于海安，何文，黃佩兵

（中國電建集團國際工程有限公司，北京 100036）

0 引言

伴隨建筑行業(yè)建造技術(shù)的迅速發(fā)展，各類裝配式建筑蓬勃興起。與傳統(tǒng)混凝土建筑相比，PC裝配式建筑的建造能夠有效地實現(xiàn)節(jié)約資源、保護環(huán)境和減少污染的目的，在降低住房建設(shè)的經(jīng)濟成本等方面具有重要的推動作用[1]。同時，裝配式建筑施工能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件的集中生產(chǎn)和材料的統(tǒng)籌運輸，構(gòu)件的加工、生產(chǎn)、運輸和安裝過程如工廠流水線一樣簡潔便利。流程式作業(yè)對技術(shù)的要求并不太高，有效減少了高級技術(shù)人才的使用，節(jié)省了技術(shù)成本[2]。在傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中，機電管線采用現(xiàn)場直接預(yù)埋或者后續(xù)開槽預(yù)埋，而裝配式結(jié)構(gòu)中的全部機電管線需在構(gòu)件預(yù)制階段和基礎(chǔ)澆筑階段預(yù)埋。如何精確、高效地將現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）與預(yù)制構(gòu)件中（墻板）的機電管線連接好，是施工人員必須面對的課題。本文基于施工經(jīng)驗，對PC裝配式建筑結(jié)構(gòu)中機電連接節(jié)點存在的問題進行分析，并提出多種設(shè)計方案進行對比，最后確定最優(yōu)方案并依托項目進行了大規(guī)模應(yīng)用。

1 工程概況

沙特保障房三期55#地塊項目建筑采用PC裝配式建筑體系，共有249套別墅，均為一層結(jié)構(gòu)。根據(jù)臥室的數(shù)量不同分為1居室、2居室、3居室、4居室4種戶型。墻體厚度有100mm、150mm、220mm三種規(guī)格，總建筑面積27266m2。其中基礎(chǔ)為現(xiàn)澆筏板結(jié)構(gòu)，墻板及屋面預(yù)應(yīng)力空心板均在加工廠完成預(yù)制后運抵現(xiàn)場拼裝成一體?；A(chǔ)與墻板通過基礎(chǔ)預(yù)留錨筋連接，墻板與屋面板通過墻板預(yù)留錨筋連接。為保證建筑的外觀質(zhì)量，提高裝配結(jié)構(gòu)的整體性，業(yè)主要求所有機電管線均須預(yù)埋在基礎(chǔ)和墻板內(nèi)，禁止在墻體上二次開槽，且不允許在地面裝飾層中排管布線。待預(yù)制墻板安裝完成后，基礎(chǔ)與墻板之間機電管線通過預(yù)制墻板上的接管孔槽進行二次連接。

2 機電管線主要參數(shù)

該項目排水系統(tǒng)管材為硬聚氯乙稀管（UPVC管），給水系統(tǒng)管材為三型聚丙烯管（PPR管），電氣管材為聚氯乙烯管（PVC管）。其主要型號如表1所示，主要性能參數(shù)如表2所示。

表1 機電管線型號表

表2 機電管線主要性能表

3 連接問題分析

在傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑中，一般主排水管已提前整體預(yù)埋在結(jié)構(gòu)中，不存在后期二次接駁問題。給水管、電線套管布置在地面裝修層中，并可通過墻面開槽安裝至相應(yīng)高度位置，管線安裝后進行封槽處理。在此情況下，需要進行連接的兩段管線，至少有一段為后裝段，按照正常的操作即可完成相應(yīng)的機電管線連接。

而該項目裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，墻體為分塊預(yù)制，基礎(chǔ)為筏板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，因此存在墻體預(yù)留線管與基礎(chǔ)線管二次接駁問題，即水平方向預(yù)埋的線管（敷設(shè)于地面基礎(chǔ)）與預(yù)制外墻體內(nèi)的線管（由PC廠預(yù)埋）進行接駁[3]。由于現(xiàn)澆基礎(chǔ)與預(yù)制墻板中的機電管線在連接前均已預(yù)埋完成，管線不可移動，常規(guī)的管線連接所需條件已不具備，因此需要根據(jù)該項目機電管線連接特點另外進行方案設(shè)計。

4 連接方案設(shè)計

針對PC裝配式建筑中機電管線連接存在的問題，結(jié)合管材材質(zhì)、管徑和主要性能的差異，設(shè)計了三種連接方案，包括直接連接法、套管連接法、錯位連接法。

4.1 直接連接法

材料的彈性模量受塑性變形的影響而發(fā)生變化[4]，由表2可知，UPVC、PVC、PPR管材彈性模量分別為3000 MPa、1800 MPa和900 MPa。彈性模量越低，剛度越小，材料越容易變形；彈性模量越高，剛度越大，脆性越強，材料越不易變形。直接連接方案正是利用PPR、PVC管材自身或局部加熱后容易彎制的特性進行設(shè)計，連接節(jié)點詳情如圖1所示。

圖1 直接連接節(jié)點

4.1.1 施工工藝

（1）參照機電設(shè)計圖紙，預(yù)埋現(xiàn)澆基礎(chǔ)內(nèi)相關(guān)機電管線，需要與墻板連接的機電管線需伸出筏板基礎(chǔ)100mm，用定位鋼板或鋼筋將預(yù)埋管線精準(zhǔn)定位，保證平面位置誤差在10mm內(nèi)。在基礎(chǔ)混凝土澆筑振搗過程中，勿碰觸預(yù)埋管線，澆筑完成后及時檢查外露管線是否發(fā)生移位現(xiàn)象，如管線發(fā)生位移，應(yīng)在混凝土終凝前及時進行校正調(diào)整。

（2）按照墻板深化圖，預(yù)埋墻板內(nèi)相關(guān)機電管線，需要與基礎(chǔ)相連接的位置預(yù)留管線連接槽，連接槽高度為400mm，寬度為100n+100（n為接管根數(shù)），深度等于墻厚，機電管線伸入連接槽100mm。

（3）墻板吊裝完成后，根據(jù)設(shè)計要求分別采用熱熔焊接或者粘結(jié)工藝從下往上進行連接。首先將基礎(chǔ)埋管與下部直接焊接或粘結(jié)連接，然后將配管與下部直接連接好，再將配管與上部直接連接，最后將上部直接與墻體埋管連接完。

4.1.2 適用范圍

（1）該方法適用于PPR20、PPR25、 PPR32和PVC電線套管連接。由于UPVC管材材質(zhì)較脆，不易變形，因此不適用此方法。

（2）對管線預(yù)埋精度要求較高，材料變形量不能超過變形上限。根據(jù)工藝實驗可知，基礎(chǔ)、墻板中埋管位置偏差不得大于30mm。

4.2 套管連接法

在基礎(chǔ)澆筑和預(yù)制墻板時，分別在基礎(chǔ)和墻板內(nèi)預(yù)埋套管,套管與機電管線之間間隙需用膠帶封堵，防止?jié)仓r混凝土流入。墻板內(nèi)套管長度為500mm，基礎(chǔ)內(nèi)套管為150mm。管線連接端在套管內(nèi)具有可活動空間，為后續(xù)連接創(chuàng)造條件，節(jié)點詳請如圖2所示。

圖2 套管連接節(jié)點

4.2.1 施工工藝流程

施工工藝同直接連接法。

4.2.2 適用范圍

（1）受限于墻板厚度，如套管選擇過大，套管與套管、套管與墻板內(nèi)鋼筋之間會產(chǎn)生沖突問題；套管選擇過小，套管與管線之間間隙小，導(dǎo)致管線活動空間小，管線位置調(diào)節(jié)作用就不明顯。因此，該方法適用于220mm墻體所有機電管線連接，150mm墻體可選擇性使用，但不適用100mm墻體。

（2）對管線預(yù)埋精度具有較高要求。根據(jù)工藝實驗可知，基礎(chǔ)、墻板中埋管位置偏差不宜大于30mm。

4.3 錯位連接法

參照原機電管線深化設(shè)計圖，按往左或右偏移50mm的原則設(shè)計出新的基礎(chǔ)機電管線點位圖，使基礎(chǔ)與預(yù)制墻板內(nèi)機電管線形成錯位，然后通過45°彎頭相連接，節(jié)點詳情如圖3所示。

圖3 錯位連接節(jié)點

4.3.1 施工工藝

（1）按偏移50mm后的機電點位圖進行基礎(chǔ)機電管線預(yù)埋，需要與墻板連接的機電管線需伸出基礎(chǔ)100mm，后續(xù)連接時，伸出長度可根據(jù)現(xiàn)場情況進行縮減。

（2）按照預(yù)制墻板深化圖預(yù)埋墻板內(nèi)相關(guān)機電管線，在需要與基礎(chǔ)管線連接的位置預(yù)留管線連接槽，接線槽高度為300mm，寬度為100n+150（n為接管根數(shù)），深度等于墻厚。

（3）墻板吊裝完成后，根據(jù)設(shè)計要求分別采用熱熔焊接或者粘結(jié)工藝從下往上進行連接。首先將基礎(chǔ)埋管與下部45°彎頭焊接或粘結(jié)連接，然后將配管與下部45°彎頭連接好，再將配管與上部45°彎頭連接，最后將上部45°彎頭與墻體埋管連接完。

4.3.2 適用范圍

（1）適用于所有機電管線連接，對機電管線預(yù)埋精度要求不高。

（2）錯位連接雖降低接線槽高度，但增大了接管槽的寬度，特別是在廚房、衛(wèi)生間墻板內(nèi)管線較多的場合，預(yù)留的管線連接槽較多，單塊預(yù)制構(gòu)件上連接槽總寬度可能會超過1/4構(gòu)件寬度的限制，此時應(yīng)適當(dāng)進行管線布置優(yōu)化。

從施工工藝和適用范圍等方面對以上三種連接方案進行對比分析，PVC穿線套管因容易彎制，且實際施工中其位置偏差可以控制在30mm以內(nèi)，故選擇直接連接法連接。錯位連接方案具有對管線預(yù)埋精度不高、適用范圍廣等優(yōu)點，因此PPR、UPVC管選擇錯位連接方式進行連接。

5 實施效果

在沙特保障房PC裝配式建筑項目的施工實踐中，PVC穿線套管采用直接連接法施工，PPR、UPVC管采用錯位連接法施工，分別如圖4、圖5所示。兩種方法省去了二次開槽工序，簡化了施工工藝，縮短了工期，施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)整體性得到了很好的保證，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖4 機電管線直接連接

圖5 機電管線錯位連接

預(yù)制墻體上水電預(yù)留預(yù)埋的實施，減少了現(xiàn)場預(yù)留預(yù)埋施工壓力；工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的制作，保證了預(yù)留預(yù)埋的質(zhì)量[5]；在后期連接時，僅需要普工完成相關(guān)連接工作，極大減少了施工現(xiàn)場水電安裝的人工量，節(jié)約了寶貴的人力資源。

由于省去了開槽工序，大大降低了切割機等開槽機具的使用頻率，減少了有害粉塵和建筑垃圾污染，有利于現(xiàn)場安全文明施工的管理，同時滿足了綠色施工的要求。

6 結(jié)語

根據(jù)PC裝配式建筑的特點，設(shè)計了三種機電管線連接方案，并從施工工藝和適用范圍等方面對以上三種連接方案進行了對比分析。在工程實踐中，以上三種PC裝配式建筑機電管線連接方法與傳統(tǒng)后裝法相比，均大大減少了開槽和二次封槽工作量。直接連接法和錯位連接法分別適用于不同材質(zhì)和直徑的機電管線連接，在經(jīng)濟性和可操作性等方面均體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢。

本文主要依托沙特保障房PC裝配式建筑項目對結(jié)構(gòu)中機電連接技術(shù)進行節(jié)點優(yōu)化設(shè)計，并通過施工現(xiàn)場實踐進行檢驗驗證。但研究還具有一定局限性，對以下內(nèi)容研究不夠充分，還需進行相關(guān)實驗完善已取得的成果。

（1）僅設(shè)計并通過工程實踐了外徑50mm及以下機電管線的連接方式，對大直徑的管線連接未進行應(yīng)用和驗證。

（2）部分管材連接過程中局部需進行加熱處理，對管材受熱后物理、化學(xué)性能的變化未做深入研究。