装配式建筑施工有关问题的探讨

叶耀东，项 俊，吴 翔（上海建浩工程顾问有限公司， 上海 200030）

0 引 言

随着国民经济的持续快速发展，对于建筑行业的节能减排以及可持续发展的要求不断提升，包括劳动力成本的不断提升，相对于传统的以现场湿作业为主的粗放型现浇钢筋混凝土结构，现场作业条件差、劳动强度高、建筑材料损耗及建筑垃圾量大、建筑质量不稳定、建筑全寿命周期能耗高、工业化程度低，提出一种新的建筑模式是当前面临的主要问题，而以装配式混凝土结构体系为代表的工业化建筑模式给我们提供了一种选择途径[1]。其实，早在20 世纪 50 年代，我国已经开始了装配式混凝土建筑的研究；80 年代达到全盛。然而，到了 90 年代，由于现浇技术的发展、劳动力价格下降，最主要的是国内当时装配式混凝土结构技术不够成熟、相关研究也有限，不能同步于同时期建筑技术和社会需求的发展，因而其应用范围逐渐缩少，最终仅局限于抗震等级、安全等级较低的多层混凝土结构建筑[2-3]。

装配式混凝土结构建筑体系是以工厂工业化生产的预制构件为主，同时将保温、装饰等性能参与其中，通过现场组合安装的方式所设计建造的混凝土结构类房屋建筑[4-5]；其节点连接薄弱的缺陷是困扰国内装配式混凝土结构建筑体系规模化应用的主要障碍。近些年来，随着技术不断的改进，比如钢筋套筒灌浆连接技术、钢筋浆锚连接技术、夹心保温外墙板的应用等，为装配式建筑（PC）的广泛应用提供了可能。但无论是小区的多高层建筑，还是商业中心的高楼大厦，新技术下装配式建筑应用的实例在国内还是少之又少，在实际问题中所遇到的问题难免过于局限，严重制约了装配式建筑的产业化发展。本文针对这一问题，详细介绍了某装配式建筑应用的关键施工流程、遇到的实际问题、关键点处理以及相关建议，以期为该领域的发展和提升起到一定的借鉴和参考作用。

1 工程概况

工程位于上海市宝山区，项目总建筑面积 261 538.24 m2，包含 13 栋 25 层高层（夹芯保温）、1栋24层保障房（普通 PC）、2 栋 18 层出租型公寓（夹芯保温）、3栋3层商业（普通框架 PC）组成，选择 4 号楼～7 号楼高层作为先开区，预制率大约为 30%。工程结构形式为装配式整体剪力墙结构，其中结构外墙、楼梯、空调板、阳台等采用预制构件，简称 PC 构件；内墙和内外墙的连接部位则为现浇结构。

本工程结构平面 4 层到 25 层采用 PC 剪力墙结构体系，PC 外墙采用清水夹芯保温，保温材料为 XPS 夹芯保温层，强度高、吸水率低、导热系数低，保温效果和防水效果较理想，通过 Thermomass 连接器保证保温层和混凝土层的机械连接（如图 1 所示）。PC 构件外叶板上进行了鹰嘴设计，一方面可以直接避免雨水等进行正面冲刷；另一方面也为后期 PC 外墙打胶预留空间，进一步有效防止雨水的渗透（如图 2 所示）。由于外墙面不需要抹灰，用工具式防护架代替传统的悬挑式或者落地式脚手架，可以逐层提升、循环使用，因而显得更为方便、经济（如图 3 所示）。

图 1 Thermomass连接器

图 2 外叶板鹰嘴设计

图 3 工具式防护架

2 PC施工流程

本项目的 PC 具体施工流程如图4所示。

对于 PC 建筑而言，PC 构件在工厂进行工业化生产，然后在现场进行组合安装，其整体性能在一定程度上取决于安装时的质量，特别是 PC 吊装以及 PC 高强灌浆等关键工序对于装配式建筑的质量影响极大。

图 4 项目PC具体施工流程图

2.1 PC构件吊装

2.1.1 机械选择

本项目最重预制构件约 6 t，最大起重距离为 40 m，根据塔吊位置以及其与最重构件的距离等相关参数，与此同时结合塔吊的说明书，对于先开区的高层选择 4 台 ST7030型塔吊。吊钩根据 PC 构件的重量选择不同规格的 HPB235钢筋制作，预埋在 PC 构件内。起吊时选择钢扁担作为辅助工具保证吊点的垂直，同时安装定向滑轮方便安装 PC 构件时的微调，使其通用性更强（如图 5 所示）。

2.1.2 PC构件吊装

PC 构件吊装时，每层须沿外立面逆时针或顺时针逐块吊装，不得随意吊装，一方面降低了 PC 板间的碰撞几率以减少损伤，另一方面避免了施工人员来回跑动，提高了施工效率。

PC 构件吊装前，在 PC 构件间的水平缝外叶板部位打上硅胶，放置直径为 30 mm 的 PE 棒；对于需要灌浆的 PC构件，PE 棒还起到外围封仓的作用，打上硅胶之前，必须清扫干净，不得有积水、浮尘，以免影响硅胶的黏性，确保充分固定住 PE 棒，防止吊装过程中出现偏位，导致后续灌浆时出现漏浆现象；若间距大于 1.5 m，则还需要进行分仓处理（如图 6 所示）；PC 构件的垂直缝通过 PE 棒进行填塞处理，再用封堵条进行压实；PC 构件的标高通过放置垫片进行调节，利用水准仪进行核准，待吊装初步到位后，立即使用斜撑固定，在此基础上调节斜撑杆以及辅助工具撬棍等进行微调，在保证构件标高一致、进出一致、间隙一致的同时，确保其垂直度[6]（如图 7 所示）。

图 5 钢扁担和定滑轮的应用

图 6 PE棒的封仓和分仓

图 7 临时斜撑固定

2.1.3 PC 构件间的连接以及PC构件与混凝土的连接

PC 构件中预制凸窗板（YTC），利用其上部预设的槽钢和待安装的定位螺栓对上下层进行初步固定以增强其稳定性，待 PC 构件安装完毕后，与现浇结构浇筑成一个整体（如图 8 所示）；外墙板在顶部预留钢筋，底部预埋接驳器，从而实现上下层的连接[7]，待调整完成后进行灌浆作业（如图 9 所示）；将预留锚固钢筋伸入到剪力墙楼板内，使阳台板、空调板与现浇结构浇筑成一个整体（如图 10 所示）。

图 8 凸窗板间的连接

图 9 外墙板间的连接

图 10 设备板与现浇结构的连接

2.2 PC 构件灌浆作业

本工程预制外墙板纵向钢筋采用半套筒灌浆连接技术。套筒连接区灌浆料采用强度不低于 85 MPa 的高强灌浆料进行灌浆，封缝与分仓区域采用强度不低于 40 MPa 的座浆料以及 PE 泡沫棒组合封堵。基于灌浆套筒内灌浆料的高强性以及微膨胀特性，当它受到灌浆套筒的约束作用时，在灌浆料与灌浆套筒内侧间产生较大的正向应力，钢筋凭借此正向应力在其带肋的粗糙表面产生摩擦力，由此传递钢筋轴向应力。因此，PC 灌浆的质量优劣与否决定了 PC结构性能的好坏[8]。

2.2.1 灌浆施工前的准备工作

（1）本工程使用“砼的”牌 QV1100 型钢筋套筒连接用灌浆料，严格按照规定配合比（水灰比为 13∶100）及拌合工艺拌制灌浆材料，技术性能指标如表 1 所示。

表 1 套筒专用灌浆料产品的技术性能指标

（2）人员设置为 6 人，1 人为组长指挥调度，其余 5人搅拌浆料、封堵以及灌浆。

（3）现场准备灌浆设备 1 台、空压机 1 台以及配套的相关工具（如图 11 所示）。

（4）大面积进行灌浆作业前，须设置灌浆施工样板，经总包以及监理单位确认后方可灌浆。

图 11 灌浆配套设备

2.2.2 灌浆施工流程

（1）座浆料封仓。座浆前将灌浆料接触面清理干净，保证无灰渣、无油污、无积水并用清水润湿之，再用座浆料进行封堵，厚度宜为 10 mm～15 mm，不应超过 20 mm（通过 PC 构件吊装时的垫片调节），过大容易造成水平缝过大且造成灌浆料浪费，过小容易造成灌浆时无法流动造成灌浆质量低劣。

（2）PC 高强灌浆。待座浆料达到施工强度后开始灌浆，选择靠近无套筒的灌浆腔一侧的注浆孔。若离无套筒的灌浆腔最近的注浆孔不便封堵，则可向相反方向顺延一个，由下而上进行灌浆。若有浆料从出浆孔溢出，则当溢出面充满截面时，迅速用橡胶塞进行封堵。若出现漏浆现象，则停止灌浆并处理漏浆部位，直至所有出浆孔堵塞完毕。若发现未填满浆料的出浆孔，则应及时补注；无法处理的，应做好标记，待日后采取补救措施。最后拔除注浆管，并立刻封堵，时间不超过 1 s，以防浆液外流造成注浆不实；一旦灌浆完成，须及时处理溢出在楼板上的浆料，以防灌浆料凝固污染楼面。现场施工如图 12 所示。

图 12 现场灌浆施工图

（3）灌浆过程的注意事项。

①在灌浆时严格按照配合比 13∶100 的比例进行配制，搅拌均匀后静置 2 min，进行消泡处理。

②灌浆温度控制在 5℃～30℃ 之间，低于 5℃，则不宜灌浆；低于 0℃，须禁止施工；高于 30℃，应采取降低灌浆拌合物温度的措施，比如用冰水搅拌。

③对于 PC 构件的死角处，若工作面过小，不方便灌浆，则在吊装 PC 构件的中部适当进行分仓处理，保证死角处顺利灌浆。

④对于灌浆时易漏浆的拐角，在用座浆料进行封仓时，须作特别处理，以确保灌浆质量。

3 PC 施工相关问题探讨

3.1 PC 构件吊装时预留纵筋与套筒位置偏位

在 PC 构件出厂前，检查构件预留钢筋的位置、数量、规格及固定措施是否符合设计要求，以保证预留钢筋的位置不会发生过大的偏移，确保现场安装顺利进行。但是，由于 PC 构件数量众多以及在运输、卸载过程中会发生损坏，因而在现场安装时会出现偏位而无法顺利安装的现象。为此，针对现场的具体情况，在浇筑楼板叠合层时，将 PC 构件上部预设的竖向钢筋用一端封闭、直径 50 mm的塑料套管套住（如图 13 所示）。一方面便于预留的钢筋在吊装时作微调整，以保证现场 PC 构件安装的施工进度，同时一定程度上降低了施工成本；另一方面可以防止污染预留钢筋，造成与灌浆料的黏结性能变差，影响 PC 构件的受力性能。

图 13 现场 PVC 套管做法

少量 PC 构件中部分预留钢筋偏位过大，导致无法安装 PC 构件，若为此退回重新生产，不仅延缓 PC 构件的安装进度，而且也会造成较大的经济损失。针对这一实际问题，笔者提供了不同类型的解决办法，以保证 PC 构件的顺利安装。

（1）PC 剪力墙预留纵筋偏位大于 1 倍直径以上且有条件化学植筋时，凿除与灌浆孔对应位置混凝土保护层同时化学植筋，锚固深度见植筋锚固长度表（如表 2 所示）。

表 2 植筋型号及锚固长度

（2）PC 剪力墙预留纵筋没有条件化学植筋，但是邻侧有现浇剪力墙时，在现浇剪力墙 200 mm 范围内化学植筋替代偏位钢筋，锚固长度见表 2。

（3）PC 剪力墙纵筋偏位可以凿除构件少部分混凝土，露出纵筋采用焊接搭接，双面焊 5 d ，单面焊 10 d。

（4）PC 剪力墙纵筋偏位可以凿除构件足够的混凝土，露出纵筋按 1:6 的坡度比纠正到正确位置。

3.2 PC项目转换层

本项目 4～25 层为 PC 剪力墙结构体系，4 层为该项目的转换层，而 3 层顶板需要现场放置、固定 PC 构件预埋套管的预留纵筋，因现场环境的复杂性和不确定性，可能会导致预留纵筋的偏位、缺失等现象，所以在现场浇筑混凝土前采取有效的固定措施就显得尤为重要。

针对 PC 构件的特性，制作专用的钢制模具限位以防预留纵筋的中心位置偏移过大，同时为了方便后期的 PC 吊装时的微调整，在模具下方加设直径为 50 mm 钢套管，保证PC 构件的顺利安装（如图 14 所示）；若仍有少数预留纵筋偏位过大，根据实际情况按上面 4 种方法解决。

图 14 转换层专用钢模具限位

4 结 语

本项目从开工至今，目前仍处于主体结构的建设之中。本文主要介绍了装配式建筑（PC）结构的关键施工过程，以及在施工过程中遇到的问题和解决办法。相对于现浇结构，PC 结构减少了模板等周转性材料的使用，减少了建筑垃圾，现场的湿作业减少，施工噪音得到控制，降低了施工时对周边环境的影响；但 PC 结构的技术仍处于发展阶段，施工成本以及施工进度并没有明显优势，因此通过提升 PC 工艺、提高施工人员素质、改善与优化设计，可以降低施工成本，扩大 PC 建筑的应用范围，实现中国装配式的快速发展。

相比于日本等发达国家，目前中国在装配式建筑的推进和普及方面仍处于起步阶段，PC 的生产精度、现场施工都还有很大的提升空间。针对本项目的 PC，主要施工过程建议如下。

（1）改进 PC 工厂处预留纵筋的加固措施，保证预留钢筋在浇筑过程中不会发生过大偏移，以减少现场安装的校正工序，提高工程的安装质量，加快整体的安装进度。

（2）在 PC 构件灌浆时，若部分灌浆口出现堵塞，则无法保证灌浆料是否充分流入灌浆套筒内，影响结构性能，因此有必要在 PC 构件出厂前对灌浆口进行保护，可用内小外大的塑料塞（以便在灌浆前取出）提前塞住，保证灌浆口的畅通；同时建议 PC 厂家提供配套的封堵灌浆口的橡皮塞，实现顺畅施工，以免浪费灌浆料及污染楼面，从而进一步提升灌浆质量。

（3）目前现场 PC 施工作业的工人整体素质参差不齐，对于一些关键节点，尤其是 PC 吊装和灌浆作业，缺乏技术支持和质量保证，从而导致结构主体部分施工质量达不到设计要求。因此，亟待加强对 PC 现场安装作业工人的技能培训，逐步培养成一批产业化工人，为我国装配式建筑的快速发展奠定基础。