裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻在裝配式建筑中的應(yīng)用研究

王利軍 （中交建筑集團(tuán)有限公司，北京 100007）

近年來(lái)，在國(guó)家一系列政策的鼓勵(lì)和支持下，我國(guó)裝配式建筑迅速發(fā)展，裝配式建筑在房屋建筑工程中占比逐年增加。裝配式建筑采用大量的混凝土預(yù)制構(gòu)件，如預(yù)制樓梯、預(yù)制疊合板、預(yù)制剪力墻等，通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)采用“搭積木”的方式將建筑物建成，使得現(xiàn)場(chǎng)施工工人數(shù)量大大減少，在一定程度上緩解了“用工荒”的壓力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而，傳統(tǒng)的灌漿體系裝配式剪力墻在不斷發(fā)展中暴露了一些弊端，如施工工序過(guò)多、安裝速度較慢、構(gòu)件自重較大、套筒漿液飽滿度難以檢測(cè)等問(wèn)題。裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻利用自身施工工序簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能良好等特點(diǎn)，較好地解決了傳統(tǒng)灌漿體系所暴露出來(lái)的問(wèn)題。

本文依托海南省瓊海市博鰲樂(lè)城先行區(qū)保障性租賃住房項(xiàng)目進(jìn)行分析，該項(xiàng)目用地面積47463.7m2，新建總建筑面積78812.6m2，包含24棟單體住宅樓，地上7層、地下1 層。該保障性租賃住房項(xiàng)目采用裝配式建筑，主體結(jié)構(gòu)為剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配式設(shè)計(jì)類型主要有裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻、疊合樓板；項(xiàng)目所有樓棟2～7層主體結(jié)構(gòu)豎向剪力墻采用裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻和現(xiàn)澆混凝土剪力墻相結(jié)合的方式，模殼剪力墻應(yīng)用占比約22%。本文結(jié)合博鰲樂(lè)城先行區(qū)保障性租賃住房項(xiàng)目對(duì)裝配式復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討和研究，首先介紹了該結(jié)構(gòu)體系的基本原理和特點(diǎn)，然后逐項(xiàng)分析了施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，包括構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、墻體安裝、調(diào)試就位、縫隙封堵等關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研和實(shí)際案例的分析，總結(jié)了影響裝配式復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻施工的控制要點(diǎn)；最后，對(duì)裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，并分析了其在房屋建筑領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

1 裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻基本原理和特點(diǎn)

裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻包括組合殼構(gòu)件以及組合殼構(gòu)件組裝到位后填充至組合殼構(gòu)件內(nèi)的現(xiàn)澆混凝土，其中，組合殼構(gòu)件包括內(nèi)部呈空腔的模殼、固定在模殼內(nèi)部的鋼筋骨架以及均勻設(shè)置在模殼內(nèi)的對(duì)拉桿件，兩側(cè)模殼是水泥基薄板預(yù)制而成，用于承受混凝土側(cè)向壓力，對(duì)拉桿件的兩端分別埋設(shè)在兩側(cè)模殼內(nèi)，是用于固定鋼筋骨架并承受混凝土澆筑側(cè)向壓力的桿件，相鄰組合殼構(gòu)件之間在平面上為密拼連接，組合殼構(gòu)件的鋼筋骨架與現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的鋼筋布設(shè)方式相同，相鄰組合殼構(gòu)件間的鋼筋采用搭接連接。

裝配式復(fù)合模殼體系是指在預(yù)制構(gòu)件制作過(guò)程中，將混凝土模殼作為主要的制作材料，將預(yù)制構(gòu)件加工成模板，利用兩側(cè)水泥基薄板模殼作為支撐，從而形成強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性良好的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件。復(fù)合模殼體系包括模板和混凝土兩部分，其中，模板為水泥基預(yù)制薄板，主要是為了滿足工程施工的基本要求，保證混凝土澆筑順利進(jìn)行；而混凝土則是為了確保其施工質(zhì)量和效果，提高混凝土剪力墻的整體穩(wěn)定性和承載能力。

裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻較傳統(tǒng)灌漿體系裝配式混凝土剪力墻具有以下特點(diǎn)：①裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中相鄰組合殼構(gòu)件的鋼筋連接方式與現(xiàn)澆混凝土剪力墻一致，力學(xué)性能較好；②裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻內(nèi)腔混凝土實(shí)際上是在施工現(xiàn)場(chǎng)整體現(xiàn)澆的，相對(duì)于傳統(tǒng)灌漿體系預(yù)制剪力墻而言，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)整體性能更有保證；③采用復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻，不但降低了材料成本，設(shè)備成本、制作成本、運(yùn)輸成本及儲(chǔ)存成本也大幅降低；④模殼墻體預(yù)制構(gòu)件起吊安裝就位后，無(wú)須在現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行墻體的模板安裝、鋼筋綁扎工序，而且模殼墻體預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量較輕，過(guò)程運(yùn)輸、臨時(shí)存放和起吊安裝都較為方便；⑤吊裝工序簡(jiǎn)便，預(yù)埋件少，墻身豎向分布鋼筋采用傳統(tǒng)的搭接而不是套筒灌漿連接，建造成本大幅降低；⑥裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻綜合考慮了各專業(yè)的協(xié)同，系統(tǒng)性、集成性高，有助于實(shí)現(xiàn)全專業(yè)、全過(guò)程的信息化管理。

2 裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 模殼墻體進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收及施工準(zhǔn)備

（1）項(xiàng)目在進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)總平面布置時(shí)，需要提前規(guī)劃預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收?qǐng)龅?、臨時(shí)堆放場(chǎng)地，在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)劃出預(yù)制構(gòu)件臨時(shí)堆放的范圍、區(qū)域，并按相關(guān)要求設(shè)置警示牌、警示標(biāo)志，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行規(guī)范管理。構(gòu)件堆放區(qū)域應(yīng)在塔吊作業(yè)半徑范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件在場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行二次倒運(yùn)的情況；同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件臨時(shí)堆放時(shí)，應(yīng)注意堆放層數(shù)最多不能超過(guò)6 層，以防止對(duì)預(yù)制構(gòu)件造成損壞。

（2）預(yù)制墻體構(gòu)件運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，需要委派專人檢查供貨物清單、出廠合格證或質(zhì)量證明文件，仔細(xì)核對(duì)構(gòu)件規(guī)格、型號(hào)和數(shù)量；驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求對(duì)進(jìn)場(chǎng)的模殼墻體規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、質(zhì)量以及預(yù)埋件數(shù)量、位置、尺寸、預(yù)留洞口位置、尺寸等進(jìn)行驗(yàn)收；提前通知現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、監(jiān)理工程師對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查，并檢查構(gòu)件外觀是否有明顯裂縫；預(yù)制構(gòu)件堆上貨架前，需檢查墊塊和臨時(shí)固定措施是否到位，根據(jù)安裝前后順序，明確預(yù)制構(gòu)件堆放排序。

（3）組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)墻體表面線、安裝左右控制線和標(biāo)高控制線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收校核，利用標(biāo)高控制線復(fù)核在準(zhǔn)備安裝模殼剪力墻部位的結(jié)構(gòu)表面是否有凹凸現(xiàn)象，設(shè)計(jì)在預(yù)制墻體下端只有20mm平整度偏差的間隙；墻體底部預(yù)留鋼筋必須確保垂直，且不得碰撞模殼墻體內(nèi)側(cè)面，如出現(xiàn)問(wèn)題必須跟蹤確認(rèn)整改落實(shí)到位才能進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的安裝。

2.2 模殼墻體安裝

（1）在模殼墻體安裝之前，需將所有預(yù)埋件埋設(shè)準(zhǔn)確，并將底部結(jié)合面清理干凈；采取施工保障措施，并做出標(biāo)志，不得出現(xiàn)污染和破損。

（2）模殼墻體進(jìn)場(chǎng)后，需根據(jù)施工方案確定的施工順序在構(gòu)件上標(biāo)出吊裝順序號(hào)，所標(biāo)注的吊裝序號(hào)應(yīng)與設(shè)計(jì)圖紙序號(hào)保持一致。在模殼墻體安裝之前，必須按照施工方案規(guī)定的吊裝流程對(duì)構(gòu)件編號(hào)進(jìn)行核對(duì)。

（3）由于模殼剪力墻比較輕薄、易碎、易開裂，在吊裝時(shí)應(yīng)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的形狀、尺寸、大小及重量選擇合適的吊具，單個(gè)模殼墻體應(yīng)設(shè)置2 個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)置在模殼頂端內(nèi)側(cè)往下400mm 位置，且吊點(diǎn)位置離模殼墻體兩側(cè)邊緣的距離不得小于300mm；預(yù)制構(gòu)件起吊時(shí)需用卸扣將鋼絲繩與模殼墻體表面預(yù)留的吊環(huán)進(jìn)行有效連接，構(gòu)件起吊至距離地面高度500mm時(shí)，停機(jī)檢查起重機(jī)械的穩(wěn)定性、制動(dòng)裝置的可靠性和構(gòu)件綁扎的牢固性等，檢查兩側(cè)水泥基薄板模殼外觀質(zhì)量及吊環(huán)連接穩(wěn)固后方可繼續(xù)起吊。

（4）預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)吊裝采用人工配合塔吊的方式進(jìn)行安裝，已起吊的預(yù)制構(gòu)件不得長(zhǎng)時(shí)間停在空中，預(yù)制構(gòu)件吊裝時(shí)應(yīng)遵循“慢起、穩(wěn)升、緩放”的基本原則。構(gòu)件吊裝時(shí)，吊鉤應(yīng)緩慢升降，不得急起急落，構(gòu)件起吊至距離作業(yè)面上方600mm 左右時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員用兩根溜繩將預(yù)制構(gòu)件拉住，使模殼墻體緩慢下降，待就位后用可調(diào)長(zhǎng)、短斜撐桿對(duì)構(gòu)件進(jìn)行微調(diào)，借助經(jīng)緯儀、線墜等測(cè)量工具進(jìn)行配合，確保模殼墻體定位準(zhǔn)確后再進(jìn)行固定。

（5）采用斜向可調(diào)支撐桿對(duì)模殼墻體進(jìn)行臨時(shí)固定，斜支撐桿一端固定在已施工完成的樓板上，另一端用螺栓將斜向支撐桿安裝在模殼剪力墻內(nèi)側(cè)水泥基薄板的預(yù)留螺栓連接件上，斜支撐桿固定孔宜設(shè)置在模殼高度的2/3處，且不應(yīng)小于模殼高度的1/2，斜支撐桿布設(shè)間距宜為400mm。

2.3 調(diào)試校正

（1）根據(jù)已放設(shè)的墻體表面線、安裝左右控制線和標(biāo)高控制線，對(duì)模殼剪力墻進(jìn)行調(diào)整定位；使用專用墊具和撬棍進(jìn)行水平位移和標(biāo)高的調(diào)整；模殼墻體的垂直度可采用可調(diào)斜向支撐桿進(jìn)行調(diào)整；整個(gè)調(diào)試校正過(guò)程中，應(yīng)輕翹、輕提、輕移動(dòng)、輕調(diào)整，不得采用大錘敲擊等強(qiáng)行調(diào)整方式，避免在水泥基薄板模殼墻體兩側(cè)邊下角300mm內(nèi)撬動(dòng)受力。

（2）用螺栓將斜向支撐桿安裝在模殼剪力墻內(nèi)側(cè)水泥基薄板的螺栓連接件上，對(duì)模殼墻體進(jìn)行初調(diào)，保證模殼墻體大致豎直；在模殼墻體初調(diào)完成后，利用固定可調(diào)節(jié)斜向支撐桿，對(duì)模殼墻體進(jìn)行臨時(shí)固定，待長(zhǎng)斜向支撐桿固定牢固后，立即安裝短斜向支撐桿，以確保后續(xù)模殼剪力墻精確校正。

（3）平行于模殼剪力墻方向水平位置校正：通過(guò)在已施工完成的樓板面上彈出剪力墻水平控制線對(duì)剪力墻位置進(jìn)行調(diào)整校正，若水平位置有偏差，則可利用小型千斤頂在模殼剪力墻兩側(cè)面進(jìn)行微調(diào)。

（4）垂直于模殼剪力墻方向水平位置校正：可通過(guò)短可調(diào)斜向支撐調(diào)節(jié)桿配合長(zhǎng)可調(diào)斜向支撐調(diào)節(jié)桿，對(duì)模殼剪力墻水平位置進(jìn)行微調(diào)。

（5）模殼剪力墻垂直度校正措施：待模殼剪力墻水平位置調(diào)整校正完成后，利用長(zhǎng)可調(diào)斜向支撐桿，通過(guò)對(duì)模殼剪力墻上部水平位移前后調(diào)節(jié)的方式來(lái)調(diào)整模殼墻體的垂直度。

2.4 縫隙封堵

每個(gè)模殼剪力墻體兩端都設(shè)有暗柱，需使模殼剪力墻兩側(cè)水泥基薄板模殼外表面與暗柱模板外表面平齊，兩側(cè)模板平齊之后形成的縫隙需要采取措施進(jìn)行封堵?，F(xiàn)場(chǎng)具體封堵措施為在縫隙的外側(cè)加一根豎肋，然后在豎肋外側(cè)釘入木鍥，使得中間縫隙以及水泥基薄板后背被完全頂住，最后再用釘子將木鍥固定。

2.5 澆筑模殼內(nèi)腔混凝土

為提高內(nèi)腔混凝土表面的附著力，加強(qiáng)混凝土二次澆筑時(shí)新舊層之間的粘結(jié)力，需對(duì)模殼剪力墻空腔內(nèi)部進(jìn)行粗糙處理。模殼剪力墻內(nèi)腔混凝土在澆筑前應(yīng)對(duì)下表面及兩側(cè)水泥基薄板表面澆水濕潤(rùn)，澆筑時(shí)應(yīng)分層分段澆筑，分段澆筑長(zhǎng)度不得大于3m，內(nèi)腔混凝土分層澆筑厚度應(yīng)控制在300mm左右，斜向分層，然后依次斜向澆筑至墻頂標(biāo)高。

澆筑模殼內(nèi)腔混凝土?xí)r，采用手持式振搗棒進(jìn)行振搗，振搗棒應(yīng)快速插入混凝土內(nèi)部，振搗時(shí)間應(yīng)維持在20s~30s?，F(xiàn)場(chǎng)采用插入式振動(dòng)棒振搗時(shí)應(yīng)快插慢拔，按施工方案確定順序進(jìn)行振搗，不得漏振，不得過(guò)振，應(yīng)均勻振搗密實(shí)。澆筑內(nèi)腔混凝土?xí)r，應(yīng)派專人觀察模殼剪力墻水泥基薄板、預(yù)埋件、拉結(jié)件、斜支撐桿等有無(wú)移位變形情況，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)立即組織相關(guān)人員進(jìn)行整改，且應(yīng)在下層混凝土初凝前全部整改完成，并留存相關(guān)影像資料。

內(nèi)腔混凝土澆筑完畢后應(yīng)在12h 內(nèi)澆水并覆蓋養(yǎng)護(hù)，每日澆水次數(shù)應(yīng)根據(jù)天氣情況而定，并應(yīng)使混凝土表面保持濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

3 裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻施工控制要點(diǎn)分析

（1）因裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻下面兩個(gè)邊角特別容易受損，不論是在起吊和安裝擱置過(guò)程中，都要保證下面兩個(gè)邊角不能受力；安裝時(shí)嚴(yán)禁構(gòu)件直接著地，底部應(yīng)放置襯墊、橡膠軟墊或木方；預(yù)制構(gòu)件必須在整體吊離地面后才能進(jìn)行水平方向移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)嚴(yán)禁采用貼地拖行的方式；起吊鋼絲需對(duì)構(gòu)件的水平度進(jìn)行控制，嚴(yán)禁因未水平而單角著地?fù)p傷；預(yù)制構(gòu)件吊裝前，必須復(fù)核模殼剪力墻安裝位置上的平整度，局部板面凹凸部位超過(guò)樓面標(biāo)高20mm 時(shí)，需事先鑿平，避免損傷構(gòu)件和影響安裝精度。

（2）模殼剪力墻吊裝需采用塔吊等大型起重機(jī)械垂直起吊，在模殼墻體安裝過(guò)程中各相關(guān)人員應(yīng)密切配合，吊裝過(guò)程中嚴(yán)禁非吊裝人員進(jìn)入吊裝區(qū)域，相關(guān)人員必須密切關(guān)注構(gòu)件掛鉤之后和起吊繩繃緊的全過(guò)程，提醒司機(jī)起吊要慢、穩(wěn)，確保模殼墻體在吊裝過(guò)程中不左右搖擺、不碰撞邊柱鋼筋。

（3）進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的所有模殼剪力墻安裝作業(yè)人員必須佩戴安全帽、安全帶、安全繩等安全防護(hù)設(shè)施。所有模殼剪力墻吊裝人員必須經(jīng)過(guò)項(xiàng)目經(jīng)理部三級(jí)安全教育及相關(guān)部門安全生產(chǎn)知識(shí)考試合格，并且接受施工安全技術(shù)交底。各安裝班組人員要相對(duì)固定，吊裝班組不得隨便換人，以便操作工人更加熟練掌握安全技能。吊裝人員每次作業(yè)前必須對(duì)鋼絲繩、吊鉤、吊環(huán)螺絲等有關(guān)安全環(huán)節(jié)的吊具進(jìn)行檢查，確?，F(xiàn)場(chǎng)使用的吊具完好無(wú)損，不能帶病使用和作業(yè)；模殼墻體吊離地面后，所有吊裝參與人員必須立即全部撤離吊裝施工區(qū)域。

（4）吊裝工人必須充分理解和配合塔吊班組安全操作，嚴(yán)禁野蠻施工。吊裝作業(yè)時(shí)，如遇有6 級(jí)及以上大風(fēng)不得強(qiáng)行要求塔吊班組繼續(xù)作業(yè)，由于模殼剪力墻比較輕薄、板面尺寸面積大，迎風(fēng)面大，遇有5級(jí)大風(fēng)時(shí)就需密切關(guān)注和予以控制。

（5）模殼剪力墻吊裝就位及臨時(shí)固定完成后，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)安排專人對(duì)每根斜向支撐桿進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保模殼墻體支撐穩(wěn)固。

（6）模殼剪力墻內(nèi)腔混凝土澆筑應(yīng)采取分段分層澆筑方式，斜向依次澆筑至墻頂標(biāo)高。模殼剪力墻新澆內(nèi)腔混凝土與下層舊混凝土的結(jié)合處，應(yīng)提前在舊混凝土表面均勻澆筑50mm 厚與內(nèi)腔混凝土成分相同的水泥砂漿。內(nèi)腔混凝土應(yīng)分層分段連續(xù)澆筑，中途停歇時(shí)間不得超過(guò)混凝土初凝時(shí)間，混凝土分層澆筑厚度應(yīng)控制在300mm 左右，上下層混凝土接槎處應(yīng)加強(qiáng)振搗，以確?；炷羶?nèi)部均勻、密實(shí)，混凝土強(qiáng)度符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)采用了永久模板技術(shù)和鋼筋成型安裝技術(shù)，在工廠將模板和鋼筋制作成預(yù)制構(gòu)件，整體運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行吊裝；裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻的鋼筋連接方式與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)一致，無(wú)須在現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行模殼墻體的模板安裝及鋼筋綁扎工序，且構(gòu)件質(zhì)量輕，吊裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便，模殼內(nèi)腔混凝土采用全現(xiàn)澆形式，使得裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻同時(shí)具有裝配式結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。裝配復(fù)合模殼體系混凝土剪力墻施工具有節(jié)能環(huán)保、節(jié)約成本等優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用到建筑工程中可有效解決普通現(xiàn)澆混凝土剪力墻施工質(zhì)量通病，提高裝配式混凝土剪力墻的整體質(zhì)量，節(jié)約工程造價(jià)，從而促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)在新時(shí)代背景下的可持續(xù)發(fā)展。