裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究*

傅培耕

(中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 太原 030024)

1 工程概況

怡和天潤園項(xiàng)目包括五棟裝配式高層建筑,總計(jì)面積58 397 m2;地下2層,地上12層,建筑高度35.9 m,層高2.9 m,項(xiàng)目應(yīng)用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、疊合板、預(yù)制樓梯,預(yù)制墻板最大長度8m,重量6.2 t,樓板最大跨度4.2 m,重量1.2 t,裝配率為64%,為山西省首批裝配式示范項(xiàng)目。

疊合板厚度為60 mm,桁架鋼筋高度100 mm,入墻側(cè)鋼筋長度100 mm,兩疊合板間現(xiàn)澆帶處鋼筋長度300 mm。

預(yù)制墻板采用三明治夾心結(jié)構(gòu),為200 mm 混凝土內(nèi)墻+60 mm 擠塑板+60 mm 混凝土外葉板三層,采用玻璃纖維筋連接。

2 前期準(zhǔn)備

2.1 構(gòu)件深化

構(gòu)件深化主要包括預(yù)留預(yù)埋,水平構(gòu)件的預(yù)埋主要包括安裝線盒,預(yù)埋較為簡(jiǎn)單。豎向構(gòu)件預(yù)埋量較大,包括灌漿套筒,螺桿孔、爬架孔、斜支撐預(yù)埋件、塔吊附著預(yù)留孔、施工電梯附著預(yù)留孔、及部分豎向安裝管線等,預(yù)埋量大,需要建模深化避免碰撞。

2.2 場(chǎng)地布置

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)輸主要采用半掛車運(yùn)輸,對(duì)施工道路要求較高,場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆忿D(zhuǎn)彎半徑不能少于15 m,道路坡度不能陡于1∶10。構(gòu)件運(yùn)輸前應(yīng)提前進(jìn)行探路,避免出現(xiàn)超高、超寬情況。

構(gòu)件堆場(chǎng)劃分時(shí)應(yīng)盡量靠近塔吊,越重的構(gòu)件存放位置距離塔吊應(yīng)越近。場(chǎng)地應(yīng)和塔吊位于同一側(cè)。

如在地庫頂板上布置施工場(chǎng)地,施工道路及堆場(chǎng)下部采用滿堂架進(jìn)行回頂。道路采用碎石鋪路,上蓋鋼板。

2.3 構(gòu)件存放原則

預(yù)制構(gòu)件需通過運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng),場(chǎng)地準(zhǔn)備需考慮道路形成循環(huán),便于車庫通行,車輛載重較大,道路經(jīng)洞口、管線等部位需有支撐加固或鋪鋼板特殊處理。

預(yù)制構(gòu)件可以根據(jù)就近使用原則,包圍建筑物的方式進(jìn)行堆放,特殊情況可以適當(dāng)調(diào)整位置。

存放庫區(qū)場(chǎng)地盡量靠近道路、建筑及塔吊,并避開場(chǎng)地上的洞口;同時(shí)應(yīng)盡量避開后澆帶位置;對(duì)于變壓器等特殊構(gòu)筑物,需要留有2 m 以上安全距離;在起重設(shè)備有效起重區(qū)內(nèi);考慮泵車架設(shè)及材料卸車;遠(yuǎn)離施工主要人流通道;且不占用現(xiàn)場(chǎng)消防場(chǎng)地;并滿足施工進(jìn)度需求存放量;構(gòu)件按照型號(hào)和單位工程分別存放,相鄰庫區(qū)間通道寬度不小于800 mm。堆放合適能很大程度提高吊裝效率。

整體現(xiàn)場(chǎng)布置完成后還要考慮泵車架設(shè)及材料卸車,為各個(gè)工序留有足夠空間,確實(shí)車輛運(yùn)輸需要上地庫,相關(guān)位置需加強(qiáng)支撐并做好受力驗(yàn)算。

2.4 構(gòu)件存放區(qū)設(shè)置

(1)構(gòu)件堆放時(shí),按施工吊裝裝順序分類堆放,便于場(chǎng)地周轉(zhuǎn)和安裝;保證最下層構(gòu)件墊實(shí),層與層之間用10 cm×10 cm 方木墊平、墊實(shí),墊塊位置和脫模、吊裝的起吊位置一致;各層支墊應(yīng)上下對(duì)齊,最下面一層支墊通長布置;預(yù)埋吊點(diǎn)方向宜向上;標(biāo)識(shí)朝向堆垛間的通道,標(biāo)明該區(qū)構(gòu)件的種類和吊裝序號(hào)。

(2)桁架疊合樓板宜采用平放,板兩端及跨中均設(shè)置墊木且間距不大于1.6 m,堆碼層數(shù)不超過5層。疊合板堆放示意如圖1所示。

圖1 疊合板堆放示意圖

(3)預(yù)制空調(diào)板、PCF 板采用平放,板兩端以及跨中均設(shè)置墊木且間距應(yīng)不大于1.6 m,堆碼層數(shù)不超過2層。

(4)預(yù)制樓梯構(gòu)件采用平放,支點(diǎn)用木方的位置和大小考慮起吊角度,堆碼層數(shù)不超過5層樓梯到場(chǎng)后立即成品保護(hù)(起吊時(shí)防止端頭磕碰;起吊角度大于安裝角度1°～2°)。

(5)墻板用定制的存放架進(jìn)行碼放或通用存放架存放,存放架的剛度和承載力應(yīng)經(jīng)過驗(yàn)算,存放架與地面傾斜角度大于80°,預(yù)制外墻板插放時(shí),墻板構(gòu)件下部與架體底部接觸部位和構(gòu)件與架體橫欄接觸部位用10 cm×10 cm 通長方木墊隔離,以防對(duì)保溫板及外側(cè)的外頁板造成損壞。存放架和地下室頂板用支撐進(jìn)行錨固。

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝

3.1 吊裝方案設(shè)計(jì)

在吊裝階段,合理的吊裝方案設(shè)計(jì)是確保結(jié)構(gòu)安全的首要任務(wù)。筆者將從構(gòu)件特性、吊裝設(shè)備選擇、吊裝過程中的危險(xiǎn)源分析等方面詳細(xì)論述吊裝方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵考慮因素。

3.1.1 塔吊配置

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比,裝配式結(jié)構(gòu)的塔吊是其絕對(duì)的核心垂直運(yùn)輸機(jī)械,構(gòu)件的運(yùn)輸及安裝都需要塔吊來實(shí)現(xiàn),其對(duì)塔吊的運(yùn)輸能力要求整體上升了一個(gè)檔次。

塔吊型號(hào)的配置首先要考慮構(gòu)件重量,通常情況下構(gòu)件質(zhì)量以墻板為最一般能到6t左右,樓梯次之能達(dá)到3t,疊合板一般重量為1t左右,由于建筑物山墻位置窗戶少,體積大,一般山墻位置構(gòu)件為最重構(gòu)件,塔吊選型時(shí),首先必須滿足墻體吊裝要求,在沒有墻體的情況下,考慮樓梯重量,由于疊合板重量較輕,一般不需要專門選用塔吊。在有墻板的情況下一般考慮采用7030級(jí)別以上塔吊,臂端吊重能達(dá)到3t,一般能滿足裝配式墻體要求。

塔吊位置一般同樣要考慮構(gòu)件分布,通常情況下,裝配式結(jié)構(gòu)建筑較為規(guī)整,塔吊一般放置在樓座中央,保證兩側(cè)山墻均能起吊,沒有預(yù)制墻體的結(jié)構(gòu)則主要考慮樓梯位置,優(yōu)先設(shè)置在樓梯間附近(見圖2)。

圖2 塔吊位置示意

同時(shí)塔吊位置也需要考慮構(gòu)件運(yùn)輸?shù)缆肺恢?避免因道路距離塔吊過遠(yuǎn),出現(xiàn)大體積構(gòu)件無法卸車的問題。

3.1.2 構(gòu)件拆分

建筑復(fù)雜程度對(duì)構(gòu)件拆分圖影響,裝配式建筑施工起重機(jī)械與構(gòu)件拆分應(yīng)互相配合,保證樓座在塔吊覆蓋范圍內(nèi)不存在重量過大無法吊起構(gòu)件。

構(gòu)件拆分主要針對(duì)墻體構(gòu)件,為保證吊裝效率,同時(shí)保證吊裝方案的可行性,一般構(gòu)件拆分需要和塔吊布置進(jìn)行配合,距離遠(yuǎn)的構(gòu)件重量低,距離塔吊近的構(gòu)件重量可以進(jìn)行部分提高,加快吊裝速度。

3.2 吊裝施工工藝

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)最大的工藝差別在于吊裝施工,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)將在工廠內(nèi)生產(chǎn)的成品構(gòu)件或半成品構(gòu)件利用起重機(jī)械安裝至既定位置,是區(qū)別于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)新增的一道關(guān)鍵工序,其施工質(zhì)量的高低直接影響到最終成品的建筑物的主要受力結(jié)構(gòu)。吊裝過程中的精密控制是防止結(jié)構(gòu)變形和損壞的關(guān)鍵。通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋,確保吊裝過程中的穩(wěn)定性和安全性,降低工程事故的發(fā)生概率。

3.2.1 樓板吊裝

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工水平構(gòu)件一般采用疊合板,板下部不少于60 mm 的預(yù)制層,上部不少于70 mm 的現(xiàn)澆層,兩層之間采用桁架鋼筋進(jìn)行連接,利用現(xiàn)澆部分連接樓板與其他樓板及墻體,將水平豎向構(gòu)件連接為一個(gè)整體。

疊合板類似于頂板模板,由于疊合板本身具備剛度,可以不支設(shè)頂板模板,同時(shí)對(duì)支撐體系要求較低,下部采用獨(dú)立支撐,空間較滿堂架更開闊。

樓板吊裝前使用獨(dú)立支撐三腳架體系進(jìn)行布設(shè)支撐,支撐類似于鋁模板支撐體系。

疊合板吊裝應(yīng)按吊裝順序進(jìn)行吊裝。吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置以深化設(shè)計(jì)圖的吊點(diǎn)位置為準(zhǔn),一般為4個(gè)專用釣點(diǎn),不得隨意改變吊點(diǎn)位置,吊點(diǎn)對(duì)稱分布,確保構(gòu)件吊裝時(shí)受力均勻、吊裝平穩(wěn)。疊合板吊至支撐體系上后利用撬棍進(jìn)行微調(diào),施工較為簡(jiǎn)易。

疊合板與預(yù)制墻板之間一般存在1 cm 縫隙用于緩解構(gòu)件生產(chǎn)及安裝誤差,該縫隙可采用廢模板裁切木條配合射釘槍封堵。

3.2.2 墻板吊裝

墻板吊裝是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工吊裝工序中的核心,由于墻板構(gòu)件重量大,施工就位難度高,墻板吊裝的質(zhì)量是施工的關(guān)鍵。

3.2.2.1 轉(zhuǎn)換層施工

為保證轉(zhuǎn)換層插筋能夠與上部墻板套筒順利結(jié)合,插筋中心線偏差不得大于5 mm,施工過程中由于現(xiàn)場(chǎng)條件,插筋具有極大難度,主要包括:

(1)插筋位于梁上,梁鋼筋較粗,插筋會(huì)出現(xiàn)大量碰撞,需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行彎折。

(2)插筋精度要求高,對(duì)工人要求高。

(3)插筋固定在梁鋼筋上,本身并不穩(wěn)固。

(4)插筋數(shù)量龐大,容易出現(xiàn)規(guī)格錯(cuò)誤。

為保證插筋施工質(zhì)量,可選用焊接梯子鋼筋固定插筋的方式固定。

轉(zhuǎn)換層施工需要投入更多管理資源,要求管理人員對(duì)插筋進(jìn)行多次復(fù)核,測(cè)量其偏位及規(guī)格,保證首層墻板的順利施工。

轉(zhuǎn)換層施工中新增用于固定上層墻板的斜支撐預(yù)埋件,包括預(yù)埋拉環(huán)或者預(yù)埋套筒。

3.2.2.2 吊裝前準(zhǔn)備

墻板與吊裝面一般存在20 mm 間隙用于灌漿連接上下層結(jié)構(gòu)。

墻板吊裝前需要安裝墊板以控制墻板標(biāo)高,墊板材質(zhì)一般為鐵板。

墻板吊裝前為保證后續(xù)灌漿工序需要對(duì)墻板進(jìn)行分倉及封堵,分倉采用專用分倉高強(qiáng)度砂漿進(jìn)行分倉,外墻封堵采用橡膠條進(jìn)行封堵,內(nèi)墻采用塞縫砂漿在墻板吊裝完成后封堵。

3.2.2.3 墻板吊裝

預(yù)制墻板頂部一般會(huì)預(yù)留吊裝用吊釘或者吊環(huán),使用專用吊具將墻板連接后進(jìn)行試吊,試吊無誤后繼續(xù)進(jìn)行吊裝施工。

吊裝就位時(shí)利用墻邊控制線定位,由于底部灌漿套筒位置不便于觀察,可以采用鏡子對(duì)準(zhǔn)套筒進(jìn)行調(diào)整,墻板慢慢下落就位,保證預(yù)埋鋼筋插入到灌漿套筒中,鋼筋存在少量偏差時(shí)可用撬棍調(diào)整鋼筋。

預(yù)制墻板就位后,利用斜支撐臨時(shí)固定并調(diào)整位置,待灌漿結(jié)束,本層混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后方可拆除支撐。

4 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件灌漿

裝配式結(jié)構(gòu)灌漿是用于將墻板與下部結(jié)構(gòu)連接的方式,采用裝配式結(jié)構(gòu)連接中強(qiáng)連接方式,一般采用漿錨搭接的套筒連接方式。

4.1 灌漿材料選擇

灌漿料一般采用高強(qiáng)砂漿,由于上下部漿錨搭接尺寸較小,同時(shí)需要保證連接的早期強(qiáng)度,對(duì)的灌漿料早期強(qiáng)度要求較高,設(shè)計(jì)強(qiáng)度一般在C80以上。同時(shí)流動(dòng)度,凝結(jié)時(shí)間需要滿足灌漿施工需求,30 min內(nèi)流動(dòng)度下降不能過于嚴(yán)重。

4.2 灌漿工藝

灌漿施工屬于難以檢測(cè)施工質(zhì)量的隱蔽工程,其質(zhì)量一方面從灌漿料原材上保證,如強(qiáng)度高流動(dòng)性好,一方面從施工上保證其充盈度。

4.2.1 施工準(zhǔn)備

灌漿施工在墻板吊裝完成,內(nèi)外縫封堵完成,底部分倉完成后施工。

在正式灌漿前,逐個(gè)檢查各接頭的灌漿孔和出漿孔內(nèi)有無影響漿料流動(dòng)的雜物,確?？茁窌惩ā?/p>

4.2.2 漿料制備

灌漿料制備一般根據(jù)說明書比例及順序進(jìn)行填料攪拌,流動(dòng)度以320～340 mm 為宜;攪拌時(shí)間不小于5 min。停機(jī)靜置1～3 min,待表面氣泡消失后,即可進(jìn)行灌注施工。

4.2.3 灌漿施工

鋼筋套筒灌漿應(yīng)采用壓漿法從灌漿套筒下注漿口注入,待灌漿料漿體從其他注漿孔流出后進(jìn)行封堵。

注漿機(jī)啟動(dòng)后,先將注漿槍頭內(nèi)雜物排出,待注漿槍頭流出的灌漿料與注漿料斗中漿體流動(dòng)度一致時(shí),方可進(jìn)行注漿施工。

注漿速度控制:注漿過程中應(yīng)保持連續(xù)勻速緩慢注漿,盡量避免引入氣囊或氣泡夾層,注漿過程必須保證連貫性,非意外情況,不得中途停機(jī)。

出漿封堵:當(dāng)漿體以整柱狀流出時(shí)候,要進(jìn)行出漿封堵。

5 質(zhì)量控制和安全管理

質(zhì)量控制和安全管理是任何建筑工程中都不可忽視的重要方面。通過引入現(xiàn)代化的質(zhì)量控制手段和安全管理體系,確保吊裝和灌漿過程中各項(xiàng)工作的規(guī)范執(zhí)行,最大程度地降低施工事故的風(fēng)險(xiǎn)。

5.1 質(zhì)量控制

5.1.1 吊裝施工質(zhì)量控制

吊裝施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于墻板吊裝,控制點(diǎn)在于軸線位置、標(biāo)高、垂直度。

軸線位置在構(gòu)件吊裝時(shí)進(jìn)行控制,利用內(nèi)外邊線及兩側(cè)邊線進(jìn)行控制,下落完成后利用撬棍進(jìn)行調(diào)整。

標(biāo)高控制主要靠鋼墊片,在吊裝前利用水準(zhǔn)儀測(cè)定標(biāo)高,將墊片墊至設(shè)計(jì)高程,一般由2～3組墊片控制墻板標(biāo)高。

墻板垂直度主要利用臨時(shí)支撐調(diào)整,通過調(diào)整支撐螺桿的松緊調(diào)整墻板垂直度。

5.1.2 灌漿施工質(zhì)量控制

灌漿施工的質(zhì)量控制關(guān)鍵在于保證其充盈度。

灌漿套筒一般有下部灌漿孔及上部出漿孔兩個(gè)孔組成,每個(gè)墻板下的灌漿套筒通過墻板下部20 mm 的底板縫進(jìn)行聯(lián)通。

灌漿采用專用灌漿機(jī)壓力注漿,由一個(gè)套筒的下部注漿孔進(jìn)行注漿,待漿料從其他套筒的注漿孔及灌漿孔呈柱狀流出后使用膠塞進(jìn)行封堵,如出現(xiàn)未出漿,但是注漿壓力過大情況,應(yīng)檢查套筒是否堵塞。灌漿完成初步凝固后,應(yīng)檢測(cè)每個(gè)套筒是否灌漿密實(shí),不密實(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。

5.2 安全管理

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的安全控制要點(diǎn)主要在于構(gòu)件的吊裝施工。

由于混凝土構(gòu)件重量大,一旦發(fā)生脫鉤、斷繩等事故后果十分嚴(yán)重。

吊裝前首先要檢查鋼絲繩、卡環(huán)等吊具的磨損情況,磨損較大應(yīng)及時(shí)更換。同時(shí)檢查構(gòu)件上吊點(diǎn)的外觀質(zhì)量,不能有明顯缺陷。

起吊時(shí)應(yīng)先進(jìn)行試吊,起吊500 mm 后觀察吊具及構(gòu)件情況,確認(rèn)安全無誤后再正式起吊安裝。

起吊過程中人員不得經(jīng)過構(gòu)件下部,并遠(yuǎn)離構(gòu)件墜落半徑。

6 結(jié)語

通過對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行深入研究,分析多個(gè)工程施工總結(jié)出一定施工經(jīng)驗(yàn),為相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)者提供一定參考。對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行一定程度的推廣。