住宅快速建造体系及其应用研究

周宝民

(杭州市钱江新城开发集团有限公司,浙江 杭州 310017)

中国房地产市场至今经历了三个阶段[1]:第一阶段是1988年—1998年萌芽期,1988年全国人大对《中华人民共和国宪法》进行修改,明确土地使用权可以依法转让,拉开了中国房地产市场发展的大幕;第二阶段是1998年—2008年的黄金发展期,1998年国务院发布《关于进一步深化城镇住房制度改革加快住房建设的通知》,宣布停止住房实物分配、实行住房分配货币化,这一政策调整释放了大量的住房需求,宣告着房地产市场黄金发展期到来的同时,造就了中国房地产行业的10年飞速发展,直至2007年在美国次贷危机引发的全球经济危机的影响下才逐渐减速;第三阶段是2008年至今的调整优化期,这一阶段的显著特点是相关政策的调控性质的小幅波动,房地产市场本身逐渐趋于成熟,行业盈利能力下降趋势明显、投资风险性逐渐增加。

应用需求往往对技术发展起着引导性作用。在2008年以来的房地产市场发展趋于成熟、盈利能力下降的大背景下,以碧桂园(碧桂园SSGF)、万科(万科9231建造体系)、旭辉(旭辉快建体系)等一批民营房地产开发企业为缩短项目建设周期、加快资金周转,在传统穿插施工技术的基础上,逐步探索并提出了住宅快速建造体系[2-4]。

1 快速建造体系概述

快速建造体系是综合运用爬架、铝模/大钢模、全混凝土外墙/全混凝土井道、轻质内隔墙、免抹灰/薄抹灰、PC预制构件、高精地坪、层间节水系统、沉降后浇带预封闭技术、井道式施工电梯、XPS混凝土、结构拉缝等施工工艺,在项目开发建设过程中进行合理化布局、精细化管理,进行极限的施工组织穿插(包括竖向穿插、水平穿插),以达到加快施工流水、提升施工效率,进而缩短项目建设周期、提高项目盈利能力的综合性建造体系。

2 快速建造体系主要施工工艺

2.1 爬架

爬架是在传统的悬挑式脚手架基础上发展出来的一种随着主体结构施工逐层提升的外脚手架体系。爬架一般由架体构架、附着支承系统、升降系统、防坠系统、电气控制系统、架体防护等部分组成,当前应用较多的爬架有全钢爬架、半钢爬架等。

爬架的应用不仅可以大大缩减传统悬挑式脚手架对二次结构工程、水电安装工程、室内装饰工程等的影响,也便于结合控制设备实现智能化升降运行和安全监控。

2.2 铝模/大钢模

铝模/大钢模是近几年随着建筑施工技术的发展逐渐推广的一种施工工艺(南方铝模应用范围更广、东北地区大钢模应用更广),较传统木模板优势明显,主要体现在:1)强度高、质量轻,便于现场施工操作;2)周转率高,传统木模板周转次数一般不超过10次,而铝模的周转次数平均可达300次以上[5],远高于传统木模板;3)混凝土成型质量好,近年随着业主对质量要求的提高,针对主体结构的实测实量逐渐普及推广,而铝模/大钢模由于强度高等特点,有助于主体结构实测实量、观感质量的提升,为此广受各建设单位、施工单位青睐。

铝模/大钢模深化设计及安装施工过程中应重点关注以下节点的处理:1)门垛、窗边企口、门窗过梁、强弱电箱预留洞口等处需充分考虑,尽可能确保混凝土一次浇筑成型;2)简化建筑外立面线条做法,降低铝模/大钢模深化设计及安装施工难度。

2.3 全混凝土外墙/全混凝土井道

全混凝土外墙/全混凝土井道顾名思义,即建筑外围墙体/井道四周墙体全部由混凝土浇筑而成。全混凝土外墙/全混凝土井道的应用,可以避免施工过程中完成一结构混凝土浇筑后,还需进行二次砌筑墙体的施工,减少了施工工序,极大程度上提高了施工效率。

全混凝土外墙/全混凝土井道虽然优势明显,但全混凝土外墙除造价较高外,亦同时会产生自重较大、容易开裂等问题,全混凝土外墙/全混凝土井道除需进行专门的设计验算外,还需与XPS混凝土(降低混凝土自重)、结构拉缝(降低混凝土开裂风险)等技术结合运用,以弥补全混凝土外墙单独运用的劣势。

2.4 轻质内隔墙

轻质内隔墙主要包括高精砌块、无机复合板、轻质陶粒隔墙板、ALC轻质隔墙板等,江浙区域运用较多的是高精砌块、ALC轻质隔墙板,从施工便捷性等方面看,ALC轻质隔墙板优于高精砌块,具有工期短、效率高、施工精度高等优点,不仅可以有效降低开裂等质量风险,同时具有较高的环境友好性。

ALC轻质隔墙板技术应用中应注意以下事宜的处理:1)门头板宽度大于1 200 mm底下第一孔穿筋混凝土罐实,门边板第一孔用混凝土罐实;2)墙板与墙板连接、墙板与主体结构连接处必须坐灰并挤出浆为止;3)为降低开裂风险,板缝、板与主体结构间的垂直缝需用100 mm玻璃纤维网格布黏结。

2.5 免抹灰/薄抹灰

免抹灰/薄抹灰技术主要是指通过使用新的模板系统或新的墙体材料,实现墙体饰面基本不抹灰/薄抹灰,便可直接在面层批刮腻子、贴墙纸等面层装饰施工的施工技术。快速建造体系中由于采用了铝模、全混凝土外墙、轻质内隔墙、预制PC构件等施工工艺,从而使得快速建造体系中墙体较容易达到免抹灰/薄抹灰的施工要求,从而在降低施工成本的同时,减少施工工序、缩短建设周期。

免抹灰/薄抹灰技术应用过程中,应特别注意一结构、二结构施工质量的管控,同时还需要做好不同材料接缝位置拼接企口的预留。

2.6 PC预制构件

PC预制构件是在国家以节能环保、绿色建筑为出发点,提倡住宅工业化后兴起的施工工艺,相比于传统现浇混凝土需要在工地现场制模、现场浇筑和现场养护,PC预制构件实现了工厂化生产、定型化养护、成品化运输,具有工期短、污染少、节约资源和劳动力、低碳环保等优点,同时也可以有效地降低空鼓、开裂等问题出现的风险,有效提升建筑的成品质量。按照预制部位不同,常用的PC构件有预制楼梯、预制阳台板、叠合楼板、PC外墙等,不同项目可根据设计、施工需求结合项目实际情况进行选用。

2.7 高精地坪

高精地坪是在结构板/楼地面浇筑时通过找平、收光、多次打磨等措施,严格控制施工面平整度在[0,3]mm范围内,达到直接进行木地板铺设的平整度要求的施工工艺。高精地坪较传统结构板/楼地面浇筑,除需结构板/楼地面找平、收光外,还需在混凝土终凝前用抹光机进行大面机械抹光,之后在结构板/楼地面平整度复查后,再用小型打磨机对爆点、边角进行精细化打磨。高精地坪不仅可以提升混凝土实测实量和观感质量,同时在节能验收允许的前提下,无需进行细石混凝土地坪浇筑,减少施工工序、缩短工期,同时节约施工成本。

2.8 层间截水系统

层间截水系统是楼层所有预留洞口均使用砂浆围边表面盖模板、所有预留管口增加盖帽的方式,将施工用水和雨水进行封堵、引流,从而实现层间截水效果,同时,层间截水系统与主体工程同步,从而使装修等分部分项工程能够快速穿插、同步,极大程度上缩短施工工期。

2.9 沉降后浇带预封闭技术

沉降后浇带预封闭技术是采用预制盖板等方式进行沉降后浇带预封闭,提前为回填土、室外工程、园林施工等水平穿插施工提供作业面的施工技术[6]。采用沉降后浇带预封闭技术时,需在后浇带预封闭时同步预留浇筑钢管,待主体结构施工完成、沉降稳定后再使用微膨胀混凝土经浇筑钢管进行后浇带浇筑。沉降后浇带预封闭技术为快速建造体系的水平穿插提供了必要条件。沉降后浇带预封闭节点及效果示意图见图1。

2.10 井道式施工电梯

井道式施工电梯(如图2所示)是在施工阶段借用室内电梯井道安装内置式施工电梯,取代现有施工中常用的外挂式人货梯的一种施工技术。井道式施工电梯位于电梯井道内,可以减少运距从而提升材料运输效率;井道式施工电梯无须地库顶板开洞,有利于地库顶板防水以及地库内截水;井道式施工电梯可以简化原外挂式人货梯所必需的临边维护拆除、施工洞封堵及收口等施工工序;井道式施工电梯可以避免外挂式人货梯对爬架影响,进而提升外立面施工速度。

3 快速建造体系穿插施工逻辑

3.1 竖向穿插施工

快速建造体系通过采用爬架、层间截水系统等施工工艺,为极限竖向穿插提供了可能,理想化的竖向穿插施工流水如表1所示(以5层半爬架为例)。

表1 极限竖向穿插的施工流水

竖向穿插的施工难点主要体现在:1)施工用水、雨水的封堵、引流工作;2)材料运输通道保留对穿插施工方案的影响;3)多工种、多专业施工流水的配合。

3.2 水平穿插施工

水平穿插的核心工作内容可具化为地库先行、市政先行、景观先行。

地库是水平穿插与竖向穿插的枢纽,地库不仅可以为竖向穿插提供材料堆放场地、材料运输通道,同时也是市政先行、景观先行的前置工作。做好地库先行,除沉降后浇带预封闭技术、人货梯下地库等关键技术的应用外,还需注意地库与主体结构同时施工、汽车坡道优先施工等施工管控要点。市政先行应采用BIM技术对地库管线进行优化及碰撞检查,同时应将地面临建以及加工场地优先布置在红线外且不得占用市政接驳口,尽量减少地库顶板上管线布置(除雨污水、燃气外尽量都下地库),地库管线根据防火分区流水施工、减少人员使用,提高安装效率及品质。景观先行应做到与竖向外立面同步施工,一般在主体结构施工至6层开始地库顶板回填土施工,回填完成后立即开始市政管网施工,同时开始消防道路基础和小区围墙。

水平穿插施工难点主要体现在:1)土方回填与沉降后浇带浇筑时间上的矛盾;2)传统后浇带的支撑形式无法满足市政景观先行产生施工荷载问题;3)主体结构施工所需的材料加工、堆放场地与市政景观先行的施工作业区域的矛盾。

4 快速建造体系应用建议

1)从成本角度看,24层及以上建筑运用快速建造体系较为合理。结合快速建造体系项目的成本分析成果,仅以人力和材料成本进行分析,发现33层的高层住宅在施工至24层时,木模板与铝模的资金投入基本持平[7];低于24层时,应用木模板的资金投入低于应用铝模板的资金投入;高于24层时,应用木模板的资金投入高于应用铝模板的资金投入。由于铝模技术是快速建造体系中的提升施工效率、确保施工质量的关键技术,为此,从成本角度出发,24层及以上的建筑运用快速建造体系较为经济合理。

2)从设计角度看,标准化程度较高的住宅中应用快速建造体系更为合理。快速建造体系中铝模/大钢模、爬架是竖向穿插提效的关键施工技术,但铝模/大钢模、爬架的应用也间接导致建筑造型(包括内部空间布局)的单一性,建筑造型或内部空间布局的变化必然造成铝板/大钢模的调整,从而导致铝模二次加工调整削弱提效效果,同时造成成本投入的增加,为此,从设计角度看,相比于强调变化的公共建筑,标准化程度较高的住宅中更适于应用快速建造体系。

3)从验收角度看,中间结构验收管控尺度更灵活的区域更适合应用快速建造体系。本文第3部分列出的是理想化的竖向穿插施工流水,而在现实的项目开发建设中,项目在主体结构、二次结构施工完成后,抹灰施工/腻子施工前,需质监部门、五方建设主体联合进行中间结构验收,鉴于各地质监部门中间结构验收节奏、尺度均具有差异性,且中间结构验收对竖向穿插施工的影响较大,为此,从验收角度看,中间结构验收节奏、尺度越接近理想状态(每层一验或整体甩项、定点抽查),越适合应用快速建造体系。

5 结语

2008年以来,伴随着房地产行业盈利能力的下降、投资风险性的增加,为缩短项目建设周期、加快资金周转,在传统穿插施工技术的基础上,住宅快速建造体系应运而生。快速建造体系运用爬架、铝模/大钢模、全混凝土外墙/全混凝土井道、免抹灰/薄抹灰、层间节水系统、沉降后浇带预封闭技术等一系列的施工工艺,通过竖向穿插施工、水平穿插施工的极致应用,达到缩短施工周期、实现快速交付的目的。考虑到成本、设计、验收等多方面制约因素,住宅快速建造体系建议应用于24层及以上高层建筑、标准化程度较高的