張黨生

(福建省瀧澄建設(shè)集團(tuán)有限公司 福建漳州 363100)

0 引言

裝配式建筑的發(fā)展是一種對傳統(tǒng)建造方式的重大變革，其有利于節(jié)約資源與能源減少施工過程中產(chǎn)生的污染縮短施工工期提升生產(chǎn)效率和施工質(zhì)量。近年來，裝配式建筑在我國進(jìn)入發(fā)展的快車道。2016年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51231-2016于2016年6月1日開始實(shí)施，拉開了我國裝配式建筑發(fā)展的大幕。2017年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《十三五裝配式建筑行動方案》的通知，旨在全面推進(jìn)我國裝配式建筑的發(fā)展。然而，由于還處于裝配式建筑發(fā)展初期，實(shí)際工程施工中還存在各種施工質(zhì)量問題。其中，預(yù)制柱作為混凝土結(jié)構(gòu)體系主要的豎向受力構(gòu)件，是施工質(zhì)量的重點(diǎn)控制對象。

王義強(qiáng)等[1]通過分析預(yù)制柱安裝過程中梁柱節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，提出梁柱節(jié)點(diǎn)模板安裝前應(yīng)檢查其斷面尺寸垂直度，應(yīng)將模板縫隙填塞嚴(yán)密防止側(cè)板吊腳。并制定適合預(yù)制柱安裝的施工工藝技術(shù)措施，保證順利施工。王劍等[2]通過分析預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際工程，探討了預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的施工要點(diǎn)與難點(diǎn)。提出通過設(shè)置防護(hù)墊子紅外線水平儀等輔助措施，確保預(yù)制柱處于完好的垂直狀態(tài)后再進(jìn)行固定安裝。王慶林等[3]通過分析混凝土預(yù)制構(gòu)件安裝過程中的施工問題，提出采用高流動性細(xì)石混凝土現(xiàn)場澆筑，并引進(jìn)墊鋼板施工措施及基礎(chǔ)杯口一側(cè)下料技術(shù)，確保預(yù)制柱底混凝土澆筑的密實(shí)性。

上述文獻(xiàn)對裝配式建筑工程施工技術(shù)分析比較寬泛，對裝配式建筑關(guān)鍵部位施工詳細(xì)分析較少。本文以福建省某裝配式辦公建筑為例，通過實(shí)踐追蹤整個施工過程，對預(yù)制柱安裝的施工技術(shù)做詳細(xì)分析，為類似裝配式建筑工程預(yù)制柱的施工提供參考。

1 預(yù)制柱施工工藝及原理

1.1 施工工藝

裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑在施工技術(shù)上存在著一定差異，裝配式建筑的施工難度在于預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)安裝。尤其是預(yù)制柱尺寸普遍較大，給吊裝工作帶來較大困難，在吊裝操作過程中稍有不慎就可能發(fā)生質(zhì)量問題。為此必須從人員材料機(jī)械操作等方面進(jìn)行科學(xué)合理的安排和組織。同時制定具體并切實(shí)可行的吊裝方案操作流程及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保預(yù)制柱吊裝的安全順利進(jìn)行。同時做好吊裝前的技術(shù)交底工作，使每個參與吊裝人員明白執(zhí)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1.2 基本原理

在裝配式混凝土預(yù)制柱的安裝中，先將預(yù)制柱初步吊裝就位并通過輔助措施保證其垂直度。再采用改進(jìn)的全灌漿口順序灌漿工藝，選取一對灌出漿口作為工作口，其余洞口采用橡膠塞臨時封堵。待工作出漿口流出連續(xù)柱狀漿液后，按順序切換成下一對工作口，重復(fù)作業(yè)至下層柱預(yù)留插筋和上層柱預(yù)留套筒緊密結(jié)合成整體，最后分別在綁扎柱節(jié)點(diǎn)鋼筋后和柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑完成后，采用特制定位鋼板對柱預(yù)留插筋的位置進(jìn)行二次定位，確保預(yù)留插筋位置準(zhǔn)確。預(yù)制柱套筒灌漿連接如圖1所示。

注：1-上層柱；2-下層柱；3-套筒大樣；4-連接套筒；5-鋼筋；6-出漿口；7-灌漿口；8-接頭灌漿料；9-封縫灌漿料；10-預(yù)留插筋圖1 預(yù)制柱套筒灌漿連接

2 工程概況

工程位于福建省漳州市龍海，為企業(yè)自用辦公綜合樓，地上7層，無地下室，底層為展廳和接待室，底層平面圖如圖2所示，二層為配套用房和會議室，三至七層為辦公用房，總建筑面積為5747.47m2，標(biāo)準(zhǔn)層平面圖如圖3所示；建筑平面規(guī)則，X向(縱向)長度46.20m，Y向(橫向)長度寬16.20m；建筑總高度為23.75m，其中底層3.50m，其余各層為3.30m，建筑Y向剖面如圖4所示。

圖2 底層平面圖

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

圖4 建筑剖面圖

結(jié)構(gòu)底層及基礎(chǔ)部分為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，二至七層采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土框架，橫向兩跨縱向七跨，主要柱網(wǎng)尺寸為9.00m×6.60m+7.20m×6.60m；墻體：內(nèi)填充墻為加氣混凝土砌塊，外墻為異型預(yù)制裝配式外掛墻板；抗震設(shè)防烈度為7度(0.15g)，特征周期0.45s，場地Ⅱ類，基本風(fēng)壓0.80kN/m2。

該工程預(yù)制混凝土構(gòu)件的范圍為二層樓面以上至屋面層，預(yù)制構(gòu)件包括：疊合梁疊合板外掛板柱和樓梯，外掛板直接在工廠預(yù)制，運(yùn)至現(xiàn)場吊裝及安裝，二至七層施工期間從2017年3月開始至2017年8月結(jié)束。該工程預(yù)制混凝土柱子的范圍為二層至七層(屋面層)，每層的角柱邊柱中柱共有24根。二層至四層柱子主要截面尺寸為600mm×600mm(角柱邊柱)700mm×700mm(中柱)，五層至七層的柱子主要截面尺寸為600mm×600mm。

3 安裝要點(diǎn)

預(yù)制柱施工常見問題主要為安裝尺寸偏差及灌漿質(zhì)量問題。①安裝尺寸偏差包括實(shí)際平面位置與設(shè)計(jì)平面位置偏差及垂直度不符合要求等，其主要原因包括放樣偏差預(yù)制柱尺寸偏差，施工人員配合不當(dāng)?shù)取＂诠酀{質(zhì)量問題主要包括灌漿材料強(qiáng)度流動度等特性不滿足要求套筒灌漿不飽滿及柱底漏漿等。

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)制柱的預(yù)留插筋長度僅為8D(D為鋼筋直徑)+20mm。鋼筋套筒內(nèi)壁邊比其寬3mm以內(nèi)，預(yù)留鋼筋偏差大，超出套筒內(nèi)壁時直接造成豎向構(gòu)件無法吊裝，吊裝就位將出現(xiàn)無法施工的問題。預(yù)留插筋的定位偏差在套筒內(nèi)，但是超出了允許偏差3mm時，即使預(yù)制構(gòu)件能夠勉強(qiáng)吊裝，也將會導(dǎo)致柱子垂直度產(chǎn)生較大的誤差，鋼筋連接套筒灌漿質(zhì)量難以達(dá)到要求，由此可見預(yù)制柱預(yù)留插筋定位準(zhǔn)確的重要性。為此，分析總結(jié)安裝要點(diǎn)如下。

3.1 工藝流程及施工準(zhǔn)備

工藝流程為：施工準(zhǔn)備→柱吊裝→柱校準(zhǔn)定位→灌漿→柱節(jié)點(diǎn)插筋定位→柱節(jié)點(diǎn)插筋二次定位。

熟悉經(jīng)審查合格的施工圖及構(gòu)件安裝做法。核對預(yù)制柱進(jìn)場型號尺寸外觀質(zhì)量預(yù)埋件位置和尺寸吊環(huán)的規(guī)格和位置及構(gòu)件數(shù)量，如表1～表2所示。其中準(zhǔn)備工作包括：

(1)預(yù)制柱主筋套筒質(zhì)量檢查套筒內(nèi)部清理構(gòu)件編號和吊點(diǎn)確認(rèn)。

(2)預(yù)制柱角鋼包邊平整度檢查柱長度檢查。預(yù)制柱上下連接處角鋼包邊如圖5所示。

(3)預(yù)制柱預(yù)留插筋預(yù)留長度的檢查(不小于柱內(nèi)鋼筋套筒長度)。

(4)準(zhǔn)備吊裝前所需設(shè)備(斜撐及固定鐵件經(jīng)緯儀等)。

(5)確認(rèn)預(yù)制柱吊裝順序，檢查灌漿料質(zhì)量及準(zhǔn)備施工工具。

(6)預(yù)制柱連接處混凝土面清理。

(7)放樣出柱邊線。

圖5 預(yù)制柱上下連接處角鋼包邊

項(xiàng)目允許偏差/錨板中心線位置5錨板與混凝土平面高差0,-5螺栓中心線位置2螺栓外露長度+10,-5套筒螺母中心線位置2套筒螺母與混凝土面平面高差0,-5預(yù)留插筋中心線位置3預(yù)留插筋外露長度±5

表2 預(yù)制柱尺寸允許偏差

3.2 預(yù)制柱吊裝

(1)預(yù)制柱吊裝機(jī)械利用現(xiàn)場的塔吊。吊點(diǎn)為柱內(nèi)預(yù)埋吊鉤(環(huán))，并應(yīng)根據(jù)柱重量采取不同尺寸的吊鉤。

(2)必須在預(yù)制柱裝卸前檢查施工環(huán)境。吊索應(yīng)完好，捆綁應(yīng)牢固，柱與其他物件不得接觸連接。

(3)預(yù)制柱在吊裝時應(yīng)嚴(yán)格按起吊點(diǎn)起吊，起吊時吊索應(yīng)等長，嚴(yán)禁偏心起吊。在吊裝過程中禁止柱出現(xiàn)大幅度晃動。

(4)預(yù)制柱在吊裝時應(yīng)控制好尾端溜繩，防止因晃動造成柱邊緣磕碰破損。

(5)預(yù)制柱吊裝時先將柱吊離地面500mm左右，對中后再緩慢升鉤。移動到安裝位置上方約500mm處之后，拉溜繩旋轉(zhuǎn)柱到正確方位。

(6)利用高精度的鏡子觀察預(yù)留插筋與柱內(nèi)套筒位置，調(diào)整柱至預(yù)留插筋與預(yù)留套筒逐根對應(yīng)，全部準(zhǔn)確插入套筒后，柱緩慢下降，由安裝人員根據(jù)輔助定位線輕推柱初步定位。

3.3 預(yù)制柱校準(zhǔn)定位

(1)在軸線上架設(shè)經(jīng)緯儀，并控制經(jīng)緯儀與預(yù)制柱的距離。保證經(jīng)緯儀視線面與觀測面相互垂直，以防止因測點(diǎn)偏差而產(chǎn)生測量偏差，盡量避免因遮擋而影響觀測。

(2)吊裝順序應(yīng)安排合理，首先吊裝施工困難的預(yù)制柱，再吊裝施工容易的預(yù)制柱。

(3)架設(shè)兩臺經(jīng)緯儀來校準(zhǔn)預(yù)制柱邊緣與定位控制線位置，并通過在柱下方放置鋼墊片來調(diào)整柱垂直度。

(4)將斜撐桿與預(yù)制柱穩(wěn)固連接(斜撐應(yīng)相互垂直)，如圖6所示。

(5)預(yù)制柱安裝調(diào)節(jié)完畢后，須進(jìn)行復(fù)核和驗(yàn)收。驗(yàn)收通過后，方可進(jìn)行柱底角鋼焊接固定操作。

圖6 預(yù)制柱校準(zhǔn)定位

3.4 預(yù)制柱底灌漿

(1)漿液水料比應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配制，先放置70%的漿料進(jìn)行攪拌，約1min～2min后，再將余料加入，攪拌至漿料徹底均勻。靜止2min～3min待氣泡自然排出。灌漿料須在30min內(nèi)使用。

(2)選取一對灌出漿口作為工作口，其余洞口采用橡膠塞封堵，并將上下層柱之間的接縫用透明塑料板密封。

(3) 通過螺桿式灌漿泵將灌漿料從工作灌漿口注入，待工作出漿口連續(xù)流出圓柱狀漿液時，封堵這一對工作口。

(4)依次選取下一對灌出漿口作為工作口重復(fù)以上步驟，并保持灌漿套筒內(nèi)壓強(qiáng)，以確保灌漿套筒內(nèi)灌漿料密實(shí)。

(5)直至所有鋼套筒透明封板中漿料飽滿且漿料無氣泡時停止灌漿，如圖7所示。

圖7 預(yù)制柱套筒灌漿

3.5 預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)插筋定位

綁扎梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋后，采用特制定位鋼板及經(jīng)緯儀對柱預(yù)留插筋的位置進(jìn)行定位調(diào)整，防止綁扎梁鋼筋時擾動柱預(yù)留插筋而使柱筋偏位。應(yīng)根據(jù)圖紙對中心位置偏差超過3mm的鋼筋進(jìn)行位置校正，鋼筋校正時應(yīng)采用1∶6冷彎校正，如圖8所示。

圖8 柱節(jié)點(diǎn)鋼筋定位

3.6 預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)插筋二次定位

節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑完成后，采用經(jīng)緯儀將預(yù)制柱的各個截面控制線準(zhǔn)確定位。再次利用定位鋼板對連接鋼筋進(jìn)行二次定位。確保連接鋼筋位置準(zhǔn)確及預(yù)制柱漿錨連接的質(zhì)量。對個別位置偏差較大的鋼筋，應(yīng)鑿去鋼筋根部混凝土至有效高度后再進(jìn)行冷彎校正，如圖9所示。

1-定位鋼板；2-預(yù)留插筋圖9 定位鋼板二次定位

4 預(yù)制柱質(zhì)量控制和驗(yàn)收

4.1 預(yù)制柱混凝土澆筑質(zhì)量控制和驗(yàn)收

制定裝配式結(jié)構(gòu)施工專項(xiàng)施工方案。施工專項(xiàng)方案應(yīng)結(jié)合柱吊裝與支撐體系等進(jìn)行制定，并考慮裝配式結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)[4]。

對進(jìn)場的預(yù)制柱須進(jìn)行全數(shù)質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可吊裝。

(1)主控項(xiàng)目：檢查柱質(zhì)量文件標(biāo)識；插筋和預(yù)留孔洞的規(guī)格位置和數(shù)量等。

(2)一般項(xiàng)目：檢查預(yù)制柱外觀質(zhì)量尺寸允許偏差等。

4.2 預(yù)制柱安裝質(zhì)量控制和驗(yàn)收

對預(yù)制柱的安裝與連接進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，主要的內(nèi)容分為主控項(xiàng)目和一般項(xiàng)目。

(1)主控項(xiàng)目：預(yù)制柱垂直度偏差不應(yīng)大于柱高度的1/500且構(gòu)件頂部偏移不大于5mm。柱連接應(yīng)全數(shù)檢查，灌漿應(yīng)飽滿密實(shí),滿足《福建省預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[5]的要求。后澆混凝土外觀質(zhì)量不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷，不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)性能的尺寸偏差，檢查數(shù)量和檢驗(yàn)方法按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204-2015)的相關(guān)規(guī)定。

(2)一般項(xiàng)目：預(yù)制柱安裝的尺寸偏差應(yīng)符合《福建省預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》表5.2.3條款的規(guī)定，應(yīng)抽查柱數(shù)量的10%，且不少于3件。后澆混凝土外觀質(zhì)量不應(yīng)有一般缺陷后澆混凝土拆模后的位置和尺寸偏差應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204-2015)的相關(guān)規(guī)定。

5 預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)分析

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工不同，裝配式預(yù)制柱施工需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)及施工單位之間的相互配合，這樣可以將部分質(zhì)量問題在施工前予以解決。施工圖深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)及施工單位共同參與；施工安裝環(huán)節(jié)需要設(shè)計(jì)及生產(chǎn)單位配合施工單位，制定合理的施工組織方案并對吊裝機(jī)械做出了合理的選擇。預(yù)制柱施工深化設(shè)計(jì)主要包括：預(yù)制柱位置及數(shù)量關(guān)系表裝配圖吊裝順序圖等。其中吊裝機(jī)械及配套的鋼絲繩及卸扣的選擇根據(jù)預(yù)制柱的最大重量考慮，并保證吊運(yùn)過程中鋼絲繩與構(gòu)件之間的角度按45°考慮，保障施工安全。

6 結(jié)論

通過對該工程的施工，現(xiàn)場跟蹤記錄和分析了預(yù)制柱安裝施工過程，得到以下4點(diǎn)重要結(jié)論。

(1)通過在預(yù)制柱上下連接處增加角鋼，可大大減少預(yù)制柱連接處混凝土產(chǎn)生缺棱掉角。

(2)改進(jìn)了全灌漿口順序灌漿工藝，確保預(yù)制柱漿錨連接的質(zhì)量。

(3)通過預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)插筋二次定位，確保預(yù)留插筋位置準(zhǔn)確。

(4)施工部署階段應(yīng)進(jìn)行預(yù)制柱施工圖深化設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際施工現(xiàn)場情況和條件選擇吊裝機(jī)具及吊裝方法。