裝配式建筑施工技術(shù)探析

楊鎰銘，趙容納，葉子凡

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)，山東 濟南 250300；2.山東理工大學(xué)，山東 淄博 255000；3.天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387）

隨著建筑業(yè)領(lǐng)域的不斷深入發(fā)展，建筑高效，成本降低，綠色環(huán)保等常關(guān)注的問題也成為時代發(fā)展的要求。自2015 年起，國家開始密集出臺有關(guān)裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，大力推動裝配式建筑的發(fā)展。且裝配式建筑的施工安全性與建筑設(shè)施智能化的要求也在逐步提高，其中電氣管線是實現(xiàn)建筑投入使用的關(guān)鍵一環(huán)，在裝配式新模式下，電氣設(shè)計與電氣管線敷設(shè)施也在不斷與之相適應(yīng)地發(fā)展。通過各行業(yè)的進一步摸索、完善，裝配式結(jié)構(gòu)會有更加顯著的優(yōu)勢和更大范圍的應(yīng)用。

1 裝配式建筑在建筑施工中的優(yōu)勢及存在的問題

1.1 裝配式建筑優(yōu)勢

裝配式結(jié)構(gòu)相較來說是一種較為新的技術(shù)，它的應(yīng)用也在不斷擴寬。裝配式建筑施工與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比，在廠房車間內(nèi)生產(chǎn)制作，現(xiàn)場安裝，具有較大的靈活性，且實現(xiàn)了工藝和施工技術(shù)的多樣性，裝配式的組裝也使建筑結(jié)構(gòu)更加的結(jié)構(gòu)化，按實際所需組裝，同時也降低了成本，在車間制作構(gòu)建時可以更好地保證施工環(huán)境和構(gòu)建的質(zhì)量。在勞動力方面，一方面裝配式建筑在室內(nèi)環(huán)境下工作改善了施工作業(yè)人員的工作環(huán)境；另一方面，室內(nèi)的構(gòu)配件加工過程較現(xiàn)場施工來說更為簡單，所需要的人工勞動力也相對較少，可以節(jié)約人工勞動成本。

此外，現(xiàn)場施工和工廠預(yù)制配件生產(chǎn)可同時進行，縮短工期。在構(gòu)配件量產(chǎn)的過程中，可以避免現(xiàn)場施工材料的浪費，提高材料利用率，同時也會降低施工現(xiàn)場隱存的風(fēng)險，提高施工過程的安全性。與傳統(tǒng)項目相比，裝配式的組裝在密閉的室內(nèi)環(huán)境下施工可以有效降低對環(huán)境帶來的污染和破壞，減少對施工現(xiàn)場環(huán)境的消耗，裝配式建筑水資源和能源消耗可降低30%左右，在施工過程中體現(xiàn)當(dāng)代綠色環(huán)保的理念，也在行業(yè)發(fā)展過程中加強了環(huán)保意識。[1]裝配式建筑在施工作業(yè)的應(yīng)用上，工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化特征十分顯著，這樣在施工過程的各個環(huán)節(jié)都可以提高施工的效率，有利于在施工過程中實現(xiàn)工業(yè)化管理和現(xiàn)場施工管理的融合。[2]

1.2 裝配式建筑發(fā)展的不足及存在的問題

首先，裝配式建筑施工時在預(yù)埋件等方面的構(gòu)件使用量較現(xiàn)場傳統(tǒng)施工的使用量增加，增大了施工量。其次，在進行預(yù)留構(gòu)配件位置時會存在一定的尺寸誤差，且拼裝構(gòu)配件時容易出現(xiàn)拼接不牢固，縫隙不均勻，施工不當(dāng)造成無法準(zhǔn)確拼接后進行打磨。再者，裝配式建筑的預(yù)留安裝問題會存在一定的風(fēng)險，對于建筑物的高度和強度要求有一定的限制。[3]裝配式建筑的預(yù)留安裝問題會在建筑領(lǐng)域存在一定的風(fēng)險，對于建筑物的高度和強度要求有一定的限制。尤其是對高層和超高層建筑的施工時，裝配式建筑的運用倍受限制，且成品運輸時難度較大，還對所堆放的環(huán)境條件具有一定的要求，如管理堆放不當(dāng)易造成構(gòu)配件性能的改變，如氧化等，則部分構(gòu)配件無法滿足正常使用標(biāo)準(zhǔn)要求，易對建筑施工造成一定的安全隱患。

現(xiàn)階段，國內(nèi)的裝配式建筑還在探索發(fā)展中，許多與之配套的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會因裝配式建筑預(yù)制構(gòu)配件的施工方式轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生對建筑應(yīng)用中設(shè)計與施工工序方法的相應(yīng)變化。其中建筑中的電氣作為必不可少的關(guān)鍵一環(huán)，以裝配式建筑中電氣管線敷設(shè)的施工為例，目前電氣工程在裝配式建筑中的施工技術(shù)水平和管理能力差異較大，整體的施工方式仍較依附于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的敷設(shè)施工方式。裝配式建筑中電氣的設(shè)計以及施工圖尤其重要，施工圖深化設(shè)計不完善，或是與建筑設(shè)計缺乏聯(lián)系性都會影響到建筑的施工，現(xiàn)階段專業(yè)間仍缺乏技術(shù)深度融合。[4]裝配式建筑會對電氣管線的設(shè)置時預(yù)留空洞，對尺寸的把握和施工人員技術(shù)要求更加嚴(yán)格，若能力不足，容易在安裝構(gòu)配件時出現(xiàn)紕漏而影響建筑的整體質(zhì)量。

2 裝配式建筑技術(shù)分析

2.1 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計

在裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，往往不設(shè)置次梁，這樣可以減少構(gòu)建數(shù)量，降低施工難度。在設(shè)計時還要注意裝配式建筑的特點，設(shè)計需要提前留好預(yù)制構(gòu)配件的位置，尤其是對梁板施工時需要掌握施工中所需要的尺寸，使設(shè)計合理合乎規(guī)范，也便于后期安裝構(gòu)配件的契合度。與此同時，對于構(gòu)配件的連接設(shè)計也十分重要。構(gòu)配件的鏈接類型決定了它的連接方式。例如雙面疊合板，不需要改變它的受力情況；單向預(yù)應(yīng)力軋制板或預(yù)應(yīng)力空心板，需改為單向傳力。

2.2 構(gòu)件的生產(chǎn)

構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量十分重要，其質(zhì)量決定了建筑施工質(zhì)量，所以必須要保證構(gòu)件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量。生產(chǎn)的工廠車間需要具備生產(chǎn)資質(zhì)，設(shè)備和規(guī)模達到生產(chǎn)要求，需要有較為先進的技術(shù)和設(shè)備實力，同時工廠車間生產(chǎn)人員的專業(yè)技術(shù)和能力也需要達到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)過程中多方面、多角度考慮構(gòu)件模具的性能，如剛度、穩(wěn)定性、連接位置等，確保模具的精確度。在模具檢驗合格后，根據(jù)模具的數(shù)量組織有序下料，縮短加工時間。拋光和微調(diào)是預(yù)制件完成后需要進行的步驟，在此過程中要注重接口位置，確保位置的精確性，以便于進行構(gòu)配件的組裝。生產(chǎn)完成后，需要對生產(chǎn)的構(gòu)配件進行細致的檢查，保證構(gòu)配件的合格性，對于合格的產(chǎn)品應(yīng)附有說明、說明使用的條件和方法。不同規(guī)格的部件應(yīng)貼上標(biāo)簽，以便于分發(fā)。

2.3 運輸和儲存

構(gòu)配件加工廠通常會在較為偏遠的地區(qū)，構(gòu)配件加工廠到施工現(xiàn)場的路程中對構(gòu)配件的運輸也需要合理規(guī)劃。根據(jù)最優(yōu)路線進行選擇，選擇運輸車輛及數(shù)量，車輛的大小和承載能力需要滿足構(gòu)配件，盡量在短時間內(nèi)安全運送到施工現(xiàn)場。同時，還應(yīng)該對加工完成后的構(gòu)配件在運輸前做好防護工作，可以對構(gòu)配件進行軟包或覆蓋等。

在施工現(xiàn)場需要有專門人員進行現(xiàn)場管理，規(guī)劃好運送的構(gòu)配件合理的存放，需要注意存放場地的平整度和穩(wěn)定性，同時對于有特殊環(huán)境要求的構(gòu)配件應(yīng)該存放到適宜環(huán)境下，以保證質(zhì)量，如對一些有防水防潮等要求的構(gòu)件，在存放場地往往需要設(shè)置一定的排水措施，以此保證通風(fēng)和儲存環(huán)境的干燥性。

2.4 預(yù)制構(gòu)件的安裝

構(gòu)件安裝前往往需要先進行構(gòu)件定位，以避免安裝時的位置誤差較大，安裝不平整等施工質(zhì)量問題，因此常需要定位技術(shù)的運用。安裝時需要綜合考察實際施工情況及施工要求，再開展安裝工作。安裝預(yù)制板時要選擇適用的預(yù)設(shè)掛板安裝方式方法，板塊的安裝方向和安裝順序需要根據(jù)圖紙的編號和要求進行；施工過程中的安裝要注意施工工序的合理性和規(guī)范性，不同的構(gòu)配件往往需要具有專業(yè)技術(shù)的不同工種進行安裝，安裝過程中要注意施工現(xiàn)場各方之間的配合。如吊裝時需使用水泥砂漿進行鋪設(shè)，疊合板與作業(yè)層間距要保持在30cm 左右。[5]在安裝過程中，還要嚴(yán)格按照安裝方案進行，安裝各部件需要滿足相關(guān)要求以保證安裝人員的安全。

2.5 預(yù)制構(gòu)件的吊裝

裝配式建筑中，由于先生產(chǎn)構(gòu)配件，預(yù)留構(gòu)配件位置，后進行安裝，這增大了吊裝的工作量，也對吊裝的技術(shù)、安全保障提高了作業(yè)水平要求。因此，在吊裝中要先明確吊裝施工的流程進度，按要求規(guī)范吊裝，建立健全相應(yīng)制度，對吊裝位置進行詳細分析，靈活運用塔吊等多種設(shè)備設(shè)施，輔助預(yù)制構(gòu)配件的綜合吊裝作業(yè)。對于側(cè)向剛度差預(yù)的預(yù)制構(gòu)件，工作人員可應(yīng)用臨時撐桿的方式對其實施加固。[6]支撐點應(yīng)設(shè)在加強撐桿上，確保構(gòu)配件在吊裝過程中不會受到損壞。在吊裝工序上，起吊前，要控制好吊索的長度，保證吊裝平臺的水平性，施工人員要仔細檢查構(gòu)配件的型號規(guī)格、外觀是否破損等問題，確認無誤后開始吊裝工作。吊裝時要做好定位軸線的標(biāo)注，以及臨時支座的設(shè)置，控制好吊裝機械的速度，保證吊裝的穩(wěn)定性，此外吊裝工作應(yīng)避免在大風(fēng)環(huán)境下作業(yè)，保證施工的安全性。

3 裝配式建筑中電氣管線敷設(shè)

3.1 電氣管線的敷設(shè)

在裝配式建筑中，電氣管線設(shè)置安裝時應(yīng)盡量將電氣管線設(shè)置在預(yù)留公共空間區(qū)域內(nèi)的吊頂部位，這樣不僅可以有效減少在預(yù)制構(gòu)件中電氣管線的分布，還可以在吊頂中進行電氣管線與其他設(shè)備管道的合理布局。此外，電氣系統(tǒng)在建筑物中的預(yù)留部分都有較為明確的設(shè)置要求，且多為集中設(shè)置，如垂直的電纜橋架結(jié)構(gòu)及電氣管線在地面預(yù)留位置孔中進行明裝。進而以實現(xiàn)電氣管線在裝配式建筑下預(yù)制構(gòu)件安裝的標(biāo)準(zhǔn)化。[7]電氣管線的預(yù)留及安裝需要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，符合規(guī)范。

裝配式建筑的在套內(nèi)建筑是預(yù)制構(gòu)配件的主要應(yīng)用部分，在電氣管線設(shè)計時可采用電氣配管分離的方式，將電氣配管設(shè)置在建筑墻體與內(nèi)裝飾面的縫隙中，可以使得只有少量在疊合樓板現(xiàn)澆層中的照明燈具接線盒需要進行預(yù)埋，并且在輕質(zhì)墻體中不用進行預(yù)設(shè)，可直接敷設(shè)，在降低了對敷設(shè)精度要求的同時也增加了電氣管線敷設(shè)時的靈活性。這種方式在一定程度上緩解了建筑結(jié)構(gòu)與電氣專業(yè)之間設(shè)計的協(xié)同需求。[8]但是這樣的施工方式局限于現(xiàn)場對電氣管線進行敷設(shè)，無法進行預(yù)設(shè)，會在一定程度上影響裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化要求。

3.2 電氣管線施工完善措施

在裝配式建筑中，電氣設(shè)備及管線要合理設(shè)計，加強電氣施工深化設(shè)計圖紙的精確度，與建筑設(shè)計圖紙相適應(yīng)，協(xié)同設(shè)計，使電氣管線安裝后安全、合理、美觀。在裝配式建筑的實際施工過程中，要有效規(guī)劃施工組織方案，對各個工序嚴(yán)格管控把關(guān)。加強對施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高作業(yè)技術(shù)能力，對需要在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)埋的電氣管線及接線盒進行準(zhǔn)確定位，為施工人員在電氣管線接駁時預(yù)留出合適的操作空間，以保障敷設(shè)所需的精度，達到既定的施工要求。

在裝配式建筑中的電氣設(shè)計及管線敷設(shè)布局，利用BIM 技術(shù)可以有效提高裝配的精準(zhǔn)程度，使得建筑工程施工管理的質(zhì)量、精度管理和成本管理都可以得到提升。BIM 技術(shù)運用在前期的設(shè)計，可以分析電氣管線重疊交叉，插座、開關(guān)等預(yù)埋預(yù)留位置、標(biāo)高位移偏差的問題，并且可以進行深化設(shè)計，以獲得精準(zhǔn)信息數(shù)據(jù)。通過BIM 技術(shù)對建筑的預(yù)制構(gòu)配件與電氣管線敷設(shè)進行模擬，進行優(yōu)化調(diào)整，從而可以保證電氣管線敷設(shè)的精確度，也可通過BIM 技術(shù)使裝配式建筑的施工任務(wù)更精確、高效。BIM 技術(shù)可以在模擬施工的狀態(tài)下，模擬施工失誤現(xiàn)象的發(fā)生，對一些電氣管線設(shè)置較集中的部位進行模擬檢查時，尤其是對穿越樓板管線較多且集中的區(qū)域，應(yīng)明確被檢測模型的精細度、碰撞檢測范圍及規(guī)則，便于提前調(diào)配、提前規(guī)劃。

4 結(jié)語

裝配式建筑作為當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，其運用范圍也在不斷擴大。在裝配式建筑中，電氣系統(tǒng)作為其中的重要一環(huán)，其設(shè)計與施工都要更加安全、合理、標(biāo)準(zhǔn)化。在不斷完善的過程中，強化裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化也需要加強裝配式建筑中各類施工的配合協(xié)調(diào)性，如電氣管線與裝配式建筑的技術(shù)適應(yīng)，以此更快、更好地推動裝配式建筑的進一步發(fā)展。