李 全 (太原中鐵諾德置業(yè)有限公司,山西 太原 030000)
裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進行,在工廠加工制作好建筑構(gòu)件和配件(如樓板、墻板、樓梯、陽臺等),再運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場,通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。裝配式施工技術(shù)不僅可以解決環(huán)境問題,而且也能解決因施工作業(yè)空閑狹小對現(xiàn)場施工作業(yè)的限制,從而保障施工作業(yè)質(zhì)量。研究裝配式施工技術(shù)應(yīng)用,對發(fā)揮裝配式施工技術(shù)優(yōu)勢、促進房屋建筑施工技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新有著重要意義。
裝配式施工技術(shù)早在20世紀(jì)初就成了人們研究的對象,直至20世紀(jì)60年代中期,英國、美國和蘇聯(lián)首先對裝配式施工技術(shù)進行了應(yīng)用。目前,日本在裝配式施工技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先世界,這與日本的國情有著很大的聯(lián)系。日本國土面積小,人口總數(shù)多,且大部分人口都集中在幾個主要區(qū)域,人口的增長導(dǎo)致土地資源緊張,所以日本很多房屋都是在狹小的空間內(nèi)完成施工。狹小空間內(nèi)施工的難度在于現(xiàn)場作業(yè)效率低,因此,日本建筑行業(yè)引入了裝配式施工技術(shù)。裝配式施工技術(shù)主要以現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)部件為主,結(jié)構(gòu)部件提前在預(yù)制工廠中制造,施工時只需要將提前制作好的部件進行組合。隨著綠色可持續(xù)理念深入人心,傳統(tǒng)的高能耗和高污染建筑產(chǎn)業(yè)進入轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,建筑行業(yè)再次將發(fā)展目標(biāo)放在裝配式建筑上,很大程度上推動了裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展。
裝配式施工作業(yè)無須在施工現(xiàn)場進行復(fù)雜的技術(shù)操作,大部分施工內(nèi)容都是將提前預(yù)制好的結(jié)構(gòu)部件進行組裝。建筑結(jié)構(gòu)部件提前制作、現(xiàn)場施工作業(yè)內(nèi)容較少,裝修和主體工程同時進行,采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案,符合綠色節(jié)能發(fā)展要求,這些都是裝配式建筑的主要特點,本文將圍繞著這些特點進行分析和探究。
傳統(tǒng)的建筑施工中,幾乎所有的施工工序都是在現(xiàn)場完成的,因此對施工現(xiàn)場場地面積要求較高,如果場地面積較小,施工作業(yè)難度將會增加,施工效率因此降低。裝配式施工技術(shù)解決了這個問題,建筑的外墻板、內(nèi)墻板、疊合板、陽臺、空調(diào)板、樓梯、梁、柱等結(jié)構(gòu)都可以提前在工廠中生產(chǎn),施工時結(jié)合現(xiàn)場情況,明確組裝方案,并嚴(yán)格按照組裝方案進行組裝即可。表1為裝配式建筑的結(jié)構(gòu)類型。這種施工方案的優(yōu)點在于能減少現(xiàn)場施工作業(yè)流程,即使施工現(xiàn)場的空間非常小,也能夠高效完成施工作業(yè)。預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的安裝需要借助吊裝設(shè)備,施工時按照設(shè)計要求對各個部件進行組合即可,現(xiàn)場無須開展復(fù)雜的混凝土澆筑作業(yè)。此外,如果建筑結(jié)構(gòu)受損,可以對受損的結(jié)構(gòu)進行更換,這對延長建筑壽命起到了重要的作用。
表1 裝配式建筑的結(jié)構(gòu)類型
裝配式建筑部件主要在生產(chǎn)工廠中制造,如果建筑工期較為緊張,可以通過多個工廠進行同時制造的方法解決這一問題?,F(xiàn)場施工作業(yè)的主要內(nèi)容是對各個結(jié)構(gòu)部件進行安裝,并將結(jié)構(gòu)部件固定在一起。相比于傳統(tǒng)的施工技術(shù),裝配式施工技術(shù)可以根據(jù)業(yè)主的需求設(shè)計施工程序,即使業(yè)主在施工中改變設(shè)計方案,也能根據(jù)設(shè)計方案變更施工方法,且對后續(xù)施工作業(yè)產(chǎn)生的影響非常小?,F(xiàn)場施工作業(yè)內(nèi)容減少對于提升施工作業(yè)效率和質(zhì)量有著重要意義,例如,傳統(tǒng)的施工作業(yè)現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)眾多,如果管理工作不到位,可能增加施工安全隱患,帶來施工作業(yè)質(zhì)量問題,而使用裝配式施工技術(shù)則能夠解決這一問題,有效地降低現(xiàn)場施工作業(yè)安全風(fēng)險發(fā)生概率。
傳統(tǒng)建筑施工需要在完成主體施工作業(yè)后,需要經(jīng)過多個程序才能進行裝修,因此整個施工作業(yè)的周期較長。但是,裝配式施工技術(shù)則完全不同,主體施工結(jié)束后,進行主體結(jié)構(gòu)驗收即可開展裝修作業(yè)。例如,安裝建筑梁結(jié)構(gòu)時,可以根據(jù)裝修要求對房屋布局進行設(shè)計,等到將房屋部件安裝在指定位置后即可對房屋內(nèi)的環(huán)境進行優(yōu)化。相比于傳統(tǒng)的施工技術(shù),裝配式施工技術(shù)能夠減少施工作業(yè)程序,縮短施工作業(yè)的周期,提高施工作業(yè)的質(zhì)量。此外,由于裝配式施工組裝作業(yè)后的養(yǎng)護周期較短,因此,裝修作業(yè)能夠隨著主體安裝作業(yè)的結(jié)束即時開展,施工作業(yè)效率可以得到有效提升。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是裝配式施工的重要特點,與傳統(tǒng)的施工作業(yè)相比,裝配式施工對建筑結(jié)構(gòu)部件的規(guī)格有著較高要求,在生產(chǎn)和制作過程中,必須嚴(yán)格保障建筑部件的尺寸和質(zhì)量。制作結(jié)構(gòu)部件時,受到制作工藝和生產(chǎn)環(huán)境的影響,建筑結(jié)構(gòu)部件的尺寸會出現(xiàn)誤差,如果誤差較大,裝配作業(yè)將無法順利開展,而在傳統(tǒng)施工環(huán)境下這一問題不會帶來太大影響,這也是建筑驗收結(jié)果與設(shè)計方案出現(xiàn)較大差異的重要原因。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的優(yōu)點是可以根據(jù)業(yè)主需求更換建筑結(jié)構(gòu)部件,從而滿足業(yè)主的需求。此外,標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案對于提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著重要意義,也為管理部門提供了幫助。
綠色節(jié)能是建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要主題,傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)能耗高、污染高,隨著綠色節(jié)能理念深入人心,人們逐漸意識到建筑節(jié)能環(huán)保的重要性,因此有了許多綠色環(huán)保施工技術(shù)。裝配式建筑施工作業(yè)主要在生產(chǎn)工廠中完成,生產(chǎn)和制作過程中產(chǎn)生的污染都可以針對性地進行治理,防止了污染物直接進入自然環(huán)境,從而實現(xiàn)了綠色節(jié)能發(fā)展。綠色節(jié)能發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)對于建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展有著重要意義,目前,我國對于裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了高度重視,這也反映了其在綠色節(jié)能發(fā)展方面的優(yōu)勢。此外,裝配式建筑現(xiàn)場施工程序較少,施工作業(yè)對環(huán)境的污染也因此進一步降低。
2015 年國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51129-2015),其中對裝配式建筑提出了新的要求,這也意味著我國裝配式建筑進入了新的發(fā)展時期。裝配式建筑施工技術(shù)應(yīng)用能夠有效推動傳統(tǒng)澆筑行業(yè)轉(zhuǎn)型,為現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要參照。
建筑結(jié)構(gòu)部件主要由生產(chǎn)車間制作。預(yù)制工程按照設(shè)計方案制作預(yù)制構(gòu)件,經(jīng)過檢查達到標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)部件被運送到施工現(xiàn)場,在現(xiàn)場進行組裝。預(yù)制結(jié)構(gòu)部件主要為外墻板、內(nèi)墻板、疊合板、陽臺、空調(diào)板、樓梯、梁、柱等,如果使用建筑過程中發(fā)現(xiàn)部分部件存在結(jié)構(gòu)問題,可以對相關(guān)部件進行更換。預(yù)制部件生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制部件的尺寸,如果尺寸誤差過大將會對施工作業(yè)進度和質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外,預(yù)制結(jié)構(gòu)部件時,可以由多個預(yù)制工廠同時開工,這樣既能夠提升制作的速度,也能提升建筑施工的速度。
預(yù)制結(jié)構(gòu)部件主要通過吊裝設(shè)備吊裝到指定的區(qū)域,然后完成安裝作業(yè)。吊裝預(yù)制結(jié)構(gòu)部件的關(guān)鍵是合理控制吊裝速度,如果吊裝過程中出現(xiàn)預(yù)制結(jié)構(gòu)部件晃動幅度較大的情況,可能帶來施工安全風(fēng)險。例如,吊裝時速度過快,建筑結(jié)構(gòu)部件出現(xiàn)左右晃動,會產(chǎn)生垂直于吊索的分力,如果分力大小超過了吊索能夠承受的極限,可能導(dǎo)致吊索被拉斷,預(yù)制結(jié)構(gòu)部件發(fā)生掉落,帶來安全生產(chǎn)事故。因此,吊裝過程中應(yīng)采取緩慢吊裝的方式,首先將預(yù)制結(jié)構(gòu)運送至吊裝繩索下部,在確保牢固的基礎(chǔ)上緩慢地將預(yù)制結(jié)構(gòu)吊起,然后運送到指定的位置。吊裝過程中應(yīng)疏散周圍的人群,防止發(fā)生意外事故。
預(yù)制結(jié)構(gòu)采用特殊的連接方式進行連接和固定,在進行固定時,應(yīng)嚴(yán)格按照安裝技術(shù)要求進行操作。安裝時需要將外墻板、鋼結(jié)構(gòu)和空調(diào)板的連接處與主體結(jié)構(gòu)相連,然后采用插筋固定工具進行固定。固定過程中應(yīng)檢查螺栓的牢固程度,如果發(fā)現(xiàn)螺栓松動,應(yīng)及時對螺栓進行加固,防止對后續(xù)施工作業(yè)安全產(chǎn)生威脅。鋼結(jié)構(gòu)需要進行焊接,例如,在工廠中需要對鋼柱以及鋼梁采用埋弧自動焊焊接成型,焊接時需要控制焊縫質(zhì)量,避免出現(xiàn)虛焊,焊接時應(yīng)及時處理焊渣,完成焊接作業(yè)后應(yīng)對焊接部位結(jié)構(gòu)強度進行檢測,只有符合焊接標(biāo)準(zhǔn)才能出廠。部分混凝土結(jié)構(gòu)需要進行澆筑,應(yīng)控制好澆筑質(zhì)量,避免出現(xiàn)澆筑斷層,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)強度受到影響。
主體結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)結(jié)束后,需要對其他小型結(jié)構(gòu)進行組裝,此時可以根據(jù)業(yè)主的需求選擇針對性的方式。組裝過程中應(yīng)做好加固作業(yè),例如,門窗組裝時既要檢查門窗與建筑墻體之間的牢固性,同時也要檢查門窗的密閉性,防止安裝過程中對相關(guān)工藝技術(shù)控制不到位而導(dǎo)致門窗結(jié)構(gòu)受到影響。小型部件組裝工藝相比傳統(tǒng)施工作業(yè),其流程更加簡單,無需在現(xiàn)場開展大量的施工作業(yè),只需要將結(jié)構(gòu)部件運輸?shù)浆F(xiàn)場進行安裝即可。從施工作業(yè)的效果來看,小部件組裝作業(yè)難度較低,施工效率相對較高。
裝配式建筑施工質(zhì)量控制非常關(guān)鍵,因此,施工單位應(yīng)針對整個施工作業(yè)進行控制,制定科學(xué)完善的管理措施,并對各項施工工藝的應(yīng)用進行嚴(yán)格管理。想要保障施工作業(yè)質(zhì)量,應(yīng)從技術(shù)、管理和人員等多個角度入手,制定完善的施工質(zhì)量控制措施,全面保障施工作業(yè)效果。
管理工作對于施工質(zhì)量的控制十分重要,施工單位應(yīng)制定科學(xué)的管理措施,保障施工作業(yè)質(zhì)量。首先,應(yīng)完善施工管理制度,施工單位可以采用精細化管理制度,對每一個施工作業(yè)環(huán)節(jié)進行精準(zhǔn)控制,避免施工人員玩忽職守,推動施工作業(yè)順利開展;其次,對施工管理方法進行創(chuàng)新,例如,應(yīng)用BIM對施工作業(yè)進行管理,分析和研究施工中可能出現(xiàn)的問題,制定合理的解決措施,保障施工作業(yè)質(zhì)量;最后,建立監(jiān)督管理體系,引入第三方監(jiān)督機構(gòu),通過監(jiān)督和管理的雙重約束實現(xiàn)對施工質(zhì)量的控制??茖W(xué)的管理措施能夠為施工作業(yè)的順利開展打下基礎(chǔ),確保施工作業(yè)按照既定程序有序開展,減少各類問題對施工質(zhì)量的影響。
施工單位可以從以下方面入手對施工技術(shù)進行創(chuàng)新:①增加施工技術(shù)投入,施工技術(shù)的投入對于技術(shù)創(chuàng)新有著重要意義,為了推動裝配式施工技術(shù)創(chuàng)新,施工單位應(yīng)增加技術(shù)研發(fā)資金比重,為研發(fā)人員提供更加充足的研究資金,從而實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新;②建立專門的技術(shù)研發(fā)機構(gòu),研發(fā)機構(gòu)的建立能夠為技術(shù)創(chuàng)新打下良好基礎(chǔ),推動裝配式建筑行業(yè)不斷發(fā)展。在技術(shù)研究方面,施工單位可以合作建立技術(shù)研究機構(gòu),通過技術(shù)貢獻和資源整合的方式推動技術(shù)創(chuàng)新,從而更好地提高技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量,減少技術(shù)缺陷對施工質(zhì)量的影響。目前我國在技術(shù)創(chuàng)新方面依然有很長的路要走,這也是建筑企業(yè)需要格外關(guān)注的內(nèi)容。
施工人員素養(yǎng)直接關(guān)系到施工作業(yè)的質(zhì)量,目前我國缺少裝配式建筑施工專業(yè)人員,因此施工作業(yè)質(zhì)量會受到一定的影響。為了進一步提升施工作業(yè)質(zhì)量,施工單位應(yīng)不斷地培養(yǎng)人才,提高施工人員的專業(yè)素養(yǎng)。例如,定期組織施工人員學(xué)習(xí)裝配式施工技術(shù),針對施工中出現(xiàn)的問題進行深入分析,制定科學(xué)的控制措施,提升施工人員的專業(yè)水準(zhǔn)。此外,施工單位也要提高人才引進力度,通過提高薪資待遇等方式吸引人才,通過專業(yè)人才建立專業(yè)團隊,這對于施工作業(yè)人員整體素養(yǎng)的提升也有著不可忽視的作用。
裝配式施工技術(shù)對于現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響,因此,針對施工過程中存在的各種問題,施工單位應(yīng)深入研究問題成因,分析其對施工作業(yè)造成的影響,采取合理措施對裝配式施工技術(shù)進行控制,最大限度保障施工作業(yè)效果。施工單位也應(yīng)引入BIM技術(shù),利用BIM技術(shù)對裝配式施工技術(shù)進行優(yōu)化和管理,提升施工技術(shù)的針對性,減少技術(shù)缺陷對施工作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生的影響,全面促進施工作業(yè)順利開展。