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(xué)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(xué)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(yán)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(biāo)和推進(jìn)“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(jì)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)及圖集，為裝配式建筑的發(fā)展提供了很好的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(hù)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(jìn)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(hù)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，一次性投資較小；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(hù)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(hù)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(jìn)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(hù)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(jìn)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(zhǔn)定位；應(yīng)精準(zhǔn)設(shè)定標(biāo)高控制點，并測量樓面各處標(biāo)高，利用鋼質(zhì)或硬橡膠墊片調(diào)整墻底標(biāo)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(jìn)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J(rèn)GJ 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(hù)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(xí)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(jìn)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(xué)管理和不斷探索創(chuàng)新，陸續(xù)完成如華為上海基地、江蘇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(xué)院新校區(qū)、上海顓橋萬達(dá)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(hù)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，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(jì)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)模架板塊配合非標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，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(yuǎn)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)?！钡亩贪澹拍苁宫F(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(jìn)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(jìn)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(xiàn)：

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