装配式建筑铝模PC爬架一体化施工技术分析

2022-02-02张江春王志斌

散装水泥 2022年6期

张江春高岩王志斌

（中建七局建筑装饰工程有限公司，河南郑州 450007）

1 PC+铝模一体化施工技术的难点

1.1 斜撑设计与爆模问题

现阶段，应用于装配式建筑中的PC+铝模技术多采用双排斜撑施工。应用该技术对PC墙板进行斜撑时会占用较大的施工空间，容易影响后续的铝模斜撑施工，进而出现没有空间放置铝模斜撑等问题。此外，在上述施工过程中，由于施工顺序混乱，容易出现斜撑缺漏等情况，而且在一些承力结构或者斜撑密集的区域还会出现爆模等施工问题，严重影响施工安全和施工进度。

1.2 构件处理精度问题

PC构件施工要求预留螺栓孔尺寸应与铝模板的预留螺栓尺寸一致，若出现尺寸偏差，会直接导致后期施工出现模板错位、裂缝、开孔等情况，影响构件成型质量和施工进度。若在拼装过程中未对预留孔洞进行清孔施工，则可能出现内部异物挤压螺栓的情况，造成涨孔、脱孔等安全隐患，浇筑混凝土后，由于承力结构分散而出现爆模现象，影响后续外墙及其他连接件施工。

2 铝模PC构件的施工

2.1 深化设计

借助BIM技术对铝模和PC结构施工方案进行设计，实现对建筑构件的自由拆分、透视、组装和安装模拟等，从而细化一体化施工过程中不同构件的施工冲突，确保装配式建筑工程能够按质、按期、按量完成建设任务。以某建筑工程的凸窗连接形式深化设计为例，该工程使用75mm厚的PCF墙板作为建筑的外表结构，外挂凸窗内侧设计为现浇200mm的剪力墙结构，构件入场后通过预埋件与内侧墙体铝模板之间进行衔接，形成外墙模板体系。该设计能有效地解决凸窗渗水造成的质量安全隐患，并在一定程度上降低施工难度。为了防止PC构件在一体化施工过程中因安装偏差而造成PCF外挂凸窗错台，需对凸窗节点设计进行深化，即对凸窗两边各收进100mm，增大允许误差，同铝模方式现浇出100mm的混凝土包角，以确保该区域建筑外立面的观赏效果。从细化的角度来看，凸窗结构通过设计止水口的方式防止凸窗部位出现积水渗水问题，在凸窗外侧的上飘板部分采用倒挂式鹰嘴结构设计，倒挂设计高度为40mm，可有效预防雨水的积存和渗漏，其结构如图1-a所示。凸窗外侧的下飘板窗框区域低于室内20mm，因此，通过结构止水口防止雨水从缝隙渗入室内，其结构如图1-b所示。

图1 凸窗防水结构设计

建筑预制外墙板衔接处的细节深化：为了防止外墙板衔接处渗水，必须通过高低缝设计解决向内渗水问题，并从结构自身的角度实现自防水。其中，采用叠合板的衔接处的深化设计用分离式接缝方式，叠合板间的衔接缝隙宽度约为10mm，在浇筑叠合板面层时，其接缝处无需吊模，在板面上方浇筑完混凝土后，使用聚合物抗裂砂浆对其下口进行封堵，并在板面与叠合板之间设置横向加强钢筋和细密钢丝网，以防止板面层混凝土在凝固过程中流入缝隙。

2.2 构件安装施工

2.2.1 预制外挂墙板的安装

装配式建筑的PC构件在吊装前必须进行一次试吊，当试吊构件在起吊机的作用下提高0.5m时，必须停顿并检查吊具的牢固性，重点查看吊钩安装结构是否牢固且稳定，所有检查合格后才能继续起吊。当PC构件被运送到安装位置上方时，地面施工人员需用缆风绳将其引导至安装处，由人工控制缓慢下降，以保证PC构件的安全和安装定位精度。由于外挂墙板主要是利用下部的预埋螺栓实现对其的标高控制，因此，在PC构件吊装前，施工人员必须先审核标高参数，确保标高准确无误后再进行PC构件的安装。当PC构件就位后，可借助底部连接件实现对构件的控制，确保墙板的外边线与飘窗的边线平行对齐。在此过程中，PC构件安装的垂直度需要通过斜撑来调整，用水平仪或线坠等方法进行检验，当PC构件的各项安装标准都达到设计要求后，拆除吊装设备，待该层浇筑混凝土牢固后，拆除斜撑等用于临时固定构件的装置，并用PE棒堵塞构件之间的缝隙。

2.2.2 预制楼梯段与梯间隔墙的安装

装配式建筑每一层楼板浇筑前，需要确定上下端用于固定的预留钢筋预埋件位置，并标记楼梯上下休息平台的位置标线，以确保梯段构件安装位置准确。在拆除目标层与下层间的铝模后，开始吊装预制梯段。首先，要借助钢垫片确定梯梁上楼梯的标高，对存在偏差的区域使用混凝土砂浆找平。其次，当梯段运送至安装区上方时，需在距离板面上方300mm处停留，由地面人员对接构件的锚固件，以保证构件精准安装。梯间隔墙的吊装过程与梯段相似，但由于安装作业面狭小，需要借助牵引装置进行隔墙的精确安装。

3 铝模+爬架施工

3.1 装配式建筑爬架施工

由于现阶段装配式建筑的设计特点，爬架结构只能设置在现浇剪力墙区域，因此，常见的装配式建筑爬架设计方式共有3种附着形式，即在建筑飘窗内侧实现附着、在边梁与剪力墙衔接处实现附着和在现浇阳台处实现附着。整个爬升阶段均以计算机操控为主，爬升速度以实际工程结构规模为主。每个装配式建筑工程的爬架设计均需要结合铝模、建筑预制件、起重设备、建筑总体结构设计等因素，而且，爬架的爬升与固定时的附着点位必须设置在现浇结构部位，以保证爬架整体结构的稳定性，其中起重和牵引设备需要安装在现浇结构上方，且必须远离爬架爬升的轨道附着点。从现有装配式铝模爬架结构施工可知，受建筑的采光、通风、造型、功能等因素影响，楼宇的受力结构会存在一定程度的不均匀分散，从而导致爬架、起重设备设计存在冲突。因此，在装配式建筑设计之初便应将爬架着力点、起重设备安装位置和爬架背楞斜撑等因素考虑在内，以避免在施工过程中临时调整爬架或者起重设备的安装布局，避免各施工阶段的相互冲突。

3.2 穿插提效施工

采用铝模、PC构件和爬架一体化施工技术处理建筑外墙时，可一次成型、避免抹灰。建筑外侧爬架通常以爬升式脚手架结构为主，形成集构件、铝模和爬架于一体的施工体系，为建筑的外立面和室内施工提供穿插施工必须的作业空间，便于同步流水线施工。该技术与整个装配式施工过程完美契合，充分体现了住宅产业化“双减”理念的全面落实。

根据装配式建筑实例项目的特点，结合铝模+PC+爬架的一体化施工技术，从建筑外立面如全混凝土外墙和外窗安装同步施工、单体结构设计如楼层防水防渗施工与管线预埋等工程穿插施工、水电设计如楼层间消防和给排水等线路与主体结构的穿插施工、市政附属工程设计如楼宇的排污排水管网与消防道路等基础结构的提前施工、配套功能如建筑内功能用房等结构的综合策划角度出发，确保各施工工序之间紧密衔接，进而从建筑施工角度形成一个施工整体。

从一体化施工的爬架角度分析，爬架作为装配式建筑外围护的主要结构，是实现各施工间相互穿插的前提条件，因此，爬架爬升的设计应结合穿插作业的完成程度而定。一般用于装配式建筑的爬架体系设计为：4层半全钢爬架结构，其中3层为爬升的附着成立支座结构，第X层属于建筑主体施工的作业层，半层爬架用于作业面的防护，主体施工如PC构件的吊装、结构件钢筋的绑扎、现浇混凝土、铝模支设等施工均在第X层完成。第X-1层为X层的施工处理层，主要负责铝模的拆除、物料传送和临边区域的安全防护。第X-2层主要负责建筑内外墙的修缮与打磨、预留洞的填补、垃圾清扫和水电等管道的施工。第X-3层主要负责对铝模支撑、叠合板和PC构件的转运，并进行墙体放线、建筑外表面修补、烟道、阳台栏杆以及外窗框等基础构件的安装施工。第X-4层负责对上述楼层产生垃圾的转运和建筑材料的运输。铝模PC爬架一体化施工建立在完善的爬架系统上，通过上述对建筑施工的细化分责可提高一体化施工效率，但施工过程中仍会出现各施工单元的冲突问题，需要进一步深化加以解决。

4 铝模PC爬架一体化施工优化建议

4.1 优化施工穿插设计

装配式建筑手法是将施工阶段涉及的诸多因素前置到构件的设计阶段，即设计人员在此阶段需要考虑建筑结构、安装、拆除和维护等因素，并做好外包项目的对接，如对铝模单位、预制件厂、爬架厂商、施工设备租用单位等的交接，融合各单位的施工要求制定科学的施工穿插规划设计，从而进一步规范铝模、PC结构和爬架的穿插施工，做好施工的模拟演变验证，从推演中明确施工冲突问题，并及时调整。例如，解决铝模、爬架和起重机之间的作业冲突和构件安装、钢筋绑扎和现浇构件的施工冲突等，实现铝模、PC结构和爬架一体化施工技术的进一步优化。

4.2 优化施工碰撞问题

铝模、PC结构和叠合板的支撑结构设计易在实际施工中出现冲突碰撞等问题，即PC结构容易与铝模的水平支撑和铝模的竖向支撑产生碰撞，造成构件结构损坏，影响后续施工。同时，由于PC构件的底部一般采用角码固定，其竖向PC构件设计的固定点会与水平方向的铝模背楞发生冲突，从而导致一方构件无法加固，因此，在一体化施工的设计阶段，应重点对细节问题设计进行考证，利用有限元模型模拟安装碰撞，优化构件设计，解决安装过程中的碰撞问题。

4.3 预留钢筋的优化设计

装配式建筑工程构件的相互衔接需要预留锚固钢筋进行牢固，在一体化施工过程中，为避免PC构件在组装时受到预留钢筋的影响，必须在设计PC构件时将预留钢筋全部向内侧弯，并在组装前人工回正。在叠合板构件吊装前，应将建筑空间下较小的梁钢筋进行绑扎，并在叠合板安装完成后对其余两侧梁筋进行绑扎，以增加吊装的安装便捷性，降低安装难度和碰撞后的调整难度，进一步加快一体化施工效率。