装配式混凝土结构施工新型外防护体系研究与应用

2020-03-01沈浅灏

建筑施工 2020年9期

沈浅灏

上海建工五建集团有限公司上海 200063

2019年，国务院办公厅转发住房城乡建设部《关于完善质量保障体系提升建筑工程品质》的通知，要求大力发展装配式建筑，推进绿色施工，通过先进技术和科学管理，降低施工过程对环境的不利影响。

近年来，装配式建筑由工程示范和探索阶段，发展至逐步成熟和初具规模的阶段。在这期间，现有的传统脚手架体系已经不能够适应建筑工业化绿色发展的需要和管理要求。

为提升建筑工业化装配式结构的绿色施工标准，推行外防护体系模块化、标准化和工具化，推广装配式混凝土结构施工新型外防护体系的应用，深入研究新型防护体系，分析各类防护体系的工艺特点。结合装配式混凝土结构的施工应用，解决新型防护体系在实际应用中的问题和操作难点，并提出改进方案。同时，提升了新型工具式防护体系的工艺技术和新型外防护体系的适应性，达到高安全性、高效率的应用效果，符合建筑业工业化和绿色发展的目标要求。

1 装配式混凝土结构专用模块化工具式防护架

装配式混凝土结构专用模块化工具式防护架由三角架及作业平台和外围护组成，操作人员可站立在防护架上进行施工作业。

1.1 模块化工具式防护架形式

模块化工具式防护架的外侧栏杆立杆采用40 mm×4 0 m m×5 m m 镀锌方钢，围护网采用φ 4 m m@ 30 mm×60 mm菱形孔眼浸塑钢板网。

在预制构件生产时预留高强螺栓孔，工具式防护架通过M24高强螺栓安装在预制构件上，随预制构件吊运至楼层平面。

模块化工具式防护架与预制构件的连接形式，应适应其所附着的预制构件样式。预制外墙板处工具式防护架三角架体采用角钢拼接焊制。三角架结构贴墙设置竖向厚10 mm钢板背板，上部背板连接横向槽钢-及2个M24高强螺栓，下部背板连接竖向及斜向槽钢，背板均与槽钢可靠焊接（图1）。

图1 预制外墙板与工具式防护架连接

预制阳台板处的工具式防护架，采用原阳台板中8个预埋螺母固定外挑方钢的方式进行有效连接。螺栓以及底部外挑方钢起主要承重作用，连接处下部空隙需要加厚12 cm垫块。

与预制凸窗构件连接时，架体穿过窗洞口，通过M24高强螺栓连接在凸窗侧面两端，以便于后期修补（图2）。

图2 凸窗位置防护架连接形式

1.2 模块化工具式防护架安拆工序

配合装配式混凝土结构标准层的施工流程，研究并制定装配式混凝土结构专用模块化工具式防护架的安装及拆卸流程（图3），保障操作便捷性及安全性。每栋楼专用工具式防护架共制作2套，按循环流水施工。

图3 工具式防护架安拆流程

防护架拆除后，需对外墙孔洞进行处理。每道预制墙体上需预留4～6个直径40 mm的孔洞，后期外叶墙部分可采用特制胶塞配合注浆填充型防水材料（外墙耐候密封胶），原苯板部分可打发泡剂，内叶墙使用微膨胀抗渗性混凝土，共使用3～4道防水抗渗材料。

原苯板部分打发泡剂保证了保温性能，可规避预留孔洞渗漏冷桥的风险。

1.3 模块化工具式防护架技术特点

模块化工具式防护架的主要组成材料不易损坏，周转次数高，模块化结构简单，安装、拆卸灵活。在预制构件生产前，深化设计必须根据防护架应用需求在预制构件内预埋高强螺杆洞。

另外，施工现场安拆时都需要塔吊进行辅助，存在塔吊使用频率影响其他工序的可能性，要求现场工序搭接排布合理化。

2 装配式混凝土结构专用轻型工具式围挡

装配式混凝土结构专用轻型工具式围挡，是单片式结构的新型防护体系。

2.1 轻型工具式围挡形式

轻型工具式围挡按外墙装配式预制墙板平面尺寸定型制作，每块长度一般不大于3.0 m，单块围挡质量较轻，便于工人搬运安装。每块围挡高度1.2 m，满足安全技术施工要求。材料选用方形钢管，钢丝网选用10 mm×10 mm方空镀锌网。

作业工人利用在预制墙板内口连接墙板用的竖向连接件，通过M16螺栓固定槽钢，槽钢与φ36 mm钢管焊接，将工具式围挡套进钢管，完成与预制墙板的连接（图4）。

图4 工具式围挡与预制墙板连接节点样式

预制飘窗、阳台、凸窗及竖向装饰柱等构件，通过构件上的M20螺栓连接工具式围挡（图5）。

图5 工具式围挡与其他竖向预制构件的连接节点样式

2.2 轻型工具式围挡安拆工序

配合装配式混凝土结构施工流程，研究制定了轻型工具式围挡的安拆流程，施工中应严格执行，从而有效指导作业人员工作（图6）。

图6 工具式围挡安拆流程

2.3 轻型工具式围挡技术特点

轻型工具式围挡具有构造简单、用料节省的优点，利用预制构件原有的预埋件即可安装，搭拆便捷，能够加快施工周期。该防护体系适用于预制混凝土叠合剪力墙结构，在施工应用中，在编制施工方案阶段需明确围挡拆除顺序与预制构件吊装顺序。由于围挡拆除和预制构件吊装施工交替进行，在未进行拆除及吊装时，将其存放在临边洞口。

另外，事前应进行安全技术交底，操作人员安装预制构件时应扣好安全带。

3 装配式混凝土结构防护与作业一体化升降平台

为提升装配式建筑施工现场装备化和工业化水平，研制并应用了装配式建筑专用防护作业平台。

该平台是集作业与防护于一体的大承载力自升降式高空工作平台。

3.1 防护与作业一体化升降平台形式

该平台可根据建筑外围尺寸需要进行加长、缩短或增宽，具有较好的适应性。采用齿轮齿条传动进行升降，具有可靠的电气和机械安全系统，可随着建筑物的不断升高而自行升高。

同时，该平台搭配自动同步调平技术，具有端部防超力矩保护系统等多重安全保障措施（图7）。

3.2 防护与作业一体化升降平台技术特点

1）创新设计双立柱模块化双层作业平台与可伸缩连接组件，实现了装配整体式混凝土建筑的双层同步施工与双向连续作业[1]。在上层进行预制构件安装作业的同时，下层可同步进行灌浆作业，交叉作业加快施工进度。外墙打胶作业及外饰面作业可提前排期，提升了施工效率。

图7 防护与作业一体化升降平台结构形式

2）载重量提升。操作人员可站立在平台上进行施工作业，同时可运输部分材料，提升了操作人员作业的便捷性，降低运输成本。

3）不规则立面适应性提高。适应立面形式多样的装配式建筑，相比传统防护体系具有明显优势。平台标准节之间采用螺栓连接，操作平台与机位架之间通过销轴相连，可进行自由组装，平台外侧面设置钢丝网围护，保障立面适应性。

4）导架标准节悬臂高度提升。附墙装置需要附在已养护完成的楼层，则标准节悬臂高度必须大于2层层高。考虑预制构件的吊装工况，操作人员需要进行施工楼层的吊具卸扣工作，结合结构标高围栏安全高度，作业平台外围栏高度设计为1 900 mm。为满足工况要求，导架标准节悬臂提升至9 m。

4 装配式混凝土结构施工防护体系对比研究

3种装配式混凝土结构的专用施工防护体系各具优势[2-4]：模块化工具式防护架和轻型工具式围挡具有结构简单、加工便捷、安拆灵活、周转率高的优点，防护与作业一体化升降平台可覆盖外装饰阶段施工作业。

将3种装配式混凝土结构专用施工防护体系及常用的传统悬挑式脚手架进行对比研究，比对施工工具差异，用以推广专用防护体系的应用。

3种装配式混凝土结构防护体系与传统悬挑式脚手架的应用对比情况如下：

1）传统悬挑式脚手架。

① 前期策划阶段：避开预制构件上的管线、线盒、套筒位置等进行留洞。

② 安装阶段：楼板上预埋的锚固件位置与预制墙板上留洞位置需对应，精度控制要求高。

③ 拆除阶段：施工作业完成后拆除。

④ 施工操作：多名作业人员站立。

⑤ 外墙修补：连墙件穿墙而过与结构刚性连接，或设置在上、下2块预制墙板之间，防渗漏处理工序复杂。

⑥ 适应结构形式：不能够适应建筑工业化绿色发展的需要。

2）模块化工具式防护架。

① 前期策划阶段：需要额外在预制构件内预埋高强螺杆洞。

② 安装阶段：在预制构件堆场内安装，随预制构件起吊；安装时需塔吊辅助。

③ 拆除阶段：N+1层预制构件安装完成后，N层防护架拆除；拆除时需塔吊辅助。

④ 施工操作：防护架体上站2名作业人员。

⑤ 外墙修补：拆除后需对外墙孔洞进行修补。

⑥ 适应结构形式：预制剪力墙结构、预制叠合剪力墙结构。

3）轻型工具式围挡。

① 前期策划阶段：利用预制构件的原有预埋件。

② 安装阶段：预制构件安装后、内支模架搭设完成，安装上层工具式围挡；安装时操作人员即可搬运。

③ 拆除阶段：随本层预制构件安装，逐块拆除；拆除时工人即可搬运；存在短时临边洞口。

④ 施工操作：无作业人员站立。

⑤ 外墙修补：无需修补。

⑥ 适应结构形式：预制叠合剪力墙体系、预制框架结构体系。

4）防护与作业一体化升降平台。

① 前期策划阶段：附墙装置预埋件埋在现浇段。

② 安装阶段：升降平台需要预先升至预制构件吊装作业面。

③ 拆除阶段：外立面装饰完成后，利用升降平台自身吊杆拆除附墙装置及导架标准节。

④ 施工操作：多名作业人员站立。

⑤ 外墙修补：拆除时同步进行外墙装饰面局部处理。

⑥ 适应结构形式：较普遍地适用于装配式混凝土结构体系。

5 工程实践

通过防护体系的比较，将装配式混凝土结构新型外防护设施应用于工程项目建设中。

5.1 模块化工具式防护架

将模块化工具式防护架应用于张江C-11-3地块项目建设中。该项目位于上海市浦东新区张江板块，东至川河路、南至荣科路、西至百业路、北至中科路，总建筑面积73 661.51 m2。本项目采用预制剪力墙结构体系，施工时为满足防护结构组装简便及安全防护的施工要求，选用工具式防护架。

该项目预制外墙采用反打面砖技术，在拆除工具式防护架后，预留孔洞修补亦较为简便。

5.2 轻型工具式围挡及防护与作业一体化升降平台

将轻型工具式围挡应用于上海市浦东新区惠南新市镇25号单元（宣桥）05-02地块项目。该项目位于南六公路东侧、项文路南侧、宣乐路西侧。总建筑面积为314 162m2，由16栋高层、9栋多层、31栋别墅以及1栋综合楼等57栋单体组成。该项目高层单体为地上14层结构，采用预制保温叠合外挂墙板及预制剪力墙体系。根据其特点，选用的轻型工具式围挡及防护与作业一体化升降平台，适应该工程的施工要求。

3种装配式混凝土结构专用外防护设施在工程实践中均取得了良好的效果，达到安全施工的作业要求，简化了外防护体系施工作业流程，缩短了工期。其中，高周转率节省了材料的使用，达到了高安全性、高效率及绿色施工的目标。

6 结语

本文从结构形式、安拆工序以及技术特点等方面出发，介绍了模块化工具式防护架、轻型工具式围挡及防护与作业一体化升降作业平台这3种形式的新型外防护体系及其具体应用情况。工程实践表明，这3种新型外防护体系的应用效果均较好，既提高了施工工效，又缩短了施工工期，且能够适应建筑工业化绿色发展的需要和管理要求，有着良好的推广和应用前景。