高装配率装配式建筑施工技术研究

2024-02-27魏庆海

中国建筑装饰装修 2024年2期

魏庆海

1 工程概况

嘉定新城马陆社区27-2 地块学校工程位于上海嘉定区，场地东侧为康年路、南侧为崇教路、西侧为永盛南路、北侧为崇福路。建设用地面积46166 m2，总建筑面积42428.97 m2。共有7 个单体建筑。其中，1#楼为小学部，2#楼为文化中心，3#楼为中学部，4#楼为综合楼，5#楼为垃圾房，6#楼为连廊，7#为门卫房。还包括室外道路、广场、运动场地、绿地、室外管线以及围墙等配套设施。1 ～4#楼采用装配式结构，单体预制构件比例不低于40%，主要包括预制柱、叠合梁、叠合板及预制楼梯等。

2 工程难点

2.1 构件自重大，安全风险高

本工程4 栋楼的预制混凝土（Precast Concrete，PC）构件预制率为40%，预制楼梯质量超过5 t，最重构件的质量为6.93 t，且多个构件安装位置接近塔式起重机端部，吊装风险大吊装前应考虑现场工况，分析塔式起重机和汽车起重机的吊装性能，充分考虑构件的堆场位置、安装位置和吊装工作半径，绘制平面与立面图，确保每个构件都能平稳吊装。

2.2 节点复杂，施工难度高

本工程存在多种预制构件，同时存在多个连接节点，如梁柱节点和主次梁节点，施工难度较大。因此，在图纸深化时，需要充分研究各节点并绘制节点图纸，在施工前交底到位，施工时进行检查。

3 施工关键技术

本项目的装配式施工流程：图纸深化—模具设计—模具加工—模具拼装—钢筋绑扎—电气预埋—隐蔽验收—混凝土浇筑和养护—拆模—构件编号—翻模—自检合格—工厂堆放—平板汽车运输—进场检验—构件堆放—预制柱吊装—预制柱构件安装—预制柱底部注浆—搭设排架—安装围护栏杆—水平梁、板模板施工—叠合梁吊装—叠合板吊装—梁、板钢筋处理—管线预埋—隐蔽验收—混凝土浇筑—下一层构件吊装施工。

3.1 施工准备

现场要做好“三通一平”，即路通、水通、电通和平整场地，搭建好现场临时设施，做好构件堆场准备。由于运输PC 构件的车辆质量大，总质量约为50 t，使用钢筋混凝土对临时施工道路进行硬化，即：压实路基；铺设厚度为100 mm 的碎石垫层；铺设厚度为200 mm 的C20 混凝土，内配间距为100 mm 的Φ10 mm 单层双向钢筋网。场内道路应沿各建筑四周贯通，如图1 所示。

图1 预制构件运输道路示意图（来源：作者自绘）

3.2 构件堆场及运输

3.2.1 PC构件堆场

对于PC 构件堆放场地的选择，应合理利用施工场地，尽量以塔式起重机周转半径内的场地作为PC 构件堆放场地[1]。对堆放场地的地面进行硬化，做法同道路硬化做法。堆放场地应平整且坚实，防止堆放的构件因堆放场地沉降不均匀而出现位移和倾覆，避免PC构件损坏和出现安全事故。

本项目共设置4 处预制构件堆放场地。堆场1 设置在1#塔式起重机周边，主要用于堆放1#楼的PC 构件。堆场2 设置在1#楼与6#楼中间（属于1#塔式起重机的吊装区域），主要用于堆放部分2#楼的PC 构件。堆场3 设置在3#塔式起重机周边，主要用于堆放3#楼的PC 构件及部分2#楼的PC 构件。堆场4 设置在4#塔式起重机周边，主要用于堆放4#楼的PC 构件和部分2#楼的PC 构件。预制构件堆放原则为离塔式起重机中心最远的堆场堆放质量较轻的叠合板，靠近中心的堆场堆放质量较重的预制梁和预制柱。预制构件运输至施工现场后，采用塔式起重机（必要时配合吊车）将其吊放于预制构件堆放场地的枕木上。堆放时预埋吊件应朝上，堆放层数不超过6 层，构件之间采用4 根40 mm×90 mm 的木方隔离和保护。

3.2.2 运输

预制柱和叠合梁的运输采用平躺式运输，且堆放高度不得大于4 层，每层都用短木料垫起，防止预制柱在运输过程中发生碰撞[2]。

预制叠合楼板的水平构件同样采用平躺式运输，并采取两点支点的方式设置支点，支点的位置设置在距离板端部1/4 ～1/5 板长处。运输时水平预制构件的堆放层数不得超过6 层，每层都用短木料垫起，固定缆绳不应少于2 道。

运输预制构件时，车辆应缓慢启动，车速应均匀，转弯变道时要减速，以防构件位移和倾覆[3]。为防止运输过程中出现构件损坏，预制构件与运输车辆应进行可靠固定。

3.3 机械选择

根据施工工期和现场实际情况，考虑吊装进度和安全等综合因素，当塔式起重机吊装时应使用汽车起重机进行配合。现场共布置了3 台塔式起重机，2 台QTZp315（T7527）塔式起重机（1#和3#）和1台QTZ315（H7533）塔式起重机（4#）。根据塔式起重机的工作范围和吊装性能，结合PC 构件的位置和质量，分别验算构件是否满足吊装要求。根据验算结果：3#楼和4#楼的个别预制楼梯处于塔式起重机的覆盖范围，但不符合其吊重要求，需要采用80 t 汽车起重机进行吊装；4#楼西侧的部分构件位于塔式起重机覆盖范围之外，也需要采用80 t 汽车起重机进行吊装。

3.4 预制构件吊装技术

3.4.1 预制柱吊装技术

吊装前要检查下层柱伸出的主筋，为确保伸出的钢筋准确插入套筒，需要切割多余的钢筋[4]。在预制柱柱顶设计4 个吊点，在工厂预制时进行预埋，便于专用吊具连接起吊。

起吊时要缓慢，当吊绳绷紧时要立即停止，并检查相关装置和构件是否稳定和牢固，确保稳定之后才能继续吊装。当预制柱被吊起距离地面500 mm 时，需要暂停并去掉保护预制柱主筋的垫木和支腿，便于清理柱头泥污。清理完成后，将其吊运至相应楼层。就位时要缓慢，核对柱子的编号和方位，确认无误后方能对位。位置确定好后，需要尽快设置临时支撑来保证柱子。

在相互垂直的2 个方向上架设经纬仪，并使用吊线板，矫正柱子的尺寸、位置和垂直度。松钩前必须经过多次矫正，确保位置准确且垂直度符合要求，并检查临时支撑是否稳定、牢靠。

3.4.2 叠合梁吊装技术

预制梁的长度大，截面尺寸相对较小，4#楼最重的梁质量为7.23 t（含吊具），拟采用铁扁担进行吊装，主要是为减小水平夹角和减少外力破坏。

吊装前，需要对构件进行外观检查，检查是否有明显不达标的情况，还需要核对规格和数量等，并做好记录，对于不合格构件应进行退场处理。吊装时要缓慢并及时调整钢丝绳，确保构件水平受力均匀，以免造成构件损坏。就位时要注意正反面以及预埋件的位置是否与图纸一致。就位后应检查构件的标高和位置等，偏差必须处于允许的范围内，松钩前需要检查支撑是否稳定、牢靠。

3.4.3 叠合板吊装技术

采用模数化的吊装梁来吊装叠合板，起吊时要缓慢且平稳。在叠合板吊装过程中，快就位时需在指定位置上空300 mm 处停住，调整构件的位置和方向，然后缓慢放置，以免产生较大的冲击力造成构件损坏。在此过程中，需要注意预留的钢筋位置，并且减少碰撞，以免造成钢筋偏位引起安装问题。

3.4.4 预制楼梯吊装技术

预制楼梯踏步由工厂标准化生产而成，施工时将预制楼梯与现浇楼板和休息平台梁搭接。每层的外墙和楼板全部浇筑完成并养护达到设计要求的强度后，才能吊装本层楼梯，

安装顺序为先休息平台然后楼梯段，最后进行灌浆施工，具体为：第1，划出控制线，在前后左右标出位置，并在墙上标出标高控制线，复核无误后才能进行吊装。第2，构件进场前根据图纸进行编号，进场后根据编号对应的位置进行吊装，就位前仔细调整楼梯板的平面，保证其水平和稳定，缓慢吊装就位。初步就位后，若发现位置偏差较大则需要吊起重新就位，若偏差小则可以利用撬棍微调，使楼梯位置准确，搁置平实。第3，安装楼梯时，需要特别注意控制标高，并及时用灌浆料或砂浆将下口填筑密实，矫正好位置并检查稳定后，方能脱钩。第4，进行楼梯两端套筒的灌浆。由于预制构件损坏后修补较为麻烦，楼梯吊装完成后要及时进行成品保护。

3.4.5 其他关键技术

其他关键技术为：第1，预制柱斜撑固定。构件吊装到对应位置后，需要立即安装支撑杆件，将柱子支撑在楼面预留的支撑点上，确保柱子的稳定牢靠[5]。在调整柱子垂直度时，需要及时调整支撑杆。预制柱的支撑采用10 mm 的钢板焊接固定。预制构件的斜撑拉结装置包括预埋件和连接件。其中：预埋件包括柱子中的M20预埋螺栓孔和楼板上的Φ16 mm 圆钢预埋件；连接件为M20 螺栓，通过锚固的方式将斜杆固定在预制柱上面。第2，预制梁、板支撑。本工程预制梁板支撑采用钢管排架支撑，梁底排架顶端设置可调拖撑，以便调节预制梁底标高。板底排架顶端设置双扣件。预制叠合板模板底模为60 mm 厚预制板，预制板下部采用木方+钢管扣件排架支撑，水平杆、立杆和剪刀撑采用Φ48 mm×3 mm 钢管，每隔6 跨或6 m 设置1 道竖向剪刀撑，梁底设置1 道水平剪刀撑，立杆顶部设置U形可调顶托。梁底立杆间距900 mm，板底立杆纵距和横距均900 mm，步距1800 mm，扫地杆离地200 mm。预制板下排架形成整体，每块叠合板下应确保有4 根顶撑。第3，节点支模。根据图纸要求，提前深化梁柱节点部位，绘制相应的节点详图，为现场施工模板的配置提供依据。

3.5 灌浆技术

灌浆流程为拌制灌浆料—现场检测流动度—使用智能灌浆机注浆—封堵—自检灌浆情况—手动二次灌浆（若存在灌浆不密实的情况）—形成记录。灌浆施工应“一层一灌”，即本层预制柱吊装完成后立刻进行灌浆施工。待浆料强度达到35 MPa 后，方能进行下道工序，并由具备资格证书的人员操作，并全程录像和记录，同时要安排监理人员全程旁站记录。每个施工段要留置1 组灌浆试块，用三联强度模制作同条件养护试块，尺寸为40 mm×40 mm×160 mm，将试块放置在接近实际环境温度下并密封保存。

4 预制装配式施工要点

4.1 预制构件生产要点

预制构件的模具应使用定型化钢制模具，严格按照设计尺寸组模，使用前要严格验收。使用的材料，如钢筋、混凝土和预埋件等，要具有合格证、质保书和备案证，而且经现场检测合格后方能使用。

在浇筑混凝土前，应逐项检查和验收模具、钢筋、钢筋网、钢筋骨架、连接件、预埋件、减重填充材料、吊点、预留孔洞以及混凝土保护层厚度等，还要检查模板支撑的稳定性和模板接缝的密合情况。此外，模板与隐蔽工程项目应分别进行预检和隐蔽验收。清理干净模板内的垃圾和杂物，并用聚乙烯（Polyethylene，PE）棒封堵金属模板中的缝隙和孔洞、钢筋连接套筒以及预埋螺栓孔等。

混凝土养护可以采用覆膜保湿的自然养护法、化学保护膜养护法和养护窑养护法等。

平面墙板类构件在流水线上采用立体养护窑进行养护，凸窗、阳台、楼梯及框梁等构件在固定模台上采用低温蒸汽养护法进行养护。

构件脱模应严格按照顺序拆除模具。脱模后，如果不存在影响结构性能、钢筋、预埋件或连接件锚固的局部破损，以及构件表面的非受力裂缝时，可以用修补浆料修补表面后使用；

同时，如果构件出现破损，则应该采用专用材料来修补缺陷部位，修补后的混凝土外观质量必须满足设计要求。

4.2 预制构件进场要点

构件出厂前，需要检查混凝土强度，达到设计强度的75%后才能起吊。另外，还要检查外观质量，不应有一般缺陷，若已经出现一般缺陷，应立即处理并重新检查验收。运输预制构件时，应固定预制构件，运输车辆应缓慢启动、匀速行驶，转弯变道时要减速。提前规划构件堆放场地，分类分区域堆放构件，并做好标识。场地内要保持干净整洁，墙板竖放，楼板和梁要叠放，楼板叠放不得超过6 层，梁不得超过4 层，每层都需要用方形木块隔开。