)／天（4m），拼裝完成后對內(nèi)部結構實施下一道工序施工。此次工程設計中，擬對車站的預制裝配展開試驗段設計，試驗段長180m，車站高17.5m、寬度近22.8m，由712 塊預制構件組成的89 環(huán)拼裝而成，單個構件55t。車站主體裝配段采用明挖裝配法施工，裝配段基坑采用樁錨支護體系，基坑寬度22.5m，深度21m。裝配結構寬度20.5米，高度17.45m，圍護結構與裝配結構之間設有1m 肥槽，采用C15 微膨脹混凝土回填。裝配結構每環(huán)寬度2m，由5 種類型的預制構件組成，型號分別編為A、B、C、D、E，每環(huán)中B、C 型號兩塊，整環(huán)共計7 塊預制構件。其中，底板3 塊構件，由中間A 構件和兩側B 構件組成；兩側B 構件上端各接一塊C構件；頂板由D 構件和E 構件交叉實施拼裝。不同結構塊及其不通過環(huán)間擬采用榫接方式、以精軋螺紋鋼拉緊，采用改性環(huán)氧樹脂填充公母榫（唯一形式可連接的配件）；自防水及接縫防水組成地下防水；采用現(xiàn)澆結構樓板，采用預制環(huán)梁結構處理口部。

此工程施工細節(jié)上，由7 個大小不一的構件共同構成的拱形結構設計方法；比之以往的矩形結構在空間上結構更開闊。初次設計研發(fā)階段，合理利用地下結構型式，在視覺上為車站營造無柱結構擴展空間，讓預制裝配在結構紋理上更“細膩”，也為后續(xù)利用賦予了充足的空間。

從本工程的技術應用核心技術來講，在不同的預制構件中，要實現(xiàn)“智造技術”，則需在預制構件之間的連接接頭中，確保構件能嚴絲合縫地拼裝起來，或在接頭拼裝后有效發(fā)揮其作用，并在拼接操作中更方便。結合此次設計橫截面效果圖，采用“榫卯結構”連接不同構件，并在拼裝環(huán)節(jié)插接在一起。為防范大結構拼裝中“混凝土的碰撞”，設計一組紡錘狀導向定位銷棒，讓不同構件的中間部分更穩(wěn)，以保障施工環(huán)節(jié)的對位精度。設置兩道隔離橡膠墊，防范不同構件接觸面不穩(wěn)或混凝土硬接觸，接縫止水作用效果突出。而為滿足承載要求，在隔離開的接縫內(nèi)注入特制注漿材料以增加接頭處的柔性。此次預制裝配式結構設計中，基于該套組合的接頭連接方式上，能在地震等高破壞性作用下，以變剛度接頭的緩沖特性和高防水性能，讓構件施工質(zhì)量得到進一步提升。

2 預制裝配式建筑施工技術細則

在當下城市綠色化建造的要求下，裝配式車站的裝修和維修，已從技術方案發(fā)展到產(chǎn)業(yè)實用的新高度，在智能化建造中，預制裝配式生產(chǎn)加工建造在軌道交通裝配產(chǎn)業(yè)的體系運行格局之下，輻射范圍將更廣。智慧建造作為時下預制裝配式建筑工程領域的熱點話題，可在自動控制系統(tǒng)的結構設計及其拼裝中，以自動控制系統(tǒng)替代人工操作而勝任拼裝工作。施工細節(jié)上，對拼縫寬度、拉力、壓力、多點同步控制等進行了預判，并無形之中提高了工程施工建設效率。此外，本工程還引入了“激光點云式構件自動測量系統(tǒng)”，實現(xiàn)對生產(chǎn)好的構件進行高精度自動掃描檢測，實現(xiàn)了預制裝配式“智造”的新型轉變。

2.1 應用目的

預制裝配式設計在建筑工程的應用，能在工廠預制建筑結構件，再于施工現(xiàn)場加以組裝。該施工技術在工程建設項目上的投產(chǎn)，能整體保障建筑施工質(zhì)量，并獲得了顯著的效果。同時在具體的施工實踐中，通過合理承重墻板設置，以適應不同氣候環(huán)境下的保溫層厚度等合理選擇；還可充分考慮集成度，防范后續(xù)對施工質(zhì)量造成負面影響。

2.2 應用狀況

我國的預制裝配式技術在應用領域尚淺顯，多以初級的樓板建造為主，因而施工中對抗震結構和保溫層的關注，多以現(xiàn)場澆筑為主[3]。從本次預制裝配式建筑在軌道交通車站的應用為例，構件目標體系的制定，要求結合具體的施工設計實踐，在施工不同階段進行有針對性的設計。以彈性設計（具備良好的強度和剛度）提升惡劣天氣環(huán)境下的適應性（抗震能力和變形能力），在構件連接上，防范連接位置出現(xiàn)較大裂縫，保證構件連接處具有良好的抗?jié)B性。該施工技術最初在生產(chǎn)制造型企業(yè)廠房建設中應用，由于其抗震性、環(huán)保性、施工成本、施工周期等多方面都有著良好的優(yōu)勢，促使預制裝配式建筑逐漸滲透住宅建設中，逐漸朝著標準化的智能制造方向上前進[4]。施工中，首先將底板預制構件定位拼裝至16m，由人工配合龍門吊吊裝A、B 構件，利用肥槽空隙對稱張拉環(huán)向精軋螺紋鋼連接A、B 構件，過程中與反力架連接鎖定。其中A 構件對中后1 次張拉就位，B 構件對中后須分4 次張拉就位，每環(huán)復核校正。其次吊運拼裝裝備部件進行分體安裝，調(diào)試結束后，安裝兩側C 構件，由人工配合龍門吊將C 塊與B 塊對中，利用拼裝裝備精調(diào)縱向及環(huán)向垂直度，固定C 塊并擰緊高強螺栓，過程中與反力架連接鎖定。最后進行頂板預制構件定位拼裝，分別吊運D、E 塊至拼裝裝備平臺上，利用拼裝裝備完成合龍、張拉連接、三維調(diào)整及回落等動作后，固定拱腳并擰緊高強螺栓，過程中與反力架連接鎖定。首環(huán)拼裝結束后，后續(xù)在不同環(huán)的拼裝施工中，還逐步朝著協(xié)同連接成片的整體化、智能化張拉設計上前進。并在不同拼裝施工中，每塊構件縫寬均控制在7mm 以內(nèi)。

其中空心板施工工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 空心板施工工藝流程圖

2.3 相關施工工藝和技術

2.3.1 防水技術

墻體上部現(xiàn)澆混凝土、預制板間，為實現(xiàn)節(jié)省耗材的效果。優(yōu)化模板材料，同時采取針對性防水方案，啟用BIM 技術優(yōu)化車站設計。在施工建模中，通過模型分布保障管線敷設的正確性，并能整體提升混凝土澆筑施工整體性，確保施工設計和檢驗符合預留要求。

2.3.2 對建筑整體性加以規(guī)劃

此次車站施工中，考慮建筑空間的使用功能，要求透光、透風；最大限度降低運營成本，減少預算，對整個建筑工程的管理及相關構件運輸及應用予以合理化分析，最大限度提高施工作業(yè)效率。

2.3.3 預制構件廠內(nèi)質(zhì)量控制

預留鋼筋定位的準確性，要求技術人員進行質(zhì)量控制，并在進場前嚴格避免鋼筋偏位、定位不準確等問題出現(xiàn)。預制構件廠的模具優(yōu)化，以提升預制構件內(nèi)預留鋼筋定位精度。此次工程施工中，采用組合模式的方法，將限位套筒垂直焊接至角鋼一側等邊，用套筒臨時固定預留鋼筋水平方向、避免可能出現(xiàn)的預留鋼筋偏位等問題的出現(xiàn)。

2.3.4 構件管理

混凝土澆筑是預制裝配式建筑構件施工中的主要環(huán)節(jié)，對構件模具的質(zhì)量做好檢驗，對提升設計的合理性，確保均勻澆筑提供了管理依據(jù)。監(jiān)測主要對象是預制構件在澆筑過程中的形變情況，并盡早補強，確保構件性能穩(wěn)定。構件運輸環(huán)節(jié)，除了選擇合適的運輸設備外，還要確保運輸過程中能夠滿足構件的存放要求。要求對運輸設備中的預制構件進行加固，防范運輸過程中出現(xiàn)構件掉落或磕碰現(xiàn)象。構件的存放環(huán)節(jié)，做好現(xiàn)場清潔工作與壓實工作。吊裝技術上，要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況選用合理的施工方式。放樣、吊裝預制柱和大梁及小梁等為基礎，接著要吊裝樓板、外墻、陽臺板、樓梯等，而后進行混凝土的現(xiàn)澆和配置機電設施，最后要對樓板進行灌漿操作。

建筑外墻的設計及施工等環(huán)節(jié)，嚴格落實外墻施工技術要點，另外在制作過程中借助翻轉臺法脫模，使其進行脫模操作。預制裝配式混凝土外墻施工技術在應用領域的前景廣闊，并以智能制造實現(xiàn)了“節(jié)能增效”的施工效果，還直接提高了施工材料的利用率，還在“降本”上，無形之中提高了工程施工建設整體質(zhì)量，并使得施工單位社會效益和經(jīng)濟效益達到最大化[5]。最后，構件連接上，通過對關鍵部分的構件進行預制連接，無形之中確保了順利脫模。從參建單位的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)、設計方案的綠色施工可行性、綠色施工管理前置、施工過程動態(tài)管理、綠色施工后評價等方面，預制裝配式建筑綠色施工中，引入BIM 技術的模型優(yōu)勢；以某裝配式住宅小區(qū)為例進行分析；預制裝配式建筑與綠色施工理念的契合度很高；推廣應用預制裝配式建筑綠色施工是建筑行業(yè)轉型發(fā)展的一種有效途徑；充分恰當?shù)貞肂IM技術，能夠切實提高預制裝配式建筑綠色施工的實施效果，提升企業(yè)核心競爭力[6]。

2.4 施工中的關鍵點

首先，此次施工心中，通過“搭積木”方式對車站進行預制拼裝，并務求“平穩(wěn)”。首先，將基面精平作為整個施工的核心，實現(xiàn)了拼裝后整個站體的穩(wěn)定性效果。為解決基面精平難題，還在整個預留空間注漿隔斷中，尋求精平條帶支點方法。此次建筑施工技術上，由拼裝體基面細分為小面積的數(shù)個條帶，并通過控制條帶表面平整度及其條帶隔倉預留空間注漿工藝，實現(xiàn)了對構件安裝后的填平效果，并最大限度保證了拼裝體基面的大面積精平效果?；媸┕さ年P鍵和重點為小面積的條帶施工平整度控制，這就要求在施工中，預制裝配設計在寬25m 的車站基坑內(nèi)，以五條1.2m 寬的水泥條帶（不同條帶間間隔4.2m）。由此在建筑施工的構件落地支撐中，以角鋼固定等措施保證了標高精度，確保了不同水泥條帶表面高低誤差在（±2mm）。且在不同條帶間的混凝土填充作業(yè)中，基面≤水泥條帶面1.5cm，以確保后續(xù)構件安裝和預埋導管的注漿找平符合安裝要求。

車站防水設計作為不可忽略的問題。要求在不同構件安裝吊運前，于預留2.5cm 的小孔上安裝球形閥門，以確保注入環(huán)氧樹脂對構件榫槽縫隙的密封性能，并能確保構件粘接符合整體性能要求。構件自身“微裂紋”的防水設計上，要求嚴格原材料的選擇，并在施工工藝上，摻入耐久性配合比技術高的水泥、砂石等，外加劑比例的控制上，還要嚴格鋼筋模具的振搗嚴實，確保窯內(nèi)蒸養(yǎng)技術實施養(yǎng)護符合場內(nèi)要求。在構件上安裝“密封圈”，復合防水材料設計上，在預制好的兩條構件溝槽中安裝密封膠條并做好拼裝前的準備。構件和構件拼好后，為防止吊裝時碰壞防水圈，還要求在防水圈上以寬膠帶保護。在拼裝好的站體上，以齒狀刮板在頂部和立面刮涂和噴涂非固化瀝青，并在涂層外面覆蓋聚乙烯丙綸復合防水卷材（具有抗拉能力）；車站外墻體防水施工完成后，還需層厚在2cm 左右的泡沫板拼成保護層，以此來防范回填土環(huán)節(jié)對防水層造成的破壞。

模具生產(chǎn)，空腔構件尺寸精準、外觀完美、實現(xiàn)批量標準化生產(chǎn)目標。即在施工前先制作構件模具，再用泡沫混凝土制作成空腔體，并將其放入模具內(nèi)綁入鋼筋中，再專用混凝土澆筑，實施養(yǎng)護定型。節(jié)能環(huán)保上，設計的地上地下雙層結構上，首層為站廳層（無立柱）、二層為站臺層（主體采用裝配式建設外部結構，中柱與中板現(xiàn)澆結構）。

2.5 預期建成效果與可行性分析

裝配式施工與傳統(tǒng)施工相比，方便快捷，減少建筑浪費，將復雜的建筑方式簡易化，并且節(jié)能環(huán)保，而在裝配式結構施工中，裝配式節(jié)點連接是重要環(huán)節(jié)，那么如何處理好裝配式結構節(jié)點，是施工的重要因素，影響施工的進度和質(zhì)量[7-8]。裝配式建筑結構承受壓力，離不開豎向預制構件，而為發(fā)揮該節(jié)點的作用，要求進一步提高建筑物的抗震性能與整體性能，也是提高單體建筑預制裝配率的關鍵[9]。

本工程施工建設中，建筑總面積1.2 萬m2，共節(jié)省周轉材料800m3；施工現(xiàn)場材料占地面積減少了1/3；建筑垃圾減少80%；現(xiàn)場施工勞動力節(jié)省了近半數(shù)。本次施工工期比之以往同類型的施工，至少節(jié)省了45d；施工中還極大程度地降低了對周圍居民的干擾。施工工藝創(chuàng)新、優(yōu)化措施上，通過技術攻關及應用總結，逐步形成了裝配式建筑施工綜合施工技術，質(zhì)量和效率得到了同步提升。在預計時間內(nèi)完成施工，還將消弭冬季惡劣天氣下施工帶來的火災等安全隱患。

3 結論

本文結合具體的工程建設實踐，強調(diào)了對預制裝配式建筑施工予以管理。從施工關鍵技術上下功夫，提高建筑工程施工整體質(zhì)量。本次結合軌道交通車站的施工技術，對降低建筑材料能源消耗，保護周圍環(huán)境，使建筑工程施工做到真正的“智能制造”。深入推廣預制裝配式建筑結構體系，提高工程項目建設整體質(zhì)量，實現(xiàn)建筑行業(yè)的長足發(fā)展。