湯序霖，何炳泉，黃厚軍，2，葉嘉彬

（1、廣州機施建設(shè)集團有限公司 廣州 510725；2、廣州市建筑集團有限公司 廣州 510030）

《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，將大力發(fā)展智能建造和裝配式建筑，促進建筑業(yè)從追求高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展。裝配式建筑已成為推動建筑業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要抓手［1?2］，而預(yù)制混凝土構(gòu)件的工廠生產(chǎn)則是整個建筑產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型的重要樞紐。將分散各地的施工作業(yè)轉(zhuǎn)入集中的預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)，具有如下明顯優(yōu)勢：加速專業(yè)化隊伍的引入，為后續(xù)引入自動化生產(chǎn)提供了便利［3］；極大減少施工過程的高空作業(yè)，提高施工安全性；提升建筑產(chǎn)品的質(zhì)量［4］。

預(yù)制混凝土構(gòu)件的工廠生產(chǎn)是裝配式建筑研究中的關(guān)鍵點，已有的研究主要集中在生產(chǎn)的過程，如生產(chǎn)工藝［5］、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計與選用等［6］。目前裝配式全面應(yīng)用的趨勢下，預(yù)制構(gòu)件的定制化生產(chǎn)難以避免。同時，由于相關(guān)產(chǎn)品的體積大，僅基于工藝過程的組織生產(chǎn)方式容易導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件廠的堆場迅速進入飽和癱瘓狀態(tài)，不利于工廠產(chǎn)能提升。因此，本文以某裝配式建筑項目為例，基于項目對象分析需求邊界條件，提出預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)進度與施工現(xiàn)場相協(xié)調(diào)的組織方式，以期對后續(xù)的生產(chǎn)組織提供參考與借鑒。

1 項目背景

廣州某大廈采用混凝土框架?剪力墻結(jié)構(gòu)體系，地上19 層，其中7 層以上框架部分全預(yù)制拼裝，裝配率達67%［7］，其建筑效果如圖1 所示。項目總建筑面積約4.4萬m2，建筑高78.5 m，地上19層。預(yù)制構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)層的分布如圖2所示，種類有：預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、全預(yù)制陽臺。項目中預(yù)制構(gòu)件總數(shù)量為3 246件，具體如表1所示。

表1 項目的預(yù)制構(gòu)件總數(shù)Tab.1 Total Prefabricated Components of the Project

圖1 某大廈效果Fig.1 Design Sketch of the Building

圖2 預(yù)制構(gòu)件分布示意圖Fig.2 Distribution Diagram of Prefabricated Components

2 預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)組織

2.1 目標(biāo)分析與組織形式

本項目的施工組織設(shè)計中計劃結(jié)構(gòu)的施工進度為6～7天/層，通過分析包括預(yù)制構(gòu)件在內(nèi)的垂直運輸能力，選用2 臺TC7030 塔吊，可滿足6 天/層的需求。采用如圖3所示的施工平面布置，由于現(xiàn)場場地狹窄，布置的預(yù)制構(gòu)件堆場存放數(shù)量有限，僅可作為預(yù)制構(gòu)件的周轉(zhuǎn)場地，不適合大面積儲存。

圖3 項目施工平面布置Fig.3 Plane Arrangement of Construction Project

本項目預(yù)制構(gòu)件廠的平面布置如圖4 所示，經(jīng)分析，工廠堆場可存放約2層的預(yù)制構(gòu)件。

圖4 預(yù)制構(gòu)件廠平面分析Fig.4 Plane Arrangement of Prefabricated Component Factory

綜合上述條件，采用預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)進度與施工現(xiàn)場相協(xié)調(diào)的組織方式，按“構(gòu)件廠生產(chǎn)?構(gòu)件廠儲存?現(xiàn)場堆場周轉(zhuǎn)”方式流水。預(yù)制構(gòu)件廠先生產(chǎn)兩層的預(yù)制構(gòu)件，然后按6天/層的強度持續(xù)進行至項目構(gòu)件生產(chǎn)完成。該生產(chǎn)組織方式既能滿足項目施工進度的要求，同時考慮預(yù)制構(gòu)件廠與施工現(xiàn)場堆場的儲存條件，流水生產(chǎn)的組織方式強度均勻、費用較低。同時，利用先生產(chǎn)兩層的預(yù)制構(gòu)件作為適當(dāng)?shù)膬Υ媪刻峁┝司彌_周轉(zhuǎn)，防止現(xiàn)場階段性趕工或預(yù)制構(gòu)件損壞而需更換。

按上述生產(chǎn)組織方式，預(yù)制構(gòu)件廠規(guī)劃生產(chǎn)1 層的預(yù)制構(gòu)件量為6 d，并提前12 d 啟動預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)。預(yù)制構(gòu)件廠每天所需生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量如表2所示。

表2 預(yù)計生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件效率與模具數(shù)量分析Tab.2 Expected Production Efficiency of Prefabricated Components and Analysis of Mould Numbers

2.2 模具的數(shù)量確定

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的主要模具類型如圖5所示，預(yù)制疊合板的采用鋼底模與可組合側(cè)模具的方案如圖5?所示，預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制樓梯、全預(yù)制陽臺等采用定制的獨立模具方案如圖5?所示。

圖5 主要模具類型Fig.5 The Types of Moulds

生產(chǎn)預(yù)制疊合板的鋼底模數(shù)量的確定主要按層平鋪的面積進行套數(shù)估算。具體實施中，由于鋼底模作為預(yù)制構(gòu)件廠的初始建設(shè)項目，因此只需要進行項目的核算；同時，組合側(cè)?？蛇M行尺寸的組合，多項目側(cè)模重復(fù)使用的情況也較為普遍。此外，目前采用流水生產(chǎn)線生產(chǎn)疊合板也是一種常用的方式。但對于預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制樓梯、全預(yù)制陽臺等采用定制的獨立模具，標(biāo)準(zhǔn)化的程度較底，對項目的生產(chǎn)組織關(guān)系密切。獨立模具的數(shù)量確定往往是生產(chǎn)組織中的重點，其影響因素主要包括：預(yù)制構(gòu)件種類、數(shù)量、尺寸、生產(chǎn)工藝等。以采用獨立模具的預(yù)制柱為例，對其確定流程展開分析。

⑴ 如表2 所示，對預(yù)制柱模具的影響最大的因素為生產(chǎn)效率。在每日生產(chǎn)數(shù)量固定的情況下，可通過節(jié)約生產(chǎn)過程模具的占用時間，從而減少固定模具的數(shù)量。因此，采用早強混凝土、蒸汽養(yǎng)護等工藝，縮短構(gòu)件脫模時間效果最為明顯。本項目中，由于采用蒸汽養(yǎng)護工藝成本過高，因此采用早強混凝土達到2 d 脫模的效果，初步確定預(yù)制柱的模具為12套。

⑵初步確定預(yù)制柱的模具數(shù)量后，需對構(gòu)件尺寸進行分析，合并歸類本項目所有預(yù)制柱（共計407件）的尺寸信息，分析確定12套模板的尺寸，如表3 所示。對于梁、柱等直線型構(gòu)件，僅考慮截面尺寸，實際模具長度覆蓋構(gòu)件中的最大長度，以端模調(diào)整符合各構(gòu)件，本項目將柱分為5 種類型。其中類型4 不單獨開模，基于類型1 或者類型2 的模具，利用墊高塊配合改裝完成；類型5為剩余非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，且與前3 類形式?jīng)]有任一截面尺寸相同，可考慮采用木模板完成。

⑶確定柱模板的數(shù)量和尺寸后，進行柱端模具的確定工作。由于采用出筋的構(gòu)件制作方式，端模與配筋的關(guān)系密切，可優(yōu)化的空間受限。主要考慮截面配筋的數(shù)量與位置，并通過端部橡膠塞的使用，減少端模的種類。

通過上述步驟，完成模具的確定工作，可得出以下規(guī)律：①對疊合板等板式構(gòu)件而言，主要采用固定的鋼底模與組合式側(cè)模，與獨立模具的分析方法不同；②從單項目分析，其標(biāo)準(zhǔn)化的水平并不是影響模具的唯一因素，從表3 可知由于受構(gòu)件生產(chǎn)進度與模具占用的影響，使相同截面尺寸的柱模具的類型1 需要7套；③從項目模具的周轉(zhuǎn)次數(shù)來看，本項目柱子模具周轉(zhuǎn)基本在30 次左右，通過標(biāo)準(zhǔn)層的周轉(zhuǎn)，或者更廣義的同地塊多棟單體項目的周轉(zhuǎn)，可降低模具的攤銷費用，減小成本增量；④對于與配筋影響關(guān)系密切的柱端部模板或者零散的非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件模板，可以采用“鋼模+木模具”或“木模板”等方案。

表3 預(yù)制柱種類匯總Tab.3 The Types of Precast Columns

上述分析結(jié)論僅針對預(yù)制構(gòu)件的模具組織，項目預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化雖對單項目的模具影響有限，但對工人的生產(chǎn)效率也有重要的影響；同時，對于多項目而言，標(biāo)準(zhǔn)化的整體水平對整個構(gòu)件廠的模具改裝費用攤銷等存在一定影響［8］。

2.3 工廠生產(chǎn)區(qū)域場地布置

通過上述的流程確定預(yù)制構(gòu)件的模具后，其工廠場地平面布置的本質(zhì)之一是將鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工藝在空間中進行分布，以方便生產(chǎn)的組織［9］。本項目的工廠生產(chǎn)區(qū)域平面布置如圖6 所示，分為鋼筋綁扎區(qū)域、模具區(qū)域與質(zhì)檢區(qū)域等。

圖6 預(yù)制構(gòu)件廠平面分析Fig.6 Analysis of Plane Arrangement of Prefabricated Component Factory （m）

如圖6 所示，基于項目的生產(chǎn)組織需要考慮的要點包括：①自動化的板式生產(chǎn)線或鋼底模的布置需大量設(shè)備調(diào)試等工作［10］，基本屬于永久性布置，該部分主要是進行產(chǎn)能復(fù)核；②獨立模具的布置較為靈活，可根據(jù)項目特點進行調(diào)整優(yōu)化，主要考慮工廠中如大型龍門吊等永久設(shè)備的布置狀況，充分提高固定設(shè)備的使用率，對降低成本的作用明顯；③工廠平面布置中，可考慮汽車吊等移動設(shè)備進行補充；④場地的布置應(yīng)考慮材料組織的動線，盡可能便于工人操作，以及形成工序流轉(zhuǎn)；⑤最后再進行場地的進一步復(fù)核。

3 結(jié)論

目前裝配式全面應(yīng)用的趨勢下，預(yù)制構(gòu)件的定制化生產(chǎn)屬性難以避免。為此，提出預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)進度與施工現(xiàn)場相協(xié)調(diào)的組織方式，按“構(gòu)件廠生產(chǎn)?構(gòu)件廠儲存?現(xiàn)場堆場周轉(zhuǎn)”方式流轉(zhuǎn)，重點分析了模具數(shù)量的確定方法與工廠場地平面布置要點，同時得出以下主要結(jié)論：

⑴該生產(chǎn)組織方式適合當(dāng)前預(yù)制構(gòu)件的定制化生產(chǎn)屬性，避免了堆場等倉儲系統(tǒng)快速進入飽和癱瘓狀態(tài)；

⑵通過節(jié)約生產(chǎn)過程模具的占用時間，如采用早強混凝土、蒸汽養(yǎng)護等工藝縮短構(gòu)件脫模時間，有利于減少固定模具數(shù)量，效果明顯；

⑶對于零散的非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件或與配筋影響關(guān)系密切的柱端部等模板，可以采用“鋼模+木模具”、“木模板”等方案，降低生產(chǎn)的成本。