李明焱 中國建筑第五工程局有限公司工程師

1 引言

目前，我國建筑業(yè)模式已從傳統(tǒng)的現(xiàn)澆逐步走向裝配化和數(shù)字化，極大地提升了我國智能化建造能力，提高了建設的效率[1-3]。

由于裝配式建筑采用的工廠化和標準化生產(chǎn)，通過將預制構件運輸至現(xiàn)場進行組裝拼接，因此具有良好的工業(yè)化水平，有利于整個建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，裝配式的建造模式符合我國綠色建造的發(fā)展理念，有助于實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標，成為我國建筑的新興模式。

不可否認，與發(fā)達國家的裝配化建筑發(fā)展進程相比，我國裝配式建筑方面的發(fā)展還相對落后，仍存在諸多不足，但由于裝配式建筑具有工期短、質(zhì)量優(yōu)和安全環(huán)保等優(yōu)點，受到越來越業(yè)內(nèi)人士的認可[4-5]。

以遼寧省大連市某建筑遷建工程（三期）項目為例，針對建筑物狹小空間墻柱施工問題，研究施工中預制構件的吊裝、預制構件斜支撐的施工以及豎向構件套筒灌漿3 個方面的關鍵施工技術進行分析，研究成果可為預制裝配式建筑的施工提供更全面的判斷和決策，也可為裝配式混凝土結構的安裝提供技術指導。

2 工程概況

遼寧省大連市某建筑遷建工程（三期）項目位于大連市東部，如圖1 所示?？傄?guī)劃用地面積為8 916 m2，新建建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化實訓基地的面積為10 660 m2，其中，建筑占地面積為3 419m2，建筑層數(shù)為地上5 層，地下2 層，地上建筑高度為22.9 m，結構形式為裝配整體式框架結構和裝配式鋼結構。該項目為大連市裝配式建筑綜合示范項目，預制率為40.2%，裝配率高達71.3%。

圖1 擬建項目效果圖

3 預制豎向和水平構件類型

豎向結構構件采用預制柱，預制柱截面尺寸均為550 × 550（單位：mm），首層柱、樓梯中間平臺處柱、樓板開大洞處邊柱采用現(xiàn)澆，預制柱采用半灌漿套筒連接，縱筋直徑不小于20 mm，預制柱應用比例46%；預制水平結構構件有預制疊合板、預制疊合梁、預制樓梯和預制空調(diào)板。預制疊合板拆分規(guī)格化、標準化，預制疊合板現(xiàn)澆層厚度為70 mm（觀景平臺處厚度為100 mm，密拼板處厚80 mm），預制板厚度為60 mm，疊合板后澆段寬度不小于300 mm。預制板擱置梁柱構件10 mm，預制板板邊出筋長度至梁中線且不小于5d；預制主框架梁疊合現(xiàn)澆層厚度為150 mm，次梁為140 mm，預制梁與后澆混凝土疊合層之間的結合面設置粗糙面；預制梁端面設置鍵槽，且設置了粗糙面，粗糙面凹凸深度為6 mm；預制樓梯下端采用滑動鉸接連接，上端采用固定鉸接連接，預制樓梯計算嚴格按連接做法取樓梯計算跨度，樓梯欄桿埋件先行預埋。為做到經(jīng)濟合理，樓梯標準化拆分，第一跑樓梯不拆分采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆，預制的樓梯梯段跨度及高度均相同，全樓預制樓梯構件種類為1 類。

4 建筑物狹小空間墻柱連接關鍵施工技術控制要點

4.1 建筑物預制構件的吊裝控制

項目正負零以下及地上一層框架柱全部采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝施工[6]，二層及以上的框架柱采用預制吊裝工藝，預制構件分布及數(shù)量具體如表1 所示。

表1 預制構件數(shù)量表

由于項目預制構件種類多，最重的為預制樓梯，重達5.2 t，這就對塔吊的選型和布置提出較大要求。經(jīng)過多方考察和認真研究，項目部布置一臺QTZ300（CF7035）塔式起重機，臂長60 m，最大起吊重量為8 t，最遠端吊重為4.53 t，覆蓋范圍和起吊重量均滿足要求[7]。

依據(jù)每種構件吊裝的不同特點，按照審批通過后的吊裝方案進行施工。吊裝重點為構件進場驗收、吊具安全性、支撐體系可靠性、吊裝順序、構件定位精準度等，尤其注意吊裝安全，項目專職安全員全程監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時整改，吊裝速度較快，保證每層平均10 ～15天完成（平面面積約2 000 m2）。每層按照柱、梁、板和樓梯的順序進行吊裝，總體吊裝順序如下：第一，每層按照區(qū)域安裝預制柱；第二，按區(qū)域吊裝疊合梁；第三，按區(qū)域吊裝疊合板；第四，安裝預制空調(diào)板；第五，安裝預制樓梯（下層的預制樓梯）。

預制柱的主要吊裝流程為：柱底高程測量→柱底標高調(diào)整墊片擺設并噴漆標識→構件尺寸、外觀及編號檢查→柱套筒清潔→柱頭角鋼鎖接→翻轉(zhuǎn)底部保護→起吊下部鋼筋對位→上柱斜撐支撐→柱垂直度調(diào)整→下柱斜撐支撐→再次對垂直度校驗→柱底封堵→套筒灌漿。

疊合梁的主要吊裝流程為：搭設支架并驗收→測量放線進行定位→構件尺寸、外觀及編號檢查→構件吊裝安放→梁標高、軸線校驗→梁位置固定→梁柱接頭鋼筋綁扎→梁上部鋼筋綁扎→澆筑面層混凝土。

預制墻的主要吊裝流程為：搭設支架并驗收→測量放線進行定位→構件尺寸、外觀及編號檢查→構件吊裝安放→墻標高、軸線校驗→墻位置固定→墻體接頭鋼筋綁扎→鋼筋綁扎→澆筑面層混凝土。

4.2 建筑物狹小空間墻柱鋼筋套筒灌漿連接施工控制

鋼筋套筒灌漿施工采用單組分水泥基灌漿料，灌漿料的物理、力學性能如表2 所示。

表2 與灌漿套筒匹配的灌漿料性能要求

具體的鋼筋套筒灌漿施工流程為塞縫（坐漿）→拌制灌漿料→漿料檢測→壓力注漿→封堵上排灌漿孔→試塊留置。壓力灌漿過程如圖3 所示。

4.3 建筑物狹小空間墻柱鋼筋套筒灌漿連接質(zhì)量檢測

沖擊回波法檢測灌漿質(zhì)量的基本原理是通過鐵錘對鋼筋傳力棒施加沖擊力（脈沖信號），傳力棒傳遞沖擊力激勵鋼筋套筒振動，振動機械波從鋼筋套筒向周圍混凝土傳播，當遇到不同介質(zhì)界面時（如鋼筋套筒灌漿存在空洞，鋼筋固體介質(zhì)與空氣介質(zhì)存在界面），發(fā)生折射和反射現(xiàn)象，借助信號放大器和信號采集儀器采集反射波信號，分析反射波的波形、振幅、頻率等波動特征，建立反射波信號的波動特征與灌漿質(zhì)量的相關關系，進而判斷鋼筋套筒灌漿是否飽滿、密實[8]。

為更好地判別鋼筋套筒灌漿的密實程度，有必要建立反射波形與灌漿不同密實程度的相關關系，識別機械波遇到不同密實程度灌漿的響應特征。因此，在室內(nèi)建立了不同灌漿飽滿的物理模型，灌漿飽滿度分別設置為0（圖2-a）、1/3（圖2-b）、2/3（圖2-c）和1（圖2-d）。

圖2 不同灌漿飽滿度的鋼筋套筒模型

檢測表明，隨著灌漿飽滿度的增加，反射波的波形出現(xiàn)明顯的變化，首波的振幅逐漸增大，反射波的頻率逐漸降低，波形衰減速度則逐漸增加。采用首波振幅幅值與首波峰值的一半對應的時間寬度之比值RPt 作為信號特征指標，RPt計算公式如方程（1）所示。

其中，Pmax 為反射波波形首波振幅最大值，mV；t0.5 為首波峰值的一半對應的時間寬度，ms。

從圖中可以看出，隨著灌漿飽滿度的增加，RPt 也不斷增加，無灌漿條件下（灌漿飽滿度為0），RPt=22.3V/s，而在1/3灌漿時，RPt=22.3V/s，在2/3 灌漿時，RPt=115V/s，在滿灌漿時，RPt=211V/s。

對波形幅值（電壓值）△U 與時間t 進行擬合，波形振幅在振幅兩個方向均呈指數(shù)衰減的趨勢，得到正負兩個方向的擬合曲線如方程（2）～方程（9）所示。

施工完成后，采用沖擊回波法對灌漿套筒的施工質(zhì)量進行監(jiān)測，其監(jiān)測原理是將傳感器預先埋設在出漿孔底部，灌漿完成后測試傳感器采集的波形信號，通過信號的衰減程度判別灌漿料的飽滿程度。對本項目設置套筒灌漿的構件31個，布置319 個測點，獲得灌漿飽滿與不飽滿的特征波形。

測試結果表明，測點飽滿數(shù)量304個，飽滿率達到96%，采用沖擊回波法能夠準確地判別鋼筋套筒的灌漿質(zhì)量，有利于裝配式建筑存在缺陷節(jié)點的整治，保障裝配式建筑的整體安全性能。

5 結語

以遼寧省大連市某建筑遷建工程（三期）項目為例，項目預制率高達70.2%。根據(jù)國家相關規(guī)范和行業(yè)標準、設計文件以及多年的裝配式建筑施工經(jīng)驗，針對建筑物狹小空間墻柱施工問題，研究施工中預制構件的吊裝、預制構件斜支撐的施工以及建筑物狹小空間墻柱鋼筋套筒灌漿連接3 個方面的關鍵施工技術進行研究，研究成果保證預制構件吊裝和安裝的安全、準確，施工質(zhì)量可靠可信，用以對現(xiàn)場管理人員和作業(yè)人員的技術交底和實際作業(yè)的指導。