羅 姜 (北京城建亞泰建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100013)

當(dāng)前,我國建筑業(yè)粗放型發(fā)展方式的局面并未根本轉(zhuǎn)變,采用現(xiàn)場澆(砌)筑的方式,資源能源利用效率低,建筑垃圾排放量大,揚(yáng)塵和噪聲環(huán)境污染嚴(yán)重。如果不從根本上改變建造方式,粗放建造方式帶來的資源能源過度消耗和浪費(fèi)將無法扭轉(zhuǎn),經(jīng)濟(jì)增長與資源能源的矛盾會(huì)更加突出,并將極大的制約中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展裝配式建筑在節(jié)能、節(jié)材和減排方面的成效已在實(shí)際項(xiàng)目中得到證明。在資源能源消耗和污染排放方面,裝配式建筑相比現(xiàn)澆建筑,建造階段可以大幅減少木材模板、保溫材料(壽命長,更新周期長)、抹灰水泥砂漿、施工用水、施工用電的消耗,并減少80%以上的建筑垃圾排放,減少碳排放和對(duì)環(huán)境帶來的楊塵和噪聲污染,有利于改善城市環(huán)境、提高建筑綜合質(zhì)量和性能、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。因此,我們要在施工應(yīng)用過程中,結(jié)合實(shí)際情況不斷完善裝配式施工技術(shù),并做好管理工作。

1.裝配式建筑概述

裝配式建筑是指采用部件部品,在施工現(xiàn)場以可靠連接方式裝配而成的建筑,具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、裝修一體化、管理信息化等特征。裝配式建筑包括預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)等多種類型。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑因自身使用年限和結(jié)構(gòu)耐久性等問題,在民用建筑中應(yīng)用較少;木結(jié)構(gòu)屬于特種結(jié)構(gòu),僅作為低層民用建筑和特種建筑形式被應(yīng)用。裝配式混凝土建筑相比于傳統(tǒng)建筑模式而言,有其本質(zhì)上的優(yōu)勢(shì),成為應(yīng)用廣泛的裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式。

裝配式混凝土建筑是將傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土部分在預(yù)制工廠中制作完成,采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)、預(yù)制模具后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn),并且在生產(chǎn)過程中采用現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝與管理技術(shù),從而保證預(yù)制構(gòu)件在規(guī)格、質(zhì)量等方面都能非常穩(wěn)定,而后將構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,再按照工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝的施工形式。裝配式最大的特點(diǎn)是可以連續(xù)地按順序完成工程的多個(gè)或全部工序,從而減少進(jìn)場的工程機(jī)械種類和數(shù)量,將過去各個(gè)工序之間的時(shí)差消除,理論上能夠做到各個(gè)工序間的無縫銜接,從而提高工效。另外,因裝配式建筑的構(gòu)件不在現(xiàn)場進(jìn)行施工,能夠減少資源消耗以及建筑垃圾,隨之降低施工成本。本文對(duì)裝配式混凝土建筑施工工藝進(jìn)行研究。

1 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

1.1 提升建筑質(zhì)量

裝配式混凝土構(gòu)件均是在工廠預(yù)制完成,通過現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝和科學(xué)的生產(chǎn)管理方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)。運(yùn)送至現(xiàn)場后進(jìn)行安裝即可。對(duì)于裝配式建筑,其質(zhì)量控制點(diǎn)相對(duì)較少,且控制過程相對(duì)簡單,通過控制生產(chǎn)過程的材料選擇和預(yù)制過程,可保證生產(chǎn)出合格的構(gòu)件,從而保證整體建筑的施工質(zhì)量。

1.2 優(yōu)化空間利用與房屋格局

預(yù)制混凝土墻板、疊合板的強(qiáng)度均高于現(xiàn)澆施工的同類混凝土結(jié)構(gòu),使用裝配式構(gòu)件進(jìn)行施工的房屋通常具有跨徑大、開間大的特點(diǎn),對(duì)于房屋空間分割、功能分區(qū)等室內(nèi)設(shè)計(jì)的約束減少,能夠優(yōu)化空間利用,使房屋格局更合理。

1.3 提升施工效率

相對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土工程,裝配式建筑的施工工藝更簡單,效率更高。以預(yù)制率約為35%的30層高層住宅為例,相比于同規(guī)模的混凝土建筑項(xiàng)目,建筑工期能縮短20%以上,施工人數(shù)能減少70%,且建筑無需額外的室內(nèi)外抹灰工程,能夠有效降低粉塵、噪聲污染,減少建筑垃圾,生產(chǎn)成本也隨之降低。

2 裝配式建筑施工技術(shù)研究

2.1 設(shè)計(jì)階段

若目標(biāo)建筑欲采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)形式,則需在設(shè)計(jì)階段即進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。除傳統(tǒng)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)之外,要明確現(xiàn)澆位置與預(yù)制位置的分割處;明確預(yù)制構(gòu)件的尺寸、強(qiáng)度、材料選用與性能約束;各分項(xiàng)工程之間的協(xié)調(diào)與預(yù)留;明確設(shè)計(jì)構(gòu)件在實(shí)際施工中的應(yīng)用,是否便于運(yùn)輸與吊裝。

2.2 構(gòu)件預(yù)制、運(yùn)輸階段

構(gòu)件預(yù)制是裝配式建筑施工中的重要階段,該階段對(duì)構(gòu)件質(zhì)量有極大的影響,對(duì)目標(biāo)工程的結(jié)構(gòu)安全、使用年限等也有決定性作用。構(gòu)件預(yù)制之前,需明確設(shè)計(jì)方案中構(gòu)件的種類、尺寸、形狀能否進(jìn)行澆筑和運(yùn)輸;評(píng)判預(yù)制過程和運(yùn)輸過程的風(fēng)險(xiǎn);對(duì)于尺寸較大的部分,能否進(jìn)行分割預(yù)制;預(yù)制后強(qiáng)度與現(xiàn)澆強(qiáng)度的對(duì)比,以確定最終裝配方案。

明確構(gòu)件預(yù)制方案后,即可進(jìn)行預(yù)制工作。預(yù)制過程中,所選用的材料需進(jìn)行規(guī)范驗(yàn)收,對(duì)不符合規(guī)定的材料嚴(yán)禁應(yīng)用于構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)中。由于混凝土澆筑完成后很難對(duì)鋼筋進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收,故在鋼筋綁扎階段,應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案的鋼筋型號(hào)、數(shù)量、位置、連接方式進(jìn)行鋼筋綁扎,然后進(jìn)行鋼筋工程專項(xiàng)驗(yàn)收后再進(jìn)行混凝土澆筑。

構(gòu)件澆筑預(yù)制完成后,要進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收和養(yǎng)護(hù)工作。裝配式混凝土構(gòu)件需有至少14d 的養(yǎng)護(hù)期才能達(dá)到最終強(qiáng)度以供工程使用。養(yǎng)護(hù)過程中要注意混凝土構(gòu)件的成品保護(hù),養(yǎng)護(hù)完成運(yùn)輸至項(xiàng)目之前,再進(jìn)行一次強(qiáng)度檢驗(yàn)和鋼筋外觀檢驗(yàn),禁止將不合格的構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。

在構(gòu)件的運(yùn)輸過程中,對(duì)于有預(yù)留鋼筋的構(gòu)件,鋼筋預(yù)留段應(yīng)盡量避免承重,防止在運(yùn)輸過程中由于鋼筋頻繁受力而出現(xiàn)質(zhì)量問題。運(yùn)輸過程需可靠固定,盡量避免構(gòu)件重疊放置,若無法避免構(gòu)件重疊放置,需考慮局部壓強(qiáng)是否會(huì)對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度造成影響。構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場后,應(yīng)注意檢查是否被破壞。

由于預(yù)制構(gòu)件尺寸較大且難以堆放,施工現(xiàn)場通常不能存放大量的構(gòu)件材料,故構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)進(jìn)度應(yīng)與施工現(xiàn)場進(jìn)度相符,避免構(gòu)件在施工現(xiàn)場大量存放,以及臨時(shí)性生產(chǎn)造成的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足。可采取動(dòng)態(tài)溝通、動(dòng)態(tài)排產(chǎn)的形式保證構(gòu)件預(yù)制按需生產(chǎn)。

2.3 施工階段

目前,大部分裝配式建筑并非所有結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制構(gòu)件,多數(shù)非承重結(jié)構(gòu)仍采用現(xiàn)場澆筑與裝配施工相結(jié)合的形式。根據(jù)設(shè)計(jì)方案,做好地下工程和底層的施工工作,在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)、驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行后續(xù)裝配施工。進(jìn)行裝配施工前,先確定結(jié)構(gòu)的控制線和標(biāo)高以及安裝位置,檢查預(yù)留鋼筋情況,在準(zhǔn)備工作完成后進(jìn)行構(gòu)件的起吊。

構(gòu)件起吊后調(diào)整到最佳位置,并由施工人員輔助構(gòu)件下落到正確位置,確保預(yù)留鋼筋與構(gòu)件預(yù)留洞之間準(zhǔn)確匹配,而后進(jìn)行可靠的臨時(shí)固定,同時(shí)進(jìn)行垂直度校準(zhǔn)。待構(gòu)件完全落下,與樓板垂直度符合要求且臨時(shí)固定完成后,即可進(jìn)行灌漿工作。灌漿使用的水泥砂漿應(yīng)符合強(qiáng)度要求,使用專門灌漿設(shè)備進(jìn)行構(gòu)件的灌漿工作,并注意砂漿灌注盈滿。灌漿完成并達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度后,即可進(jìn)行臨時(shí)固定設(shè)施的拆除。

預(yù)制施工的基本順序是預(yù)制墻板、預(yù)制剪力墻、疊合陽臺(tái)板和空調(diào)板、預(yù)制樓梯和其他構(gòu)件等,若采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)與預(yù)制結(jié)構(gòu)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式且存在施工位置的交叉,需先進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的安裝后進(jìn)行澆筑工作,在每個(gè)樓層的所有預(yù)制構(gòu)件安裝完成后進(jìn)行預(yù)制樓板安裝,而后重復(fù)以上環(huán)節(jié),直至完成整棟建筑的施工。

3 裝配式建筑案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

案例工程位于北京市門頭溝區(qū),該建筑為普通民用住宅建筑,周邊環(huán)境對(duì)建筑施工無特殊影響。項(xiàng)目無特種用途,對(duì)于防火、抗震、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目地塊1為住宅混合公建項(xiàng)目,地塊2為居住項(xiàng)目,建筑最高層數(shù)26層。項(xiàng)目總用地面積為32000m2,包含地下工程與地上工程。

3.2 施工設(shè)計(jì)與前期準(zhǔn)備

項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作由當(dāng)?shù)鼐哂匈Y質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行,為便于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能,同時(shí),基于施工便捷性和成本控制原則,計(jì)劃對(duì)項(xiàng)目主樓的1～3層和地下工程之外的部分采用裝配式施工,裝配式構(gòu)件主要有外墻板、部分剪力墻、樓板、陽臺(tái)及空調(diào)板、樓梯,其余部分采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)方案經(jīng)審查能夠滿足建設(shè)方的需求,并與建設(shè)方達(dá)成一致意見,實(shí)際施工將依照此方案進(jìn)行。

確定設(shè)計(jì)方案后,先進(jìn)行深化設(shè)計(jì),根據(jù)工程圖紙和甲方給定的設(shè)計(jì)框架,對(duì)該工程中的所有外墻墻板進(jìn)行分割,裝配式構(gòu)件的最大尺寸為3.4m×8m,最小尺寸為3.4m×2.5m,經(jīng)驗(yàn)證,該尺寸范圍不會(huì)影響預(yù)制、運(yùn)輸和安裝過程。由于該工程開間變化范圍較大,且在6層以上的設(shè)計(jì)用途為公寓,故對(duì)剪力墻采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合施工的方式,對(duì)于公寓部分的小尺寸剪力墻,采用現(xiàn)澆施工,對(duì)于辦公區(qū)大開間剪力墻,采用裝配式施工,裝配尺寸能夠滿足要求。該工程的陽臺(tái)板、空調(diào)板為常見尺寸,可采用整件預(yù)制的形式。該工程樓梯為平行雙跑樓梯,可采用整件預(yù)制的形式。至此,工程內(nèi)的構(gòu)件分割工作已經(jīng)完成,經(jīng)細(xì)微調(diào)整和反向驗(yàn)證,最終確定構(gòu)件的分割和預(yù)制方案。

該建筑單位計(jì)劃采用預(yù)制構(gòu)件外采的形式,通過對(duì)市場調(diào)研和尋源,對(duì)比價(jià)格、供應(yīng)商資質(zhì)、服務(wù)能力等,最終確定中鐵六局集團(tuán)豐橋橋梁有限公司為該項(xiàng)目的裝配式構(gòu)件供應(yīng)商。該供應(yīng)商生產(chǎn)能力強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富,有專業(yè)的運(yùn)輸措施,具有相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)營資質(zhì)。

3.3 項(xiàng)目施工流程

本項(xiàng)目在進(jìn)行準(zhǔn)備工作的同時(shí)即開始項(xiàng)目規(guī)劃與施工,在進(jìn)行場地平整、通水通電通路、生活區(qū)建設(shè)等前置工作完成后,項(xiàng)目正式進(jìn)入施工流程。按照既定施工方案進(jìn)行地下工程的施工工作,而后進(jìn)行建筑1～3層的混凝土施工工作。在進(jìn)行地下工程與混凝土工程的施工中,嚴(yán)格遵循施工標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)方案,并進(jìn)行多次驗(yàn)收確保工程合格。

進(jìn)行第3層混凝土澆筑時(shí),項(xiàng)目聯(lián)系構(gòu)件經(jīng)銷商進(jìn)行訂貨,首批構(gòu)件內(nèi)容為4層1單元的構(gòu)件,約定進(jìn)場時(shí)間為15d后,經(jīng)銷商進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在此過程中,現(xiàn)場進(jìn)行裝配式技術(shù)交底、技術(shù)人員選用、塔吊設(shè)備安裝調(diào)試。同時(shí),對(duì)后續(xù)構(gòu)件進(jìn)行訂貨,約定進(jìn)場時(shí)間為每天進(jìn)場一個(gè)單元的構(gòu)件,連續(xù)進(jìn)場3d后暫停進(jìn)場1d,以此類推。

15d后,建筑第3層混凝土已達(dá)最大強(qiáng)度,此時(shí)首批構(gòu)件進(jìn)場,進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收合格后,將構(gòu)件暫存于施工樓棟周圍的空?qǐng)龅?同時(shí),準(zhǔn)備進(jìn)行構(gòu)件安裝工作。構(gòu)件安裝施工時(shí),將構(gòu)件起吊到指定位置,確保預(yù)留鋼筋對(duì)位正確,采取可靠的臨時(shí)固定措施,而后進(jìn)行下一塊構(gòu)件的吊裝和固定;另一班組進(jìn)行灌漿施工;直至所有外墻板吊裝安裝完成并已灌漿。而后進(jìn)行預(yù)制剪力墻和預(yù)制樓梯的安裝,同時(shí),進(jìn)行現(xiàn)澆部分的施工工作。每個(gè)樓層的預(yù)制構(gòu)件安裝和附屬部分施工完成后進(jìn)行樓板的吊裝,并利用1d 的時(shí)間對(duì)已經(jīng)施工的工程部分進(jìn)行加強(qiáng)和驗(yàn)收,待強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后,即可重復(fù)上述工序進(jìn)行下一樓層的施工,直至整個(gè)建筑封頂。

項(xiàng)目施工過程中,需按照技術(shù)規(guī)程進(jìn)行施工和驗(yàn)收,同時(shí),注意安全生產(chǎn),現(xiàn)場安全生產(chǎn)內(nèi)容、現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量要點(diǎn)、臨時(shí)設(shè)施管理、大設(shè)備管理等同一般工程形式,不做展開贅述。

3.4 案例分析

該工程在決策階段即提出裝配式的施工方式,故在設(shè)計(jì)階段同時(shí)進(jìn)行了裝配式構(gòu)件的專項(xiàng)深化,通過合理的構(gòu)件分割,采用裝配式與現(xiàn)澆相結(jié)合的工程形式,將裝配式混凝土工程和現(xiàn)澆混凝土工程的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,最終確定施工方案。在構(gòu)件預(yù)制環(huán)節(jié),選取了中鐵六局集團(tuán)豐橋橋梁有限公司作為生產(chǎn)商,其為實(shí)力雄厚、具有資質(zhì)的專業(yè)生產(chǎn)商,能夠確保生產(chǎn)構(gòu)件合格。

在構(gòu)件進(jìn)場環(huán)節(jié)中,通過科學(xué)計(jì)劃編排的形式進(jìn)行分組施工、分段施工,并為每一層施工預(yù)留驗(yàn)收和養(yǎng)護(hù)時(shí)間,對(duì)于施工中的可變因素也有更好的風(fēng)險(xiǎn)承受能力,不會(huì)大幅度影響工期。采用此種模式充分發(fā)揮了裝配式施工的優(yōu)勢(shì),且不會(huì)對(duì)現(xiàn)場材料堆放造成壓力。

結(jié)語

裝配式建筑具有施工效率高、質(zhì)量可控性等優(yōu)勢(shì)。裝配式建筑在設(shè)計(jì)階段、構(gòu)件預(yù)制階段、施工安裝階段均有較多技術(shù)要求,通過對(duì)材料、工藝、施工標(biāo)準(zhǔn)的明確,能夠使裝配式建筑更易于大規(guī)模普及。目前,已經(jīng)有諸多裝配式建筑落地,根據(jù)政策指引,2025年,裝配式建筑行業(yè)的滲透率將達(dá)到30%以上,若以我國每年新增城鎮(zhèn)新建建筑面積約2.1×109m估算,屆時(shí),新增裝配式建筑面積將達(dá)到6.3×108m以上,保證未來5年的年復(fù)合增速在17%以上。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的不斷革新,裝配式的建筑模式也會(huì)逐漸擴(kuò)大市場份額,以多種優(yōu)勢(shì)成為新建建筑的首選工藝。