大型预制钢筋混凝土外挂板施工技术及案例分析

李 俊

(中铁十八局集团有限公司 天津国际工程分公司，天津 300222)

外挂板作为一种厂制构件，极大地提高了生产效率，节约了成本和资源，其高效快捷的安装方式为施工安装增效节能，另外，外挂板几乎不产生建筑垃圾，可保护施工环境，其作为一种绿色施工技术必将拥有良好发展前景。

1 建筑工程预制装饰外挂板一般施工工艺流程

外挂板加工—表面喷砂—吊装存放—运送现场—现场存放—检验复查构筑物预留安装点或支承和连接构件数量、位置并及时处理—复验构筑物预安装外挂板区域外形尺寸及误差并及时处理调整—构筑物上放位置控制线、标高控制线—外挂板现场存板区运送至安装处—外挂板安装—外挂板填缝—外挂板表面清理—验收[1]。

2 大型外挂板施工工艺解析及质量控制

以沙特阿拉伯达兰加工车间项目为例，本项目建筑主框架为轻钢结构，外设大型预制钢筋混凝土外挂板。其大型外挂板的单板最大外形尺寸可达到宽4.7 m、高6.89 m、板厚15～20 cm(门窗等预留孔洞部位做加厚处理)，其内设置钢筋、吊装点、安装点、预埋件、预留砂浆灌注孔及门窗的预留孔洞等，最大重量可达到约12 t。如此大的尺寸及重量的薄壁混凝土预制构件对其设计、加工、养护、运输、存放、安装都提出了很高要求(见图1)。

图1 沙特阿拉伯达兰加工车间外挂板安装

2.1 大型外挂板的设计、制作、养护

大型预制钢筋混凝土外挂板有清水混凝土板，也有彩色混凝土板，因设计需要而定。但彩色混凝土板由于面质较软并且色泽不易控制，应在加工中严格控制原材、配比以及浇筑养护，并在吊装运输以及安装后的成品保护中做好防护。

大型外挂板设计时应尽可能利用BIM技术对挂板连接形式及安装方案的进行优化[2]。大型外挂板设计需要有牢靠的预埋吊装点、安装点及吊具(预埋吊点及吊具现场见图2)。预埋吊装点为内螺纹预埋件，并与大型外挂板内钢筋按规范搭接绑扎，结构隐蔽性好承受能力强，规格从M16(2 000 kg)到M42(8 000 kg)。吊装点分为起模吊装点和安装吊装点。为便于外挂板浇筑后起模，宽度、高度均不大于4 m的中型外挂板一般在板面背部四角设四个起模吊装点，水平起模；而宽度大于3 m、高度大于5 m的大型预制外挂板则仅在长度方向侧部设置安装起吊点，大型外挂板在浇筑完成养护达到一定强度后，浇筑模板整体侧倾至90°，依托安装起吊点起模。故大型外挂板的加工需强度大、刚度好的可侧倾式模板，并保证模板良好的可重复性及精度的稳定性。

大型外挂板根据支承形式可分为牛腿式和直承式。牛腿式较为普遍且使用范围广，混凝土多层建筑较为常用，以牛腿作为外挂板重量支撑点。牛腿式埋设槽型预埋件，配合T型螺栓和连接板，安装时便于大型外挂板调节，但外挂板的加工制作难度加大。直承式在钢构低层厂房较为适用，直承式大型外挂板不设支撑牛腿，外挂板直接支承在底梁或下层外挂板上。其加工方便、安装快捷，但不可调节，对施工队伍的能力要求较高。

图2 预埋吊点及吊具

对于大型外挂板，由于尺寸大，安装后拼缝少，所以更加美观大方，但也由于拼接缝少，可调整余量少，并且拼缝长，对外挂板的加工精度提出了更高要求，既要其尺寸的精确性(边线尺寸及对角线误差应控制在±3 mm)，又要其良好的平整度(整体板面最大拱度控制在4 mm内)，从而对大型外挂板的浇筑模板的刚度、精度具有非常严苛的要求。大型外挂板的制作模板采用钢梁框架结构，在重复使用后应具有良好的刚度和精度。

大型外挂板浇筑后应及时覆盖洒水养生，24 h后起模存放。2～3 d内进行外表面喷砂处理，在此期间应保持7 d不间断洒水养生。厂区应设置稳定可靠的存放支架，对大型外挂板起模之后的存放及喷砂作业应始终确保大型外挂板处于竖直铅锤状态，并做必要紧固措施防止风荷移动或倾覆。

2.2 大型外挂板安装底梁的施工

建筑物周边基础底梁是首层外挂板安装施工的基础，但往往建筑施工中对其基础底梁施工把控不严，应严格控制标高误差在0～10 mm内、线性尺寸误差在±10 mm内，确保外挂板安装顺利进行，并减少后期修复处理工作。由于大型外挂板自重大，特别是直承式外挂板，所有外挂板重量均最终支承在基础底梁上。因此，对基础底梁小于20 mm高度误差的缺陷，应使用强度不低于30 MPa的砂浆材料进行凿除后修复，并到达修复材料要求的时间后方可安装。对于误差较大尺寸或影响承载力的缺陷，应通知有关方面并按获得批准的具体方案进行处理。

2.3 大型外挂板的运输及存放

大型外挂板必须达到设计强度的75%后方可运输，由于大型外挂板自重大且壁薄，运输中外挂板底部每个支承点与外挂板接触面应为不小0.03 m2的软质材料，对于易损部位应做临时加固处理[3]。运输大型外挂板的车辆应做必要的改制，适应大型外挂板竖直运输(在强度达到要求时可倾斜不小于75°运输)和道路限宽限高要求，并获得相关单位许可。对运输线路沿线应进行考察，确保沿线路面平整度、承载力、限高、限宽满足通过要求，并获得相关单位许可。

施工现场的临时存放场地应做必要的平整硬化(混凝土硬化或铺设石子)。存放支架应稳定可靠，存板支撑面的倾斜角为75°，支架高度不低于板宽的80%。存放以及运输时，在大型外挂板与支架接触面以及大型外挂板底部与支承面间放置间距不大于2 m的方木等柔性支撑物。每个支架两侧应对称存放外挂板，每侧最多不超过两个。

2.4 大型外挂板的吊装

大型外挂板的吊装时，不可直接吊顶部安装孔进行安装。应先进行状态转换，从横向竖直状态转变成竖向直立待安装状态，之后方可进行安装工作。对于安装之前的状态转换一般采用大小两台吊车进行。通过钢丝绳和滑轮、卡环将大型外挂板竖直吊起并保证大型外挂板可空中自由竖向转体。小吊车起吊外挂板长度方向的两个起模吊点，大吊车起吊外挂板宽度方向顶部的安装吊点，在空中完成转体后撤除小吊车及其吊具，大吊车进行下步外挂板安装工作。小吊车吨位应为所吊外挂板重量的2倍，大吊车吨位应为所吊外挂板重量的4倍[4](见图3)。

沙特阿拉伯达兰加工车间项目采用翻转支架和一台大吊车完成状态转换，实际使用效果很好，既节约成本又可加快安装进度。翻转支架是在普通支架的基础上增加了一个可竖直旋转的框架，将大型外挂板置于框架上，大吊车直接吊住安装孔起吊，状态转换和安装起吊一体完成(见图4)。

图3 两台吊车空中状态转换

图4 一台吊车与支架配合状态转换

2.5 大型外挂板的就位控制及调整加固

大型外挂板安装前应将外挂板控制线事先标注于建筑物上，包括建筑物周边基础底梁、每层框架梁、女儿墙上线性控制线(误差±5 mm)、外挂板板缝分割线、外挂板标高线(误差±5 mm)，以及从顶到底的外挂板缝分割线(垂直度误差±4 mm/10 m)[5](见表1)。

表1 预制外挂板安装尺寸的允许偏差及检验方法

大型外挂板安装时以每层外挂板顶标高为准，外挂板底标高复核，外挂板装饰槽应在同一水平线上，如有偏差应适当调整外挂板标高；外挂板板面线性以底部控制线为准，顶部控制线复核；外挂板板面垂直度以经纬仪或线坠为准，顶部控制线复核；外挂板侧边垂直度以经纬仪或线坠为准，标注的外挂板缝分割线复核；如遇到外挂板垂直度与底部或顶部水平度发生冲突时，应以外挂板垂直度为准调整。如遇较大偏差时应逐步渐进调整，每步调整幅度度不大于2 mm，偏差太大时应及时停止安装并检查问题，必要时应重新安装或更换外挂板直至偏差解决。安装后大型外挂板墙体错台控制在1 mm内，装饰槽错台控制在2 mm内，板缝宽误差控制在5 mm内[6]。

对于牛腿式大型外挂板，其通过槽型预埋件和连接板的长孔与建筑物框架连接，可做±20 mm的左右、上下、里外的调整。安装时通过牛腿底部加塞垫块控制标高和侧向垂直度，通过支撑在顶部和底部的四根长调丝杆和短调丝杆来调整外挂板的线性和里外方向垂直度[7](待外挂板安装螺栓紧固完毕后拆除调丝杆)，左右方向偏移则通过机械千斤顶或撬杠调节(见图5)。

图5 牛腿式外挂板连接板

另外，牛腿式大型外挂板在每个牛腿底部均设置了一根约150 mm的长预埋光圆钢筋，此光圆钢筋安装时插入相应的连接板上的孔中。此设计作为外挂板防震落装置，由于安装后暗藏在外挂板与墙体之间，安装时遗漏或者光圆钢筋被割除亦或未插入连接板的孔中的情况均不被允许，施工时应特别注意。

直承式大型外挂板通过板底加塞垫板控制标高和垂直度，其他方向调节均与牛腿式大型外挂板相同。直承式外挂板通过预留在外挂板上的预埋螺栓孔与连接板连接，而连接板再与钢梁焊接使外挂板固定，故外挂板的连接设计简单却不可调，因此对现场施工精度控制要求高[8]。直承式外挂板底部有预留的灌浆孔，顶部有预埋的光圆钢筋。安装时每层外挂板底部的预留孔套入下层外挂板顶部的光圆钢筋上。

2.6 大型外挂板后期处理

整体安装完毕后进行细部检查调整，然后进行密封勾缝处理、外观清洁(必要时进行整体重新喷砂处理)、缺陷修复、验收。

2.7 外挂板、预埋件、预留洞测量检验

大型预制钢筋混凝土外挂板的所有螺栓必须由经检测的扭力扳手按设计要求复验。所有使用材料如连接板、焊条、螺栓、灌浆材料、填缝材料均应三证齐全。特别对于外挂板吊具应定期检查，如出现断丝现象应及时予以更换。对于外挂板进场应进行进场检验，其板面色泽、外形尺寸、板面平整度、预埋件数量位置、板面缺损裂纹等应严格检查。

3 结 语

随着建筑工程行业装饰装修工程的发展、融合、创新，新技术、新材料和新工艺的使用，装饰装修工程也将不断地更新和进步。中东地区大型预制钢筋混凝土外挂板的设计、制作、安装中的技术工艺及检验方法的论述和研究，对于其他同类工程具有一定的参考价值。