王 鑫，鄒 超，吳國慶，馬瑜晨

（1.中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，太原 030000；2.西安理工大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，西安 710048）

建筑業(yè)是國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，對(duì)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著核心引領(lǐng)作用[1]。然而，傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑存在耗能大、污染多等問題，給我國環(huán)境帶來一系列問題。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，與裝配式建筑相比，傳統(tǒng)建筑施工額外產(chǎn)生了約40%的建筑垃圾和溫室氣體，消耗了32%的資源，此外，其所產(chǎn)生的粉塵對(duì)周邊地區(qū)居民的生產(chǎn)和生活也會(huì)造成很大的污染影響。傳統(tǒng)的建筑建造方式明顯不利于社會(huì)的發(fā)展，也不利于從長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展中獲益，而具有節(jié)能減排、低碳環(huán)保、高效特性的裝配式建筑正日益引起人們的重視，對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)產(chǎn)生十分積極的影響[2]。

裝配式建筑的生產(chǎn)施工主要分為3 個(gè)過程：預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，預(yù)制構(gòu)件廠按照設(shè)計(jì)單位提供的深化設(shè)計(jì)圖紙和標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件要求來生產(chǎn)所需要的各類預(yù)制構(gòu)件；預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸，按照預(yù)制構(gòu)件的供應(yīng)需求，將構(gòu)件從預(yù)制構(gòu)件廠運(yùn)輸?shù)焦こ添?xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)；預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)裝配施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度計(jì)劃和施工安排來進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的吊裝與組裝[3]。此外，裝配式建筑是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、綠色環(huán)保的可持續(xù)生產(chǎn)方式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要作用[4]。盡管裝配式建筑有著諸多優(yōu)勢(shì)，但預(yù)制構(gòu)件需要在工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并由構(gòu)件廠統(tǒng)一組織配送，按要求配送至項(xiàng)目所在地后，施工單位組織驗(yàn)收[5]。預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸、堆放及裝配過程稍有不慎，就會(huì)使構(gòu)件損壞，造成退貨，甚至導(dǎo)致工程進(jìn)度延誤[6]。

因此，本研究以西安市雁塔區(qū)某裝配式住宅建筑為研究對(duì)象，聚焦裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件，全面梳理預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)裝配施工過程中的施工技術(shù)和工藝流程，旨在為裝配式住宅建筑預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和施工提供標(biāo)準(zhǔn)化的施工工藝和管理流程，同時(shí)為同類工程施工提供必要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目位于陜西省西安市雁塔區(qū)，項(xiàng)目為拆遷安置住宅、商業(yè)及公建配套等建設(shè)工程?？偨ㄖ娣e為286 787.95 m2，結(jié)構(gòu)形式為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配率施工達(dá)到35%要求，項(xiàng)目共涉及13 棟高層住宅樓。

1.2 設(shè)計(jì)概況

本工程采用預(yù)制疊合板和預(yù)制樓梯作為裝配式構(gòu)件，如圖1 所示。施工計(jì)劃、預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)計(jì)劃和構(gòu)件的運(yùn)輸計(jì)劃須相互協(xié)調(diào)。項(xiàng)目開工前，PC 構(gòu)件需求計(jì)劃和運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)事項(xiàng)應(yīng)該提前協(xié)商完畢。

圖1 預(yù)制疊合板及預(yù)制樓梯

1.3 預(yù)制構(gòu)件需求統(tǒng)計(jì)

為了完成本項(xiàng)目裝配式住宅建筑群預(yù)制構(gòu)件需求量的統(tǒng)計(jì)，首先統(tǒng)計(jì)單體樓預(yù)制構(gòu)件數(shù)量，按照需要裝配的樓層依次統(tǒng)計(jì)每種構(gòu)件類型，得到單棟樓的構(gòu)件明細(xì)表，在此基礎(chǔ)上匯總整合，通過對(duì)單體樓構(gòu)件量拓展，同類型的樓層采取相同的構(gòu)件數(shù)量，最終得到群樓的預(yù)制構(gòu)件工程量。根據(jù)上述的工程量統(tǒng)計(jì)思路，裝配式住宅建筑群（1#~13#樓）預(yù)制構(gòu)件的工程量統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 裝配式住宅建筑群（1#~13#樓）預(yù)制構(gòu)件明細(xì)

2 裝配式住宅建筑施工計(jì)劃

2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

在施工前，由總承包單位組織業(yè)主、設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件廠和監(jiān)理組成一個(gè)預(yù)制構(gòu)件的研究小組。通過制訂詳細(xì)的時(shí)間計(jì)劃，將施工過程中產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)、整理與分析，深度剖析預(yù)制構(gòu)件的加工、運(yùn)輸、吊裝、安全維護(hù)和密封膠施工工藝等方面存在的問題，并進(jìn)行相應(yīng)的提升與改進(jìn)，進(jìn)而提高施工效率、改善施工質(zhì)量、節(jié)約施工成本。

預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)：根據(jù)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)型式及特征，對(duì)不同類型的構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并提供完整的構(gòu)件設(shè)計(jì)圖紙。預(yù)制構(gòu)件廠制作和運(yùn)輸所需要的零件到工地，保證各類零件的規(guī)格、尺寸和位置。

由于裝配式建筑施工的特殊性，在正式動(dòng)工前，項(xiàng)目管理人員需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行適當(dāng)培訓(xùn)，幫助其深入了解施工過程要點(diǎn)，如構(gòu)件位置、吊裝需求、注意事項(xiàng)等內(nèi)容，進(jìn)而保證施工過程安全進(jìn)行。除此之外，人員素質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)模式、安全評(píng)價(jià)體系等內(nèi)容也是培訓(xùn)的重點(diǎn)，需要對(duì)施工人員進(jìn)行專門培訓(xùn)。施工正式開始之后，為提高施工質(zhì)量、保證工程安全，需要安排專人對(duì)預(yù)制構(gòu)件吊裝過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行記錄與總結(jié)，如施工情況的錄像及照片、設(shè)計(jì)及施工問題點(diǎn)的記錄、構(gòu)件重量、吊裝環(huán)節(jié)時(shí)間統(tǒng)計(jì)吊裝持續(xù)時(shí)間等。

2.2 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

為確保施工進(jìn)度，工程總承包單位需將提前編制詳細(xì)的構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃報(bào)業(yè)主、監(jiān)理審批后發(fā)送給預(yù)制構(gòu)件廠，項(xiàng)目部派專人入駐構(gòu)件廠，對(duì)疊合板和預(yù)制樓梯的生產(chǎn)進(jìn)度及質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管控，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處置。此外，一般要求預(yù)制構(gòu)件廠提前生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)，原則上要求場(chǎng)內(nèi)備有1 層以上成品，由于施工場(chǎng)地狹小，施工現(xiàn)場(chǎng)不能設(shè)置大面積存儲(chǔ)場(chǎng)地，因此構(gòu)件從工廠發(fā)貨至現(xiàn)場(chǎng)將制定嚴(yán)格的送收貨時(shí)間，確保及時(shí)供貨，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)卸貨，及時(shí)吊裝。

預(yù)制疊合板到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，需用專用木方墊平，板與板之間用木方隔離，且疊合板堆放高度一般不超過6 層，預(yù)制樓梯堆放高度不超過3 層。場(chǎng)地四周應(yīng)設(shè)置可移動(dòng)式圍擋，吊裝時(shí)移開，保管時(shí)圍合，確保預(yù)制構(gòu)件不會(huì)受到損壞。

2.3 預(yù)制構(gòu)件吊具選擇

預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)吊裝過程中，其中疊合板件采用鋼絲繩吊裝，預(yù)制樓梯采用鋼絲繩、萬向吊環(huán)、手動(dòng)葫蘆。主要工具包括纜風(fēng)繩、撬杠、吊帶、鋼絲繩吊具、卡環(huán)和手動(dòng)葫蘆等，預(yù)制構(gòu)件吊具選擇及具體參數(shù)見表2。

表2 吊具選擇及具體參數(shù)

2.4 預(yù)制構(gòu)件吊裝人員準(zhǔn)備

吊裝作業(yè)隊(duì)組配備為每組5 人，其中2 名司索工（1 人在地面指揮、1 人在樓層面指揮）、1 名地面掛鉤人員和2 名安裝人員。

塔吊指揮人員需持證上崗，吊裝作業(yè)施工前，實(shí)施分級(jí)交底培訓(xùn)，首先由項(xiàng)目技術(shù)總工向主要管理人員和班組長(zhǎng)傳達(dá)方案，之后再由責(zé)任工程師向具體的工作人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。

3 裝配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)施工工藝技術(shù)

預(yù)制構(gòu)件由預(yù)制構(gòu)件廠負(fù)責(zé)深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、養(yǎng)護(hù)、存放和發(fā)貨配送。預(yù)制構(gòu)件配送至施工現(xiàn)場(chǎng)后，確定構(gòu)件的安裝順序?yàn)椋合鹊跹b疊合板、再吊裝PC 樓梯。吊裝過程中安排木工組設(shè)專人進(jìn)行調(diào)平，管理人員復(fù)核安裝軸線尺寸及標(biāo)高。疊合板吊裝順序?yàn)閺臉敲嬗覀?cè)向左側(cè)推進(jìn)，先吊裝疊合板，再綁扎梁鋼筋。

3.1 預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)

3.1.1 預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)

一般由設(shè)計(jì)院根據(jù)建設(shè)單位的意圖，按照現(xiàn)澆的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。預(yù)制構(gòu)件廠在施工圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行拆分，將整體建筑拆分成單一構(gòu)件，在充分協(xié)調(diào)各個(gè)專業(yè)之后，確保專業(yè)之間無碰撞，即完成圖紙的深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)圖紙包括預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位、脫模、吊裝點(diǎn)位及結(jié)構(gòu)配筋詳圖的做法和要求，深化設(shè)計(jì)圖紙可以滿足構(gòu)件加工生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝的需求，本研究以疊合板深化設(shè)計(jì)詳圖為例，深化設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 疊合板深化設(shè)計(jì)詳圖

3.1.2 預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)車間按照深化設(shè)計(jì)的構(gòu)件尺寸，在移動(dòng)模臺(tái)上劃線定位并布置模具，隨后按照模板清理、涂刷脫模、鋼筋籠預(yù)埋件的安裝、工程機(jī)械化澆筑振搗、拉毛處理、養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)和檢查存放等的流程生產(chǎn)裝配式疊合板，其生產(chǎn)工藝流程如圖3 所示。

圖3 裝配式疊合板生產(chǎn)工藝流程

3.2 預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸

預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸采用低速平板小車，小車上配有特殊的運(yùn)行架。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件疊加在一起進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，每一層之間放置一個(gè)100 cm×100 cm 的方木墊子，墊子的位置要確保預(yù)制構(gòu)件的受力均勻，并且要在2 個(gè)方向?qū)R的情況下，將預(yù)制構(gòu)件分類疊加在一起。

運(yùn)輸車輛要根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的種類，設(shè)置專用的運(yùn)輸架，或者是一個(gè)合理的支撐點(diǎn)，并且要有一個(gè)可靠的穩(wěn)定部件的措施，并且要用鋼帶將構(gòu)件緊緊綁在一起，防止構(gòu)件在運(yùn)輸過程中受到損壞。預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至工地后，須按照規(guī)格和種類，將其放置在各樓層的對(duì)應(yīng)位置，圖4 為預(yù)制件的運(yùn)輸示意圖。

圖4 預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸示意圖

3.3 預(yù)制疊合板吊裝

在吊裝之前，要在施工周圍拉警戒線，并時(shí)刻注意周圍的安全情況，要對(duì)吊點(diǎn)的位置進(jìn)行檢查，確定板的就位方向；此外，還要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的完整性進(jìn)行檢查，排除鋼筋等就位的阻礙。當(dāng)構(gòu)件起吊時(shí)，首先要進(jìn)行試吊，試吊的高度要達(dá)到20 cm。在試吊的過程中，要對(duì)吊鉤與構(gòu)件、吊鉤與鋼絲繩的連接進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)構(gòu)件有沒有裂縫進(jìn)行檢查，確定所有的連接都符合要求后，才能進(jìn)行正式的吊裝，疊合板吊裝的施工工藝如圖5 所示。

圖5 疊合板吊裝施工工藝

3.3.1 疊合板起吊

根據(jù)疊合板吊裝順序在地面找到需吊裝的疊合板，根據(jù)圖紙確定疊合板的安裝方向，用長(zhǎng)度1.5 m 的塑料繩綁扎在疊合板一個(gè)角的外伸筋上作為標(biāo)記，方便樓層上吊裝人員確定樓板鋪設(shè)方向。

在疊合板不使用平衡梁的情況下，吊繩與板面之間的角度不得小于60°。在起吊之前，要首先進(jìn)行試吊，試吊的起吊高度為200~300 mm，重點(diǎn)檢查鋼絲繩、吊鉤的受力情況，使疊合板保持水平狀態(tài)，隨后再將預(yù)制構(gòu)件起吊至指定的施工作業(yè)層上空。

3.3.2 疊合板吊裝就位

用塔式起重機(jī)將層壓板吊起到精確位置的1.5 m處，然后由工作人員按照標(biāo)出的方向?qū)訅喊暹M(jìn)行定位。在就位時(shí)，疊合板要自上而下，在離工作樓層20 cm 的地方稍作停留，裝配施工人員用雙手托住地板，調(diào)節(jié)地板的方向，讓地板的邊緣和梁柱的定位線對(duì)齊，防止地板上的外伸筋和梁柱的鋼筋發(fā)生碰撞，在放地板的時(shí)候，要停穩(wěn)慢放，嚴(yán)禁快速猛放，以免受到太大的沖擊而導(dǎo)致地板開裂。

在吊裝前沿墻、梁模板上口粘滿雙面膠帶，雙面膠與墻、梁模板上口粘牢固，與疊合板接觸的膠條封紙不要撕掉，避免撕掉后雙面膠拆模后會(huì)站在疊合板上極難清理。

3.3.3 疊合板標(biāo)高調(diào)整

疊合板安裝完后進(jìn)行標(biāo)高校核，采用紅外線水平儀檢查疊合板底部標(biāo)高，并調(diào)整在平板下方的獨(dú)立支撐。其后，檢查疊合板和下部支撐筋，對(duì)于沒有頂?shù)降闹危枰皶r(shí)調(diào)整支撐筋的高度。為保證工程質(zhì)量，需要將下部支撐筋全部頂在板體上，與頂托標(biāo)高保持一致。

3.3.4 疊合板拼縫處支模

在疊合板安裝完成后，如圖6 所示需對(duì)疊合板拼接位置展開模板支設(shè)，確保安全、穩(wěn)定、牢固。

圖6 疊合板拼縫處支模

3.4 預(yù)制樓梯的吊裝

在本工程中，預(yù)制樓梯的吊裝采用了預(yù)留鋼筋+注漿的方法。由于采用鋁合金模板施工，并且墻柱梁板混凝土采用一次澆筑的方式，因此，預(yù)制樓梯安裝層比施工層要少一層，預(yù)制樓梯吊裝施工工藝如圖7 所示。

圖7 疊合板吊裝施工工藝

預(yù)制構(gòu)件樓梯板的吊裝方式是：通過吊耳和安裝在樓梯板上的吊裝用螺絲固定在一起，采用水平吊裝的方式。在吊裝之前，要對(duì)卡環(huán)進(jìn)行檢查，確保安全可靠后，才能慢慢地進(jìn)行吊裝。

待樓梯板吊裝至工作面500 mm 的時(shí)候，稍作停頓，以樓梯板的方向?yàn)橐罁?jù)進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)件就位時(shí)，要慢慢地進(jìn)行，不能太快地猛放，否則會(huì)導(dǎo)致樓梯板出現(xiàn)震折和損壞。階梯板基本安裝到位后，按照控制線圖，采用撬棒進(jìn)行微調(diào)，對(duì)其進(jìn)行矯正。

在階梯部分修正完成后，將階梯部分的墊塊與結(jié)構(gòu)墊塊焊接在一起。經(jīng)過焊接使樓梯板固定之后，在預(yù)制樓梯板與休息平臺(tái)連接處，使用M10（水泥、河砂、水）水泥砂漿料進(jìn)行灌漿。圖8 顯示了搭建預(yù)制樓梯的吊運(yùn)方法。

圖8 預(yù)制樓梯吊裝施工

3.5 預(yù)制構(gòu)件的驗(yàn)收要求

3.5.1 預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

在預(yù)制構(gòu)件出廠之前，每個(gè)零件的外部尺寸都要經(jīng)過抽樣檢驗(yàn)。檢查每個(gè)預(yù)制構(gòu)件是否貼上了質(zhì)量合格證明標(biāo)貼，預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過程中有無損壞。另外，在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)入建筑工地時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)負(fù)責(zé)人要對(duì)構(gòu)件的出廠質(zhì)量證書進(jìn)行核對(duì)，并簽署確認(rèn)。預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收按照表3 的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

表3 預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3.5.2 預(yù)制構(gòu)件施工過程驗(yàn)收

預(yù)制構(gòu)件吊裝前需對(duì)吊裝所用的材料，如吊環(huán)、鋼絲繩、平衡鋼梁等的質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證其安全可靠，并記錄檢查結(jié)果。吊裝過程中管理人員在旁隨時(shí)記錄，吊裝完成后測(cè)量的安裝允許偏差應(yīng)符合表4 中的規(guī)定。

表4 預(yù)制構(gòu)件施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)束語

綜上所述，裝配式建筑顛覆了傳統(tǒng)建筑施工的理念，是建筑工業(yè)化和建筑施工企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重要抓手。為了進(jìn)一步提高裝配建筑式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)施工質(zhì)量，規(guī)范裝配建筑式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)施工工藝流程。工程項(xiàng)目的各個(gè)參與方需要按照要求進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸和裝配施工，并且嚴(yán)格按照其施工技術(shù)和工藝流程執(zhí)行，從而為施工企業(yè)及預(yù)制構(gòu)件廠帶來更大經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。