基于PC构件的装配式建筑施工技术探究

2022-11-13张建明

建材发展导向 2022年8期

张建明

(中铁城建集团北京工程有限公司，北京 100024)

混凝土预制件（PC构件）是当前装配式建筑工程应用最广泛的构件类型。既往较长一段时间受制于相应的工程技术，装配式建筑工程在工程质量和建设效率方面均存在一定问题，而随着我国工业技术的不断发展，不论是相应预制件的加工制造工艺还是装配施工水平都得以快速提升，目前，采用PC构件的装配式建筑工程已经成为建筑工程的重要形式，由于主要结构采用工厂加工直接运输到位的形式，因此该类型建筑工程具有更高的建设效率，这在很大程度上满足了当前建筑工程较短的工期要求。PC构件装配式建筑工程在建设过程中必须以更高的施工技术来保障建设质量，因此在该类型建筑工程不断增多的过程中应进一步深入研究相应的施工技术，最大限度提高工程建设质量。

1 采用PC构件的装配式建筑施工优势分析

1.1 施工周期短

传统建筑工程在施工过程中需要进行大量的模型浇筑工作，这一过程耗时时间较长，整体计算可知混凝土浇筑工作所占时长往往超过建筑工程全工期的25%，而在使用PC构件采取装配式建设形式的情况下，现浇建筑工程建设中的钢筋工程、现浇混凝土工程、模板工程、手脚架工程等都无需进行，PC构件采取工程制作直接运输到位的形式，施工过程中根据构件类型直接进行相应的吊装连接工作即可完成该部位的施工任务。根据当前PC装配式建筑工程的实际建设情况来看，高层装配式建筑相较于传统现浇施工整体工期可缩短20%～30%左右，以某装配式建筑工程为例，该工程为18层民用住宅（含地下1层），建筑设计高度为53.25m，采取PC装配式模式施工，该工程严格按照合同工期竣工，全部工期为9个月，而对比同工程量现浇施工形式的建筑工程，其施工周期普遍在12～14个月左右，由此可知PC装配式建筑工程可缩短20%～25%左右的工期，一些专业技术过硬，长时间从事装配式建筑工程的施工队伍可进一步缩短施工周期。

1.2 更符合绿色施工要求

传统建筑工程在施工过程中由于现场施工内容相对较多，因此产生较大的环境污染，这其中包含扬尘污染、声污染、光污染、水污染等，而PC装配式建筑工程采取“搭积木”式的施工形式，大规模使用预制件在很大程度上减少了现场施工内容，规避了现浇作业中的种种污染，因此PC装配式建筑工程施工现场扬尘控制更好，声污染、光污染以及水污染更小。另外，传统建筑工程施工过程中各种建筑材料使用量相对较大，各个工序下均有一定的施工材料浪费，这不仅在一定程度上增加了工程成本而且也造成了较为严重的建筑垃圾污染，而装配式建筑大量使用PC构件，在较高的生产自动化技术加持下，其在加工制造阶段的原材料利用率较高，而运抵施工现场后得益于更少的施工工序其产生的建筑垃圾也相对更少，这样的建设施工形式很好的满足了绿色施工要求。

1.3 提高施工安全性

传统建筑工程在建设过程中现场施工内容繁多，且多数工序需要人工完成，这其中涉及大量具有一定危险性的施工内容，施工人员在作业过程中面临较大的风险。PC装配式建筑工程在建设过程中机械化水平更高，PC构件进入施工现场后采用起重机吊运以及吊机吊装的形式将预制件运至相应位置，而且预制件的完工度相对较高，连接过程中所需的施工内容及作业量相对较少，这在很大程度上减少了施工人员的工作量，更好的保障了施工人员的安全。这里需要重点分析PC装配式工程在减少施工人员高空作业时间上的优势。传统建筑工程施工人员在现浇施工中需要长时间进行高空作业，相当一部分施工安全事故也发生于这一阶段，而PC装配式建筑工程无需进行大范围的现浇作业，在预制件运抵相应位置后，只需要进行较少的湿作业及焊接作业即可完成连接固定工作，这大大减少了施工人员高空作业时间，在很大程度上提升了施工的安全性。

2 PC构件施工技术研究

2.1 PC构件吊装

吊装工作是PC装配式建筑工程施工的重要步骤，将PC构件吊运至预定位置是完成后续施工作业的关键基础。不同PC构件其规格参数有较大差异，其吊装方案也不相同，吊装过程中不仅要考虑构件质量，而且也需要考虑构件的形态特点，由于各构件均有既定的吊装点，因此构件吊装工作重点在于起重设备的选择以及吊装检查工作。以某工程A为例，其PC构件主要包括叠合梁、叠合板、隔墙板、外墙板、内墙板、楼体等，叠合梁长度在1.63～5.08m之间，高在0.33～0.38m之间，厚度均为200mm，重量在0.35～4.75t之间。隔墙板长度在0.58～3.78m之间，高均为2.79m，厚度在100～300mm之间，重量在0.4～2.17t之间。该工程单个PC构件最大重量为4.75t，其余各PC构件同样存在较大的规格参数差异，根据具体吊装需求，该工程需要选择30m吊臂塔吊，该塔吊在吊臂最大作业距离处能够起吊6t重物，符合本工程要求。在吊装过程中必须检查吊具是否锁紧，明确当前起吊点与吊绳保持垂直。先将构件起吊至距离地面0.5m的位置，悬停检查当前各位置的固定情况，确保其符合安全要求的基础上完成起吊工作并将PC构件吊运至安装位置上方。

2.2 PC构件调整固定

吊装PC构件至预定位置后，在安装连接前必须先进行PC构件的调整、支撑和固定工作，确保PC构件在实际受力后不出现歪斜问题。一般来讲，PC构件在吊运至目标位置附近时需要进行近距离悬停调整，其主要目的在于使构件进一步对准预定位置。这一过程中不仅需要保障构件的水平度与垂直度，同时也需要结合相关构件的具体安装要求，使用相应的支撑工具来调整构件位置。斜支撑是PC构件调整及临时固定最常用的工具。以A工程为例，在外墙板支撑固定过程中，首先需要结合标高对横缝进行调整，保障外墙板连接后横缝保持水平且竖缝垂直。后续检查外墙板的垂直度，初始位置外墙板与水平方向不垂直，此时通过调整旋转斜支撑保障外墙板的垂直度，这一过程中注意同步调整所有旋转斜支撑，避免出现受力差异，注意丝杆旋出长度，按照要求500mm支撑杆其丝杆旋出长度应在300mm以内。后续使用斜支撑进行固定，根据固定要求，在外墙板固定过程中不同规格的外墙板所用斜支撑数量不同，4m<外墙板<6m的应用3个斜支撑，对于长度大于6m的外墙板，应采用4个或更多斜支撑。

2.3 PC构件连接

PC构件的连接方式相对较多，不同工程根据其使用的构件以及该位置的应力状态采取不同的连接方式，按照连接形式可分为湿连接和干连接两类，其中湿连接是主要连接形式，湿连接包括钢筋套筒灌浆连接、浆锚连接、浇筑混凝土连接等，湿连接施工技术相对简单，且构件结合后稳固度相对较高，但其施工工序较多，施工周期也相对较长。而干连接主要是焊接连接和螺栓连接，其施工效率相对较高，但其对施工精度有较高要求，因此施工难度也相对更大。钢筋套筒灌浆连接即通过PC构件中的套筒来插入钢筋并进行混凝土灌注来完成的连接形式，根据两端采用的连接方式又分为全灌浆套筒和半灌浆套筒，全灌浆套筒即两端全部采用混凝土灌浆连接，半灌浆套筒一端采用混凝土灌浆而另一端采用其他连接方式，这种连接形式其另一端多为干连接，以螺纹连接最为常见。A工程中叠合梁纵向钢筋连接即采用全灌浆套筒的形式进行连接，按照工程要求，叠合梁钢筋套筒灌浆连接时其套筒外侧混凝土灌注层厚度应大于15mm，且套筒之间的间距应大于25mm。除此之外浆锚链接以及浇筑混凝土连接在PC构件连接中应用也比较广泛，浆锚连接主要是通过钢筋错合加混凝土灌注的形式实现构件与建筑主体的连接，在构件生产过程中需要预埋金属管来保障构件连接强度，而且根据实际要求，当钢筋直径大于20mm或整体建筑高度大于12m时主承力结构不能选择浆锚连接的形式。浇筑混凝土连接是PC构件连接中相邻接触面的一种连接方式，在进行浇筑混凝土连接时需要注意做好接触面的清理工作，保持接触面的清洁能够保障混凝土浇筑后的连接强度，有助于提升整体施工质量。

2.4 PC构件浇筑养护

湿连接是当前PC构件最常用的连接方式，在混凝土浇筑后为保障工程整体施工质量必须对PC构件的连接情况进行检查并按时完成相应的混凝土养护工作。完善的浇筑养护工作不仅能够预防混凝土开裂，同时也能有效增强混凝土构件连接部位的连接强度，这些都能显著提升工程整体建设质量。在养护过程中不同PC构件根据其连接方式的不同应采取不同的养护形式，混凝土养护过程中需要注意必须在混凝土完全凝结干燥后开始进行养护作业，在喷洒养护前需要检查混凝土连接部位是否存在开裂后结构部位外露等问题，如存在问题应先消除问题。一般情况下PC构件养护周期为21d，具体时间可根据混凝土中使用的材料参数以及浇筑范围等进行调整。PC构件多采用湿连接方式，因此多数PC构件在连接过程中使用混凝土，做好浇筑养护工作能够进一步提升混凝土连接强度，预防连接部位混凝土开裂，保障工程施工质量。

3 主要部位PC构件安装技术

3.1 叠合阳台板安装技术

在叠合板中叠合阳台板属于典型的异形构件，其安装技术对于此类异形构件的安装技术具有一定代表意义。以A工程的某叠合阳台板为例，该构件长*高*厚参数为：3.75m*1.25m*0.75m，重量为1.9t，由于叠合阳台板为异形构件因此该构件安装难度相对较大。结合构件具体参数，在吊装过程中选择预制件预留的4个吊环作为挂钩位置。在吊装过程中先将构件吊离地面50cm，悬停检查固定锁紧情况，确认无误后继续吊运。吊运至预定位置后先对构件水平及垂直方向进行微调，采用掉线检查的方式进行。而后对标高及轴线位置进行校正，这一过程中需要用到U形托、水准仪以及钢尺，标高以及轴线位置最大误差不超过5mm。固定过程中需要使用螺栓来保障构件的稳固性，叠合阳台板采用半灌浆套筒连接，在灌浆前和灌浆后需要保障支架的承力能力，灌浆完成后12h检查混凝土强度，当混凝土强度超过设计强度的75%后拆除支架并进行相应的养护作业。

3.2 墙板安装技术

墙板吊装安装过程中需要注意吊装位置，由于墙板整体体积相对较大，因此在吊装过程中不同吊环受力后对墙板整体产生的应力作用对墙板造成较大影响，需要注意的是在墙板吊运过程中各个吊环不能直接承受垂直作用力，避免对吊装的墙板产生较大的向心作用力。在整个墙板安装作业过程中首先应进行测量放线工作，完成标高测量并对轴线位置进行确认。后续做好限位件的安装工作，保障构件吊装到位后进入正确位置。注意吊装过程中分析吊环位置、吊环数量以及楼板吊装受力情况，对于吊环数量较多或吊装钢缆与构件夹角小于45°的需要采取钢梁吊装的方式。起吊后同样悬停至离地50cm位置进行检查，吊运至预定位置后缓降到位，保障预留孔位与钢筋妥善结合，完成螺栓紧固后按照具体连接类型进行焊接和灌浆连接。

3.3 楼梯安装技术

预制楼梯安装过程中主要包括如下几个步骤：测量放线、支撑、踏步板安装、焊接、现浇休息台。测量放线和支撑同其他PC构件，踏步板安装包括吊装和水泥砂浆填缝连接，吊装过程中选择预制件自带吊环，采取对称承力的方式起吊，缓降至预定位置后保障踏步板连接面与楼体主结构水平，做好连接面清洁工作并在连接面浇水，做好支座连接后在平面上覆盖混凝土，混凝土层厚度控制在30～50mm。保障踏步板与楼体水平固定后进行钢筋焊接连接，焊接工艺遵照国家焊缝工艺标准。休息平台采用现浇施工的方式，使用C20混凝土直接在施工位置进行模具内浇筑振捣。完成整体混凝土施工后对楼梯构件连接处及休息平台处的混凝土工程进行养护。

4 装配式建筑工程PC构件质量管理

4.1 保障构件标准化生产

对于PC构件装配式建筑工程而言，PC构件对于建筑工程质量产生直接影响，而PC构件在厂家进行生产，因此，想要保障此类建筑工程的整体质量就必须保障构件在厂家以标准化体系进行生产。建设方在向预制件生产厂家递交清单时必须结合工程设计明确所有预制件的具体参数以及特殊要求，除基础尺寸外，根据厂家生产技术可提供BIM三维模型，展示所需构件的具体形状、内部钢筋混凝土要求以及与楼体连接的形式，确保构件生产厂家能够深入了解构件信息。另外，在生产过程中，厂家必须采取系统化和标准化的生产工艺，目前绝大多数PC构件生产厂家采用全自动构件浇筑生产体系，由计算机对构件参数进行准确控制，建设单位也尽量选择规模较大且行业信誉度较高的构件生产厂家供货。

4.2 严格进行构件质量查验

PC构件在出场前应由厂家质检人员进行出厂检查，按照PC构件核验标准对产品情况进行分析，尤其注意构件在生产线上流转时是否出现了影响具体性能或参数的磨损，保障所有出场产品均为合格产品。PC构件在运输过程中也可能因种种原因出现问题，因此PC构件运抵施工现场后工程管理人员应派出具有专业资质的技术员对构件进行入场前的检查，这一过程中不仅要检查构件外观是否有开裂损坏等问题，还应针对产品具体参数进行相应的抽样检查。最后，在PC构件实际安装前，应进行最后一次构件质量查验，再次核查构件的各项参数，确保合格的构件应用于工程之中。