装配式住宅类工程建设措施类技术方案研究

刘承灵 米宗宝 张 军 王平安 万黔云

（1.中国建筑第四工程局有限公司，陕西 西安 710000；2.陕西省西咸新区沣西新城建设工程质量安全监督站，陕西 咸阳 712000；3.西咸新区云筑园房地产有限公司，陕西 咸阳 712000）

1 项目概况

三一云城一期项目位于陕西省西安市长安区，由中国建筑第四工程局有限公司承建，立项阶段即明确了将本项目打造为全国性装配式示范区的目标。项目占地面积53634㎡，总建筑面积196493.66㎡，由1～11#计11栋高层住宅、12#会所及36#商业办公楼组成，其中1～11#高层住宅单体均采用预制双面叠合空腔剪力墙体系，单体装配率均不低于50%，项目主要应用的预制构件类型包括双面叠合空腔剪力墙、预制飘窗、含窗洞口的双面叠合空腔外墙、预制叠合板、预制楼梯、ALC条板等，标准层施工防护采用集成式全钢爬架，模板体系采用标准化铝合金模板。

2 措施类技术方案

2.1 模板方案

装配式建筑的特点为部品部件在工厂预制，其成型效果远优于现场现浇构件，典型的就是主体结构免抹灰，相应的也就要求主体结构中相邻预制构件连接节点部位混凝土构件一次成型，目前行业能达到混凝土免抹灰的主流模板形式有塑料组合模板、铝合金模板等，如图1和图2所示。

图1 塑料组合模板

图2 铝合金模板

装配式住宅类工程项目模板方案的确定主要考虑成型质量和加固方式，在确保模板接触面混凝土拆模后观感质量的同时，还要确保现浇混凝土构件与预制构件相邻接茬部位的平整度，避免出现漏浆、错台等现象。

2.1.1 模板方案深化

以铝合金模板为例，装配式与铝合金模板的融合应用，结合了二者自身优势，提高了工程成型质量，达到了一次成优的效果。模板方案深化重点是解决结合过程的冲突问题，通过预制构件、铝合金模板的穿插深化，采用BIM技术进行充分碰撞优化，主要解决预制构件与现浇连接节点部位模板支设、加固方式的问题，改善预制构件与现浇构件拼缝位置漏浆、错台的现象，同时降低施工难度、加快施工进度，如图3所示。模板方案深化方案需向预制构件深化单位提资，主要用于在预制构件上进行模板加固方案预留预埋点位深化。

图3 铝合金模板方案深化程序示意图

2.1.2 模板加固方案

以铝合金模板为例，铝合金模板加固体系主要分为拉杆体系和拉片体系，但拉片体系难以进行预制构件与现浇构件接茬部位加固，因此装配式住宅类工程铝合金模板加固多以拉杆体系为主。

图4～图6提供了三种常见的铝合金模板与装配式融合时的加固方案，方案一所述将铝合金模板与预制墙牢牢地拉结形成整体，漏浆风险最小，成型质量最好，但受预制构件生产精度、现场安装精度限制，易出现对拉螺杆无法穿过拉模孔的情况；方案二所述对拉螺杆在现浇节点部位对拉加固，对深化、生产、施工精度要求较低，但预制墙与现浇墙接茬部位模板处于悬臂状态，周转数次铝合金模板变形后易出现漏浆、错台现象；方案三所述中和了方案一与方案二的优缺点，成型质量可控，也留有一定的深化、生产、施工容错率，应用效果较好。

图4 螺杆穿预制墙进行模板加固示意图（方案一）

图6 螺杆穿预制墙体但不穿模板加固示意图（方案三）

2.2 脚手架方案

适用于装配式住宅类工程的脚手架类型主要有钢管脚手架、集成式全钢爬架、三角外挂架等。

钢管脚手架中，落地架主要适用于多层建筑，其余悬挑式、上拉花篮式、牛腿式脚手架均适用于多、高层建筑。传统悬挑式脚手架因其悬挑梁穿结构外墙，后期修补量大、渗漏风险大，与建筑装配式理念不符，因此逐渐被替代。这方面，上拉花篮式和牛腿式脚手架均具有显著优势，墙身只需预留螺栓孔或预埋件即可完成架体安装，后续孔位填补方便快捷，此二者相比，上拉花篮式脚手架对上拉杆受力状态更为合理，对力学性能的发挥更加充分，成本低、安拆方便，但挑架层因上部混凝土未完成拆模无法及时进行上拉杆张拉，技术间歇期存在一定的安全风险。而牛腿式脚手架一次安装成型，挑架层过度平稳，但钢材用量较上拉花篮式脚手架更多，不增加成本的前提下安全冗余量更小。装配式项目在进行预制构件拆分深化阶段，需完成脚手架深化，向构件深化单位进行脚手架预留、预埋点位提资。

图5 螺杆穿现浇墙进行模板加固示意图（方案二）

集成式全钢爬架结合组合铝合金模板，属于现阶段装配式高层住宅类项目最佳匹配方案，除其自身符合装配式的绿色建造理念外，还可以最大限度地提高施工速度、减少后续修补工作量。若采用集成式全钢爬架，其深化设计需与预制构件深化、铝模深化同步穿插进行，做好铝模深化、预制构件深化的提资工作。

三角外挂架是基于装配式建筑衍生出的一种新型架体结构，可在预制墙吊装前直接安装在预制墙上，随预制墙吊装同步到位，架体搭设不占用单独工期，单片组装，高效便捷，一般采取两层架体循环周转即可满足现场作业防护需要，但其主要使用与外墙全装配的单体项目，受限于目前装配式发展现状，尚难以大范围推广应用。

2.3 塔式起重机方案

传统住宅类项目建设过程，塔式起重机（以下简称塔吊）吊运最多且最重的材料为钢筋，一般每捆重量为2t左右，塔吊有效覆盖范围内绝大多数区域均可满足该要求，布置需要考虑的核心要素为道路、料场、作业面全覆盖（该全覆盖指的是作业半径全覆盖，即“只要塔吊够得着即可”），结合工程造价考虑，对于相邻单体距离较近且单体标准层建筑面积小，或者工期相对宽松的项目，一般可考虑1台塔吊覆盖两栋单体，不需要过多地考虑塔吊吊重。

装配式住宅类工程（也包括常规的钢筋混凝土剪力墙结构的高层公寓、写字楼、酒店等）与传统项目建设塔吊方案最大的区别在于要求塔吊有效吊重全覆盖（该全覆盖指的是“不仅要够得到，还要吊的动”），主要原因为预制构件一般较重，单块重量动辄3t～5t以上，因此，塔吊选型及布置方案主要需额外考虑以下内容：

（1）结合塔吊“距离越远、吊重越小”的原理，对于中轴线对称或某一方向跨度较大的建筑，塔吊宜位于中轴线上，便于最大化利用塔吊吊重，如图7所示。

图7 某单体塔吊布置及预制构件分布图

（2）塔吊布置需保证有效吊重全覆盖塔吊吊重验算一般至少选取离塔吊最远及单块构件自重最大两处进行，根据需要还可增加次重构件及对吊重有怀疑的部位构件进行验算。验算方法为构件及吊具的总重量乘以富余系数，得出该部位构件的需求起重量，然后查塔吊说明书得出塔吊在该部位的起重性能（查询起重性能时还需注意倍率选择）进行比较，确保所有部位塔吊有效吊重大于该部位构件的需求起重量，具体验算如表1所示。

表1 某单体塔吊吊重验算表

（3）装配式工程项目施工过程塔吊方案需考虑的因素较传统纯现浇结构更多，也就造成塔吊布置灵活度更低，更容易出现塔吊碰撞、拆除困难等问题，在塔吊布置时需尤为注意。

2.4 预制构件预留、预埋

预制构件的预留预埋主要分为建筑使用功能的预留预埋和施工临时预留预埋。

（1）使用功能方面，结合装配式建筑理念和特点，需要在主体设计阶段即完成机电、精装、智能化等各专业设计，所有预留预埋工作在进行预制构件生产时即一次到位，而现阶段房产开发项目受“快餐经济”的影响或多或少均存在一些“边设计边施工”的情况，很难在开工之前完成含精装、智能化等所有专业的设计工作，而且施工过程也会发生不同程度的建筑、结构变更，专业设计滞后以及过程变更对装配式建筑的发展影响较大，这就对设计的及时性和准确性提出了非常高的要求。

（2）施工临时预留预埋方面，主要包括为了满足施工需要而进行的铝模拉模孔、塔吊附着点位、电梯附着点位、楼层放线孔、泵管洞、传料孔等内容，要求在构件深化设计阶段即同步开展上述措施性施工方案的深化、编制，这对总承包单位管理人员的专业技术水平和管理水平提出了挑战。一般应对措施就是在总承包单位进场后及时完成铝合金模板、集成式全钢爬架等分包分供单位的招标工作，然后安排相关专业的技术人员或深化设计人员提前介入，随装配式结构预制构件深化设计同步完成施工措施性技术方案的深化工作。

2.5 预制构件运输道路、材料堆场

2.5.1 预制构件运输道路、材料堆场场地要求

预制构件运输道路分为场外道路和场内道路，场外道路主要指的是市政正式道路，确定运输路线之前需进行全程实地勘察，摸清运输道路沿线限载、限宽、限行等政策要求以及早、晚高峰期情况，对照复核项目预制构件拆分尺寸及运输装车方式，便于施工部署时运输时耗的考虑；场内道路主要指的是施工现场临时施工道路，要求道路宽度不小于4m，转弯半径不小于15m，尽可能设置场内环形道路，不具备条件时应在道路尽头设置不小于18m×18m回转场地。

预制构件堆场需进行平整硬化处理，场地坚实可靠，设置排水措施，构件分配分垛码放，并设排水措施，分区之间设置吊装作业人员通道。

2.5.2 道路、堆场区域车库顶板承载力

构件运输道路及堆场的地面荷载均较大，在进行该方案编制的时候需重点关注。

以预制墙厚200mm、长2000mm、高3000mm为例，如图8所示，计算如下：

图8 典型预制墙插放式构件堆场布置图

构件堆场面积S=3m×（2m+0.2m）=6.6m2；

构件总重G1=7×0.2m×2m×3m×25kN/m³=210kN；

构件堆放架自重取G2=10kN；

典型构件堆场总荷载G=G1+G2=220kN；

均布荷载Q=220kN/6.6m2=33.33kN/m2；

预制构件运输车满载重量可达55t，构件堆场荷载也可达33kN/m2，远超一般车库顶板设计荷载工况，因此，施工部署时应尽量避免直接将构件堆场及运输道路设置在车库顶板上。必要时，也可做如下考虑：

（1）若地库范围外无法形成环形道路，为考虑场内道路运输需要，可优先将满载重车道路设置在地库顶板外，材料卸车后空车自地库顶板退出。

（2）预制构件堆场尽量设置在主楼周边地库顶板范围以外，根据现场施工部署以及供货计划需要，对于工期相对宽松、预制构件生产单位与施工现场距离较近且配合较好的项目，在做好充分调研评估的基础上，也可采取随车辆运输直接吊装的方案，现场不设构件堆场或少量设置中转场地。

（3）根据现场条件，必须要在地库顶板设置行车道路及构件堆场时，应尽量设置在消防车道及消防登高场地区域，同时，在支模架搭设时考虑该荷载，混凝土浇筑完成后将支模架做顶撑架使用，保留至单体封顶取消该道路或堆场后拆除。

2.5.3 道路、堆场位置塔吊起重量分析

场内运输道路及预制构件堆场位置的选择也需要考虑塔吊吊重，从施工成本控制角度出发，一般塔吊方案需充分利用其起重性能，满足所有构件在该部位可以有效吊装即可，不强求塔吊覆盖范围内均可以起吊该单体平面最重的构件，如本文“2.3塔式起重机方案”所述实例，最重构件需要塔吊在18.61m位置有效起重量满足6.63t即可，但若预场内运输道路、制构件堆场与塔吊安装位置距离超过18.61m，就存在无法满足现场正常吊装施工的问题。

2.6 混凝土布料

前文所述，铝模+爬架是现阶段装配式住宅类工程项目建设的最佳组合，而铝合金模板的架体支撑形式一般为独立支撑，其竖向承载力有余而水平刚度不足，这也就导致了传统设置在楼板板面的布料机难以满足此类项目施工需要，除铝模外，叠合板的应用也存在容易因布料机震动造成叠合层开裂的问题。由此衍生的电梯井道内爬式布料机，完美解决了此类问题，内爬式布料机主要分为手动和自动两种，前者结构形式简单，主要由坐落在N-2层（假设施工层为N层）的支腿、着力于N-1层墙面的内撑、布料机机架以及布料杆组成，所有荷载均传递至底部已浇筑完成且具备一定强度的主体结构上，第N层施工完成后采用塔吊辅助提升至N+1层，最大限度地降低了对作业层的影响，降低了安全风险并提高了工程质量；后者所述的自动内爬式布料机，其工作原理与手动款类似，但在其中增加了自动液压顶升机构、布料杆旋转机构等，可以实现不借助外力进行全自动爬升，采用遥控设备进行混凝土的自动化布料。随着装配式技术的推广应用，该类内爬式布料机也必将占据越来越大的市场份额。

3 结语

我国建筑工业化尚处于发展阶段，配套的设计、生产、施工技术还不完善，本文针对装配式住宅类工程建设措施类技术方案进行研究，从施工角度出发进行复盘总结，对后续相关管理人员提供一些建议。本文仅就钢筋混凝土装配式住宅类工程进行研究，研究范围及深度均有欠缺，后续还需要在框架结构等领域以及深化设计、施工部署等方面进行研究。