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(shè)的效率[1-3]。

由于裝配式建筑采用的工廠化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，通過將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝拼接，因此具有良好的工業(yè)化水平，有利于整個(gè)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，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(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，成為我國建筑的新興模式。

不可否認(rèn)，與發(fā)達(dá)國家的裝配化建筑發(fā)展進(jìn)程相比，我國裝配式建筑方面的發(fā)展還相對(duì)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(diǎn)，受到越來越業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可[4-5]。

以遼寧省大連市某建筑遷建工程（三期）項(xiàng)目為例，針對(duì)建筑物狹小空間墻柱施工問題，研究施工中預(yù)制構(gòu)件的吊裝、預(yù)制構(gòu)件斜支撐的施工以及豎向構(gòu)件套筒灌漿3 個(gè)方面的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行分析，研究成果可為預(yù)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(jié)構(gòu)的安裝提供技術(shù)指導(dǎo)。

2 工程概況

遼寧省大連市某建筑遷建工程（三期）項(xiàng)目位于大連市東部，如圖1 所示。總規(guī)劃用地面積為8 916 m2，新建建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)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(jié)構(gòu)形式為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)和裝配式鋼結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目為大連市裝配式建筑綜合示范項(xiàng)目，預(yù)制率為40.2%，裝配率高達(dá)71.3%。

圖1 擬建項(xiàng)目效果圖

3 預(yù)制豎向和水平構(gòu)件類型

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

4 建筑物狹小空間墻柱連接關(guān)鍵施工技術(shù)控制要點(diǎn)

4.1 建筑物預(yù)制構(gòu)件的吊裝控制

項(xiàng)目正負(fù)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(yù)制吊裝工藝，預(yù)制構(gòu)件分布及數(shù)量具體如表1 所示。

表1 預(yù)制構(gòu)件數(shù)量表

由于項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件種類多，最重的為預(yù)制樓梯，重達(dá)5.2 t，這就對(duì)塔吊的選型和布置提出較大要求。經(jīng)過多方考察和認(rèn)真研究，項(xiàng)目部布置一臺(tái)QTZ300（CF7035）塔式起重機(jī)，臂長60 m，最大起吊重量為8 t，最遠(yuǎn)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(gòu)件吊裝的不同特點(diǎn)，按照審批通過后的吊裝方案進(jìn)行施工。吊裝重點(diǎn)為構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、吊具安全性、支撐體系可靠性、吊裝順序、構(gòu)件定位精準(zhǔn)度等，尤其注意吊裝安全，項(xiàng)目專職安全員全程監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)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(jìn)行吊裝，總體吊裝順序如下：第一，每層按照區(qū)域安裝預(yù)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(yù)制空調(diào)板；第五，安裝預(yù)制樓梯（下層的預(yù)制樓梯）。

預(yù)制柱的主要吊裝流程為：柱底高程測(cè)量→柱底標(biāo)高調(diào)整墊片擺設(shè)并噴漆標(biāo)識(shí)→構(gòu)件尺寸、外觀及編號(hào)檢查→柱套筒清潔→柱頭角鋼鎖接→翻轉(zhuǎn)底部保護(hù)→起吊下部鋼筋對(duì)位→上柱斜撐支撐→柱垂直度調(diào)整→下柱斜撐支撐→再次對(duì)垂直度校驗(yàn)→柱底封堵→套筒灌漿。

疊合梁的主要吊裝流程為：搭設(shè)支架并驗(yàn)收→測(cè)量放線進(jìn)行定位→構(gòu)件尺寸、外觀及編號(hào)檢查→構(gòu)件吊裝安放→梁標(biāo)高、軸線校驗(yàn)→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(yù)制墻的主要吊裝流程為：搭設(shè)支架并驗(yàn)收→測(cè)量放線進(jìn)行定位→構(gòu)件尺寸、外觀及編號(hào)檢查→構(gòu)件吊裝安放→墻標(biāo)高、軸線校驗(yàn)→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(xué)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(cè)→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(cè)

沖擊回波法檢測(cè)灌漿質(zhì)量的基本原理是通過鐵錘對(duì)鋼筋傳力棒施加沖擊力（脈沖信號(hào)），傳力棒傳遞沖擊力激勵(lì)鋼筋套筒振動(dòng)，振動(dòng)機(jī)械波從鋼筋套筒向周圍混凝土傳播，當(dāng)遇到不同介質(zhì)界面時(shí)（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(hào)放大器和信號(hào)采集儀器采集反射波信號(hào)，分析反射波的波形、振幅、頻率等波動(dòng)特征，建立反射波信號(hào)的波動(dòng)特征與灌漿質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而判斷鋼筋套筒灌漿是否飽滿、密實(shí)[8]。

為更好地判別鋼筋套筒灌漿的密實(shí)程度，有必要建立反射波形與灌漿不同密實(shí)程度的相關(guān)關(guān)系，識(shí)別機(jī)械波遇到不同密實(shí)程度灌漿的響應(yīng)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(shè)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(cè)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(duì)應(yīng)的時(shí)間寬度之比值RPt 作為信號(hào)特征指標(biāo)，RPt計(jì)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(duì)應(yīng)的時(shí)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(shí)，RPt=22.3V/s，在2/3 灌漿時(shí)，RPt=115V/s，在滿灌漿時(shí)，RPt=211V/s。

對(duì)波形幅值（電壓值）△U 與時(shí)間t 進(jìn)行擬合，波形振幅在振幅兩個(gè)方向均呈指數(shù)衰減的趨勢(shì)，得到正負(fù)兩個(gè)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(duì)灌漿套筒的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)原理是將傳感器預(yù)先埋設(shè)在出漿孔底部，灌漿完成后測(cè)試傳感器采集的波形信號(hào)，通過信號(hào)的衰減程度判別灌漿料的飽滿程度。對(duì)本項(xiàng)目設(shè)置套筒灌漿的構(gòu)件31個(gè)，布置319 個(gè)測(cè)點(diǎn)，獲得灌漿飽滿與不飽滿的特征波形。

測(cè)試結(jié)果表明，測(cè)點(diǎn)飽滿數(shù)量304個(gè)，飽滿率達(dá)到96%，采用沖擊回波法能夠準(zhǔn)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(diǎn)的整治，保障裝配式建筑的整體安全性能。

5 結(jié)語

以遼寧省大連市某建筑遷建工程（三期）項(xiàng)目為例，項(xiàng)目預(yù)制率高達(dá)70.2%。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件以及多年的裝配式建筑施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)建筑物狹小空間墻柱施工問題，研究施工中預(yù)制構(gòu)件的吊裝、預(yù)制構(gòu)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(gè)方面的關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行研究，研究成果保證預(yù)制構(gòu)件吊裝和安裝的安全、準(zhǔn)確，施工質(zhì)量可靠可信，用以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員和作業(yè)人員的技術(shù)交底和實(shí)際作業(yè)的指導(dǎo)。