文/中國建筑第八工程局有限公司 馬昕煦 廖顯東 朱 海 劉亞男

馬昕煦，中國建筑第八工程局有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理，工程師，工學博士

廖顯東，中國建筑第八工程局有限公司裝配式建筑設(shè)計研究所所長，高級工程師，工學博士

朱 海，中國建筑第八工程局有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理，高級工程師

劉亞男，中國建筑第八工程局有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理，工程師

0 引言

我國建筑業(yè)目前仍處于勞動密集粗放型行業(yè)階段，勞動生產(chǎn)率總體偏低，資源與能源消耗嚴重，建筑環(huán)境污染問題突出，建筑施工人員專業(yè)技術(shù)程度偏低，建筑工程質(zhì)量與壽命不高。針對這一現(xiàn)狀，大力推行建筑工業(yè)化已成為解決“四節(jié)一環(huán)?！眴栴}、實現(xiàn)“兩提兩減”目標和推進“兩型”社會建設(shè)的必要途徑。葉浩文等[1]提出“三個一體化”概念，即建筑結(jié)構(gòu)機電裝修一體化，設(shè)計加工裝配一體化，技術(shù)管理市場一體化，為我國的建筑工業(yè)化指明了發(fā)展方向。

目前，我國建筑工業(yè)化的頂層組織框架已基本形成，自20世紀90年代至今，國家陸續(xù)出臺了一系列政策，發(fā)展裝配式建筑已上升為推進社會經(jīng)濟發(fā)展的國家戰(zhàn)略，國務(wù)院及住建部出臺了相應(yīng)的行業(yè)規(guī)程、國家標準及圖集，為裝配式建筑的發(fā)展提供了很好的標準和規(guī)范支撐，全國各地也陸續(xù)建立示范城市和產(chǎn)業(yè)化基地并發(fā)揮引領(lǐng)和示范作用。隨著勞動力成本提高、市場內(nèi)動力逐步增強及建筑工業(yè)化技術(shù)水平提升，裝配式建筑業(yè)發(fā)展開始加速進行，以上海為例，至2016年，上海已落成1385萬m2裝配式建筑，建成預(yù)制混凝土構(gòu)件廠57家，實現(xiàn)產(chǎn)能120萬m3。

雖然裝配式建筑的推廣工作如火如荼，但發(fā)展過程中仍然面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。本文將系統(tǒng)指出裝配式建筑全過程建造的技術(shù)要點，總結(jié)常見問題，并分享工程實踐經(jīng)驗。

1 裝配式混凝土建筑深化設(shè)計

我國設(shè)計人員對于裝配式建筑的設(shè)計尚處于起步階段，普遍走的是先結(jié)構(gòu)定型，再結(jié)構(gòu)拆分的技術(shù)路線，設(shè)計人員通常缺乏裝配式建筑的全局性、系統(tǒng)性設(shè)計思維，在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段并未考慮好如何平衡建筑多樣性需求與裝配式建筑標準化特點的矛盾，造成拆分后構(gòu)件復(fù)雜、規(guī)格繁多，極大地增加了生產(chǎn)、建造成本。

裝配式建筑設(shè)計應(yīng)綜合考慮方案階段、設(shè)計階段、深化設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)、安裝階段的全局性工作。其中，深化設(shè)計起到承上啟下、全程跟蹤的作用，需配合各專業(yè)進行措施整合，并指導(dǎo)生產(chǎn)和施工。

預(yù)制構(gòu)件拆分是深化設(shè)計的一項重要工作，拆分方案是否合適將直接影響生產(chǎn)建造成本。構(gòu)件拆分要盡量做到少規(guī)格、多組合、模數(shù)化的要求，應(yīng)遵循“先水平、再豎向，先外墻、再內(nèi)墻，外圍護單間拆分，接縫位置選受力較小處，構(gòu)件不過大過重”的原則。

2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

目前預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)主要有2種方法：①固定臺座法；②循環(huán)流水線法。2種方法都有各自的優(yōu)勢和適用范圍，必須根據(jù)實際條件進行選擇。

1）固定臺座法 以固定模具為中心、橋吊為物料運輸工具的生產(chǎn)組織系統(tǒng)（見圖1），主要設(shè)備為模具、橋吊及養(yǎng)護罩，混凝土成型主要依靠附著式振動器或手動插入式振搗器。其優(yōu)點在于工藝簡單，操作方便，有利于質(zhì)量控制，一次性投資較??；缺點在于車間占地面積大，混凝土攪拌、運輸及澆筑環(huán)節(jié)緊湊性差、效率較低。固定臺座法一般適用于各種條件和場合的項目，尤其是一次性項目。

2）循環(huán)流水線法 以循環(huán)流水線配套專業(yè)攪拌站的自動生產(chǎn)組織系統(tǒng)（見圖2），主要設(shè)備包括攪拌站、模具、振動臺、傳送線、養(yǎng)護窯及橋吊，混凝土成型主要靠振動臺完成。其優(yōu)點在于流水線組織，集成化程度很高，長期大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)標準產(chǎn)品的優(yōu)勢明顯；缺點是只適合板類構(gòu)件，不適合異形構(gòu)件，機動靈活性差，建設(shè)期較長，一次性投資大。循環(huán)流水線法適用于投資規(guī)模大、運行期也較長的項目，不適用于一次性項目或短期項目。

圖1 固定臺座法

圖2 循環(huán)流水線法

3 裝配式混凝土建筑施工

裝配式建筑施工策劃在裝配式建筑建造過程中至關(guān)重要，包括平面布置、起重設(shè)備選型、構(gòu)件運輸與堆放、支撐系統(tǒng)和外架形式、預(yù)制構(gòu)件安裝和施工連接等方面，策劃水準直接影響裝配式建筑的施工質(zhì)量、施工效率及建造成本。

3.1 平面布置

以某工程為例，其平面布置應(yīng)結(jié)合起重設(shè)備布置堆放場地；應(yīng)滿足車輛運輸?shù)牡缆芬?，包括寬度、轉(zhuǎn)彎半徑和承載力等；以循環(huán)或單向通行道路為優(yōu)（見圖3）。

3.2 起重設(shè)備

起重設(shè)備應(yīng)滿足構(gòu)件吊裝需求；根據(jù)覆蓋范圍確定施工場地、分區(qū)、堆場布置的合理性；根據(jù)占用時間確定構(gòu)件卸車、吊裝等工序和時間節(jié)點安排；根據(jù)起重需求確定塔式起重機型號；根據(jù)區(qū)段間流水、相互影響、作業(yè)量均衡確定塔式起重機位置，以保證塔式起重機群協(xié)調(diào)作業(yè)。

3.3 構(gòu)件運輸

預(yù)制構(gòu)件運輸過程中應(yīng)采取防破損保護措施，在構(gòu)件和剛性擱置點處填塞柔性墊片；預(yù)制柱、梁、疊合樓板、陽臺板、樓梯、空調(diào)板宜采用平放駁運；預(yù)制墻板宜采用豎直立放駁運；復(fù)合保溫或形狀特殊的墻板宜采用插放架、靠放架直立堆放，插放架、靠放架應(yīng)通過計算并具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，支墊應(yīng)穩(wěn)固，并宜采取直立運輸?shù)姆绞剑ㄒ妶D4）。

3.4 構(gòu)件堆放

結(jié)合工期計劃制定構(gòu)件進場計劃及堆場面積，現(xiàn)場應(yīng)留有1層構(gòu)件堆放所要求的面積，避免“等構(gòu)件”現(xiàn)象發(fā)生。堆場應(yīng)做硬化處理，并采用合適的堆放方式與工具（見圖5）。

3.5 支撐措施

安裝施工前，根據(jù)臨時斜支撐的可調(diào)節(jié)長度確定規(guī)格型號；連接件應(yīng)方便、可靠（見圖6）；樓板預(yù)埋件需滿足承載力需求；根據(jù)實際荷載確定水平構(gòu)件支撐的形式、數(shù)量及支撐點位置。

圖3 平面布置

圖4 構(gòu)件運輸?shù)谋Ｗo措施

圖5 構(gòu)件堆放

圖6 連接件

3.6 外架形式

施工前應(yīng)根據(jù)實際需要確定外架形式，常用的外架形式包括：懸挑架、爬架及掛架（見圖7）。

1）懸挑架 屬于傳統(tǒng)腳手架，搭設(shè)簡單，工字鋼洞口需在構(gòu)件上進行預(yù)留，適合外墻作業(yè)量較多的項目。

2）爬架 預(yù)埋件較少，成本高，適合外立面簡單且層數(shù)較多的項目。

3）掛架 和預(yù)制墻板整體吊裝，需提前在預(yù)制墻板上預(yù)留孔洞，吊裝前，掛架安裝在預(yù)制墻上然后整體吊裝，適合外墻作業(yè)量較少的項目。

3.7 構(gòu)件安裝

安裝施工應(yīng)事先確定合理的構(gòu)件吊裝順序，并選擇方便實用且效率高的安裝工具，控制構(gòu)件的安裝精度。

可采用預(yù)留鋼筋定位器（見圖8），以實現(xiàn)墻板預(yù)留鋼筋的精準定位；應(yīng)精準設(shè)定標高控制點，并測量樓面各處標高，利用鋼質(zhì)或硬橡膠墊片調(diào)整墻底標高。

3.8 施工連接

現(xiàn)澆節(jié)點區(qū)域應(yīng)確定合理的鋼筋連接與綁扎順序，避免返工；模板的加固需滿足剛度需求。

疊合板上的預(yù)埋水電管線宜先于樓面鋼筋進行施工；樓面需按要求設(shè)置預(yù)埋件（見圖9）。

4 裝配式建筑建造過程中常見的質(zhì)量問題

1）深化設(shè)計造成的質(zhì)量問題，比較常見的是后澆部位鋼筋碰撞、關(guān)鍵構(gòu)造遺漏，圖10所示為柱底鍵槽排氣孔遺漏（按照JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求，柱底鍵槽應(yīng)設(shè)置排氣孔）。

2）生產(chǎn)制作的常見質(zhì)量問題主要包括：粗糙面做法不合格、構(gòu)件裂縫、灌漿孔和出漿孔布置不合理（見圖11）、構(gòu)件夾渣、預(yù)留鋼筋偏位等。

圖7 外架形式

圖8 預(yù)留鋼筋定位器

圖9 設(shè)置預(yù)埋件

圖10 柱底鍵槽排氣孔遺漏

圖11 灌漿孔和出漿孔布置問題

3）運輸堆放時產(chǎn)生的質(zhì)量問題，主要有折板、局部破損、構(gòu)件開裂等（見圖12）。

4）安裝施工常見問題包括未使用角件保護造成的撬棍損傷、構(gòu)件污漬、吊裝作業(yè)不規(guī)范、臨時支撐設(shè)置不合理、現(xiàn)澆段平整度偏差過大、外墻板接縫漏漿、構(gòu)件安裝精度不夠、套筒灌漿不密實、外頁墻板爆模、樓板露筋等（見圖13）。

造成這一系列問題的原因是多方面的：①業(yè)主方往往習慣于“邊決策-邊設(shè)計-邊修改”的模式；②設(shè)計方缺乏對生產(chǎn)工藝和施工技術(shù)的充分了解；③總承包方未開展前期策劃和專項施工方案編制，以致施工組織管理仍按傳統(tǒng)現(xiàn)澆建造方式進行，PC安裝在分項工程中的核心地位未被重視；④現(xiàn)場監(jiān)理對生產(chǎn)施工的質(zhì)量監(jiān)督不到位。因此一旦上游環(huán)節(jié)工作缺位，就會致使問題在PC安裝階段集中爆發(fā)，所以真正做到管理前置十分重要。

5 裝配式建筑項目實例

中國建筑第八工程局有限公司（以下簡稱中建八局）在裝配式建筑領(lǐng)域經(jīng)歷多年實踐與探索，獲得豐碩成果，已形成建筑裝配式預(yù)應(yīng)力雙T板-框架/剪力墻結(jié)構(gòu)體系、裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)體系、“綠科”鋼結(jié)構(gòu)住宅體系及地下基坑的裝配式鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系等建筑工業(yè)化體系[2-4]。公司憑借科學管理和不斷探索創(chuàng)新，陸續(xù)完成如華為上?；亍⒔K宜興大溪河北岸公建、上海迪士尼、虹橋生態(tài)商務(wù)區(qū)售樓處（見圖14）、長春一汽全裝配式停車樓（見圖15）、深圳市職工繼續(xù)教育學院新校區(qū)、上海顓橋萬達廣場、上海市楊浦區(qū)平?jīng)錾鐓^(qū)18街坊、深圳大運會體育中心等公建項目；萬里居住區(qū)8號西地塊商品住宅、上海萬科新里程、上海彩虹灣項目四期動遷安置房、寶應(yīng)縣經(jīng)濟適用房發(fā)展中心馨怡家園13號樓、上海市浦東新區(qū)民樂大型居住社區(qū)C01-05地塊1～4號樓等住宅項目。

圖12 成品運輸保護問題

圖13 吊裝問題

圖14 虹橋生態(tài)商務(wù)區(qū)售樓處裝配整體式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)體系

圖15 長春一汽全裝配式停車樓預(yù)應(yīng)力雙T板-框架/剪力墻結(jié)構(gòu)體系

6 建筑工業(yè)化創(chuàng)新模式展望

傳統(tǒng)的建筑工業(yè)化概念局限于建筑工廠化，多把加快建筑工業(yè)化進程等同于提高構(gòu)件的工廠預(yù)制裝配率。建筑工業(yè)化是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的建筑設(shè)計和施工組織方式，只要是滿足高效、節(jié)能、環(huán)保并利用現(xiàn)代工業(yè)化技術(shù)成果的施工方法和措施，無論其應(yīng)用在工廠還是工地均應(yīng)屬于建筑工業(yè)化，按此標準，工具式腳手架、整體式模板、預(yù)制鋼筋骨架均屬于建筑工業(yè)化。因此，不可單純從預(yù)制率上衡量工業(yè)化程度[5]。我國的建筑工業(yè)經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展，獲得的成績毋庸置疑，如混凝土攪拌站的建立、高強鋼筋的應(yīng)用、泵送代替罐送等，不可因為裝配式的興起而舍去過去的研究成果和經(jīng)驗。

為此，中建八局提供了一種我國建筑工業(yè)化發(fā)展的新思路——基于“六化”策略的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)化創(chuàng)新建造模式。其中，“六化”具體指材料高強化、鋼筋裝配化、模架工具化、混凝土商品化、建造智慧化、部品模塊化。

1）材料高強化 應(yīng)用600MPa級高強鋼筋以減少梁、柱、板的鋼筋數(shù)量，600MPa級高強鋼筋比目前廣泛采用的Ⅲ級鋼筋強度提高45%。用600MPa級鋼筋代替Ⅲ級鋼筋可節(jié)約鋼材20%～30%，使建筑鋼筋用量大幅下降，在降低勞動強度的同時，減少人工1/4，縮短鋼筋工程施工工期1/4。高強鋼筋的推廣應(yīng)用還將降低鋼鐵業(yè)對環(huán)境的污染，是真正實現(xiàn)綠色建筑與施工、節(jié)能環(huán)保、踐行低碳理念的重要途徑。

2）鋼筋裝配化 采用成型鋼筋骨架自動化生產(chǎn)與裝配技術(shù)，實現(xiàn)鋼筋數(shù)控加工，焊接成型或機械綁扎，現(xiàn)場整體裝配，替代傳統(tǒng)手工綁扎鋼筋的施工模式，并可實現(xiàn)節(jié)材20%～30%，降低勞動強度25%，縮短鋼筋工程施工工期25%，達到高效節(jié)材的目的。

3）模架工具化 采用可快速安裝、拆卸的工具式模架體系，通過標準模架板塊配合非標準模架板塊之間的拼裝，形成完整的模架體系。設(shè)計時還通過模板設(shè)計軟件，對模架板塊的配置進行標準化設(shè)計，提高模板配置效率。這種工具式模架體系可重復(fù)利用，并可縮短工期、節(jié)省成本、提高施工質(zhì)量、降低勞動強度。

4）混凝土商品化 采用混凝土超高超低泵送技術(shù)、超大超厚底板混凝土施工技術(shù)、超長無縫混凝土施工技術(shù)、大型混凝土溜管施工技術(shù)、清水混凝土施工技術(shù)等，保證商品化混凝土在施工現(xiàn)場的工業(yè)化應(yīng)用。

5）建造智慧化 以BIM平臺為載體，以“互聯(lián)網(wǎng)+”為手段，以智慧建造為目標，運用BIM的“互聯(lián)網(wǎng)+智能化”項目協(xié)同管理系統(tǒng)，在項目協(xié)同、設(shè)計優(yōu)化、工期管控、流程管理、質(zhì)量安全、材料跟蹤、智慧工地、智慧物業(yè)、運維監(jiān)管等方面，實現(xiàn)工程項目智慧建造、企業(yè)總部遠程監(jiān)管、建設(shè)單位智慧運維。

6）部品模塊化 通過采取深化設(shè)計模塊化、部品制造工廠化、施工現(xiàn)場裝配化的操作模式，將機電、裝飾模塊化施工技術(shù)應(yīng)用在機電、裝飾等建筑部品上。生產(chǎn)時采用機械化加工方式，有利于加工效率、加工精度的提高及產(chǎn)品質(zhì)量的提升，同時起到節(jié)省材料、降低造價、減少垃圾、綠色環(huán)保的作用。

雖然裝配式建造方式是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的核心途徑，但在未來的住宅建設(shè)中，我國現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)仍會占極大比重，即便是裝配式結(jié)構(gòu)，仍需現(xiàn)澆混凝土的配合。所以，只有依靠基于“六化”策略的現(xiàn)澆混凝土建筑工業(yè)化建造模式，才能使得占有主要市場量的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)不至于成為“高效保質(zhì)”“節(jié)能環(huán)保”的短板，才能使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)與裝配式結(jié)構(gòu)相對平衡發(fā)展。

7 結(jié)語

本文對裝配式建筑全過程建造中的技術(shù)要點進行闡述，總結(jié)一系列裝配式建筑的常見問題，并介紹了一些中建八局近年的來裝配式建筑實踐項目，最后對基于現(xiàn)澆建造方式的建筑工業(yè)化創(chuàng)新模式進行了展望，希望通過實踐獲得的技術(shù)經(jīng)驗?zāi)転橥刑峁﹨⒖肌?/p>

參考文獻：

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[5]李本悅，徐成，樊啟廣．建筑工業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J]．山西建筑，2014（8）：27-28．