装配式混凝土建筑施工影响因素与质量成本控制研究

2023-04-05尹晓斌章丘市城建建筑安装有限公司

环球市场 2023年9期

尹晓斌章丘市城建建筑安装有限公司

装配化施工工艺最早出现在1964 年的日本，在经过数十年的快速发展后，已经成为建筑工程领域中的常见技术，与传统施工技术方案相比，装配式建筑具有施工质量可控、性能良好、低能耗等优点，符合未来建筑行业发展的要求。因此，从长远角度可以认为，装配式施工技术的出现有效促进了整个建筑行业的发展变革，值得关注。

一、装配式混凝土建筑的施工优势

（一）节约施工成本

装配式建筑所应用的施工技术有着较为关键的作用，其最为主要的优势和特点就是可以降低施工环节中出现的资源浪费情况，能够节约大量的成本和资金。借助此种方式的充分运用，防止以往施工方式产生的较多浪费，同时还可以为建筑公司创造越来越多的经济效益。装配式混凝土建筑可以根据整个建筑物的具体情况，对预制构件做好相应的设计和生产，减少资料的浪费概率。最为关键的是，在对材料进行拆除的时候，能够将其回收利用，切实提高资源的实际应用效果。以往建筑项目所应用的管理模式比较粗糙，不能对施工工作和施工人员开展严格的管理，但装配式建筑却能够减少原本的施工难度，促使各项工作便捷顺利的开展。

（二）提升质量

对于建筑企业而言，项目质量确实有着较为关键的作用。而和以往的建筑项目进行对比，装配式建筑则有着施工流程较为简单的特点，因为在对预制构件进行设计的环节中，要意识到组装工作的重要性，在开展施工工作的时候，建筑企业还应该优化相关的设施设备，对施工材料或者是工作人员进行有效的管理，防止外部因素和人为因素的出现对建筑质量造成不良影响。

二、装配式混凝土建筑实践中出现的问题及隐患

（1）节点连接引发质量问题。混凝土材料从液态转化成固态的过程不可逆转，不同于现浇技术能将各部分构件浇筑成一个整体，预制装配式建筑整体性通常较差，尤其节点连接部位薄弱，所以对其施工专业度要求较高，但目前检测手段有限，现场处理不当极易造成连接部位不可靠，埋下抗震抗渗方面的严重质量安全隐患。

（2）前期投入高，成本难控制。装配式混凝土建筑的理论成本低于现浇建筑，其特点是在全生命周期的投资额低于现浇建筑，但前期投入资金多。很多开发企业更重视短期成本，不愿主动选择装配式混凝土建筑。装配式混凝土建筑以设计前置为原则，对前期设计要求高，需要建设单位、设计单位、生产单位及施工单位等协调配合。若前期设计考虑不周，易导致构件生产环节和施工安装环节发生设计与施工上的冲突，从而导致设计变更，造成工程造价大量提升。此外，自动化产业化程度不够，构件物流运输体系不完善，以及预制构件本身生产费用较现浇构件高，建筑造价反而难以控制。

三、影响装配式混凝土建筑质量的因素

（一）安装精度不足

安装精度不足主要表现在施工现场墙板或层合板之间接缝误差大，高度不一。主要原因有：（1）设计人员经验参差不齐，在设计时对拆分的结构考虑不充分，在图纸设计中产生误差；（2）装配式混凝土建筑的预制构件在生产过程中，由于质量控制不严、生产工艺或机械设备等原因，生产出来的尺寸与图纸设计中的尺寸有偏差；（3）装配式混凝土预制构件在吊装时，施工人员经验不足，造成安装的精度不达标；（4）装配式混凝土预制构件在施工时吊装的设备选择不正确，或者吊装的设备长期未修理和维护；（5）安装时期天气的影响也很大，例如大风，会造成在吊装时难以精密控制，进而出现偏差。

（二）预制构件损坏

预制构件在施工现场的损坏具体表现为构件缺边、挂角、开裂甚至断裂。主要原因有：（1）预制构件生产控制不严，质量差，出厂时边角、边角、裂纹等缺失，进场前检验不合格；（2）预制构件在运输过程中没有得到妥善的保护，如湍流过大，会造成构件损坏；（3）施工现场堆放构件时，地面未硬化，造成构件沉降不均，损坏构件；（4）预制构件到达现场安装时，现场操作人员施工过程不熟练，存在错误和违规操作，造成构件碰撞。

四、装配式混凝土建筑质量管理措施

（一）加强对预埋构件的固定

在对装配式混凝土建筑项目开展施工的环节中，极易产生严重的错位问题，除了需要在安装构件以前，对其有很大概率会受到影响的部位，做好尺寸和规格的检验以外，完成好预埋构件的固定工作，也有着较为关键的作用和良好的效果。对预埋构件实施有效的固定处理，可以寻找到构件所处的具体位置，为其余构件的应用和安装铺垫牢固的基础，进行相应的定位处理。保证固定处理的构件不会由于后续阶段的施工工作，或者不间断的振动，而产生严重的错位情况。这样就消除了构建错位问题出现的概率，还能够增强实际的施工效果和质量。最为关键的是，在对构件进行生产和制作的环节中，让构件的对位孔径不断的扩大，就能够解决钢筋材料横截面面积远远超过孔洞横截面面积的问题。所以，扩大原本的孔径，可以让钢筋入孔的概率不断提升，呈现出有效连接的状态。但应该注意的是，孔径一定不能超出既定的标准，不然就会出现明显的缝隙，还会对建筑项目的质量造成影响。这就要求工作人员在法律和制度允许的范围内，按照建筑项目的具体情况，确定孔径的尺寸，以此来保障构件加工工作正常的开展，从而保证了建筑项目的质量。

（二）加快推动BIM 技术应用

结合BIM 技术可更快实现构件模块化、标准化设计及对建设全过程的管理。从日本的装配式建筑发展史来看，日本在提出统一的标准模数并完成模块化和标准化后，简化了施工操作，所需工作人员和工作量也大量减少，工期缩短，施工质量和效率有了大幅提升。借助BIM 建筑信息建模技术工具，可实现如下应用：在设计阶段，建立预制装配BIM 构件库，通过不断扩大虚拟构件的规格数量，建成标准预制构件库；充分利用BIM 技术的可视化和信息化对建筑模型进行科学拆分，拆分成不同标准化构件组合形成的建筑模块，能很好地实现模块化；与其他软件结合提升功能，例如与Ecotect 软件结合分析采光环境；与CFD 软件结合分析模拟建筑周围风环境；与云端平台和RFID 技术结合实现信息共享和远程指导，提高全过程管理水平；与FM 技术结合便于构件检查、维护。将BIM 技术灵活应用于装配式建筑的案例越来越多。北京亦庄京东总部二期项目将BIM 与AI、物联网等多种先进技术结合，创建了我国首个5G 智慧工地。其中，BIM 技术为其实现数据自动采集、智能分析、超限报警等功能性提升提供了有利条件。

（三）完善装配式混凝土建筑管理体系

完善体系中的法律法规、标准、规范等制度，从根本上去减少装配式混凝土建筑施工质量问题的发生概率。通过完善后的体系，相关部门对这一类工程的质量进行监督和验收，确保装配式混凝土建筑工程的质量。同时，这些管理体系制度还可以为这些建筑企业对装配式混凝土建筑的质量管理有指导作用，可以在此基础上进行质量管理。

（四）加强全过程质量管理

对于设计工作或者是施工环节中存在的质量问题，需要通过合理可行的方式，将其彻底的解决，主要包含有以下几点内容：其一，对工作人员进行有效的培训，增强他们的业务能力和职业素养，在开展设计工作以前，对施工现场做好全方位的勘察，明确建筑项目的施工目标，生产出和施工方案有着较高契合度的预制构件，切实体现出装配式混凝土建筑具有的性能，能够提高建筑项目的整体质量。其二，在对预制构件进行保存和运输的环节中，应该借助更加合理的储存或者是运输方式，做好充分的应用，如此就能够防止预制构件在运输的同时，因为受到颠簸而出现碰撞的情况。其三，对各个重要的施工流程开展严格的测量和监控，并调配专业的管理人员承担起监管职责，保障施工环节中不会出现任何的问题。只有如此，才可以促使施工工作顺利的开展下去，为项目质量的提升带来帮助。

五、装配式混凝土建筑施工成本较高的原因分析

（一）装配式混凝土建筑的设计要求较高

针对装配式混凝土结构建筑的特点，从结构安全和施工工艺需求的角度考虑，装配式混凝土结构设计执行的技术规程规定的标准更严格，比普通的混凝土设计要求规定更细、等级更高，例如：按抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；叠合板应按现行国家标准进行设计外，对板厚、跨度及构造措施要求更高；预埋件和连接件等外露金属件应按不同环境类别进行封闭或防腐、防锈、防火处理，并符合耐久性要求。据此设计的装配式混凝土结构建筑增加了实体工程量和施工作业量，材料、机械和人工的消耗量必然增加，直接提高了工程造价。此外，设计人员在深化设计图纸拆分设计时，不合理的吊点设计和分割方案将导致构件的二次拆分，大幅提高构件运输和吊装难度的同时也增加了运输和施工成本，间接提高了装配式建筑的造价成本。

（二）构件物流运输费用

装配式混凝土预制构件从生产基地运输到项目指定地点是装配式建筑所特有的一笔较高物流运输费用。由于预制构件的特殊性，其运输所需支架、支撑、固定等工具以及运输高度、排列、数量等在规范中均有一定的要求，预制构件的吨公里物流运输费用远远高于散货运输费用，加上很多生产基地固定而项目地点不确定，物流运距不经济是普遍现象，这更进一步增加了预制构件的成本。

六、装配式混凝土建筑成本控制的对策

（一）加强产业链各主体合作

施工单位应当主动配合其他参与者，以充分发挥整体的最优效应，依靠一切合力完成工程质量目标。设计单位应当综合考虑业主要求和装配式施工标准与技术规范，并尽量地选择标准模数，以便于加工、制造、运输；而装配式施工构件的供应商则应确保构件的品质、进度及相关性能的优化并通过过往工程积累的经验提出合理化建议；监理单位驻构件厂监理应及时验收，及时反馈；现场作业单位通过预拼装将构件生产问题及时反馈到构件厂及设计单位，及时调整，避免后期出现过多的现场作业造成费用增加。

（二）推广工程总承包模式在装配式混凝土建筑中的应用

装配式混凝土建筑需要将已设计好的建筑拆分成零星部件，然后再按一定顺序进行组装、固定。这一系列的工作牵涉到前期建设单位的设计、中期对图纸优化拆分、后期将拆分部件进行施工，由于这三个过程有可能涉及的主体单位不同，所代表利益不一致，综合成本最优的方案难确定难实施，造成隐性浪费。实行工程总承包模式有效解决了多主体利益冲突和统筹选择最佳方案的矛盾，与装配式混凝土建筑的建造特征高度契合，既能节约成本高效推进项目建设，更能展现装配式建筑的优点。对装配式建筑行业来说，推广工程总承包模式在装配式混凝土建筑中的应用能产生事半功倍的效果。

（三）注重科技创新和人才培养

（1）装配式建筑设计人员的培养。在知识训练上，可以围绕预制建筑构件专业中的几个方面的专业知识内容开展系列培训，并组织各专业技术人员共同参加在技术培训会和经验共享会中，以提高工程设计技术人员的装配式施工全过程管理的意识，并使之可以充分地考虑到后续制造、运输和施工等的各种因素，制订具体的考评指标并加以考核；可以培养设计人员使用BIM 进行建筑全寿命周期各专业的初期模拟，发现各专业交叉时易发生的问题（如管线碰撞、预留孔洞位置合理性等），在设计之初就将问题消灭在萌芽阶段，避免发生重复作业增加建安成本。（2）预制构件生产工人的培养。首先，企业必须对生产员工进行预制的结构生产技能、工艺等方面进行训练，来提升员工的工作熟练度与生产效能；然后，设立了生产工人的实训基地，为生产工人的训练、在校学生的实习，创造了机会；最后，更加注重制造工人的来源，各大高等职业院校都提供了预先准备装配式构件制造的有关专业知识和课程，让学员培养了集成生产管理的意识，把产品设计、制造、搬运加工和装配的基本逻辑统一了起来，为日后的各产业园企业提供了新鲜血液。