翟 鵬

（山東建筑大學(xué), 濟(jì)南 250101）

新型建筑工業(yè)化項(xiàng)目施工技術(shù)實(shí)踐及問(wèn)題研究

翟 鵬

（山東建筑大學(xué), 濟(jì)南 250101）

新型建筑工業(yè)化是建設(shè)方式轉(zhuǎn)變的必由之路，發(fā)展新型建筑工業(yè)化，應(yīng)加大力度開展對(duì)其結(jié)構(gòu)體系、建造技術(shù)和管理方式等基礎(chǔ)性的研究和實(shí)踐工作。預(yù)制裝配式施工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的根本途徑。本文介紹了國(guó)內(nèi)外典型的建筑裝配式技術(shù)新成果，在產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工程建設(shè)實(shí)踐中總結(jié)了裝配式結(jié)構(gòu)施工階段的關(guān)鍵技術(shù)及施工重點(diǎn)，討論了實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并提出解決建議。

建筑工業(yè)化;裝配式;施工技術(shù)

0 引言

新型建筑工業(yè)化是采用工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的方式生產(chǎn)建筑產(chǎn)品的新思路，通過(guò)技術(shù)與管理手段對(duì)建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程各個(gè)階段的生產(chǎn)要素進(jìn)行集成和系統(tǒng)整合，透過(guò)不同的建筑體系，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、部品構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械化、組織管理科學(xué)化的要求，從而提高生產(chǎn)效率，保證建筑質(zhì)量，延長(zhǎng)建筑壽命，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)能與環(huán)保的綠色建設(shè)生產(chǎn)目標(biāo)。

采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑建造方式工業(yè)化改造的根本途徑。隨著越來(lái)越多的試點(diǎn)項(xiàng)目不斷推進(jìn)，不同的裝配式結(jié)構(gòu)體系得到廣泛的應(yīng)用，而相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)程及施工規(guī)范仍然很不完善。因此對(duì)于不同的裝配式結(jié)構(gòu)體系，在施工技術(shù)方面進(jìn)行更多研究與實(shí)踐是至關(guān)重要的，也是新型建筑工業(yè)化得到廣泛推廣的根本保證。

1 預(yù)制裝配式施工技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 預(yù)制裝配技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用

作為建筑工業(yè)化的具體實(shí)現(xiàn)形式，裝配式技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已有半個(gè)世紀(jì)以上的發(fā)展歷史，形成了各具特色比較成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和較完善的技術(shù)體系。雖然這些國(guó)家或地區(qū)的國(guó)情與我國(guó)差別較大，但是就技術(shù)層面和經(jīng)驗(yàn)借鑒方面，是值得我們探索和思考的。

1.1.1 美國(guó)混凝土預(yù)制技術(shù)的發(fā)展

美國(guó)從上世紀(jì)二十年代開始探索預(yù)制混凝土的研發(fā)，到七十年代PC技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。在工程實(shí)踐中PC技術(shù)更是充分地發(fā)揮了其優(yōu)越性，體現(xiàn)了施工速度快、工程質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)耐久的優(yōu)勢(shì)。美國(guó)PCI組織已完成了PC技術(shù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，擁有完備的使用手冊(cè)。這些手冊(cè)也正在不斷地、適時(shí)地更新，以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。

1.1.2 日本裝配式混凝土的發(fā)展

上世紀(jì)70年代是日本住宅產(chǎn)業(yè)逐漸邁向成熟的時(shí)期。這一時(shí)期在技術(shù)上產(chǎn)生了盒子住宅、單元式、大型壁板式住宅等多種形式，同時(shí)設(shè)立了住宅性能認(rèn)證制度以保證其質(zhì)量和功能。到90年代，日本開始大量生產(chǎn)住宅通用部件，各種新的工業(yè)化施工技術(shù)廣泛被采用。2000年后，全裝配式住宅真正得到大面積的推廣和應(yīng)用，施工技術(shù)也逐步得到優(yōu)化和發(fā)展。

1.1.3 歐洲國(guó)家裝配式混凝土建筑的發(fā)展

歐洲特別是北歐國(guó)家，裝配式混凝土建筑具有較長(zhǎng)的歷史，在技術(shù)上積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。他們強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)、材料、工藝和施工的完美結(jié)合。由于其長(zhǎng)期可持續(xù)的研究和發(fā)展，他們的預(yù)制技術(shù)，已形成系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，并符合節(jié)能環(huán)保與循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求[1]。

1.2 國(guó)內(nèi)企業(yè)預(yù)制裝配技術(shù)研究成果

1.2.1 萬(wàn)科集團(tuán) PC,PCF 技術(shù)

萬(wàn)科集團(tuán)是探索工業(yè)化住宅建造技術(shù)的先行者，目前已形成了兩大技術(shù)：①PC(precast concrete)技術(shù)，主要用于全預(yù)制混凝土構(gòu)件，如陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板、樓梯、內(nèi)隔墻板等；②PCF(precast concrete form) 技術(shù)，即預(yù)制混凝土模板技術(shù)，主要用于預(yù)制混凝土剪力墻外墻模以及疊合樓板的預(yù)制層等。結(jié)構(gòu)其他部分，如內(nèi)剪力墻、部分內(nèi)隔墻、電梯井等主體結(jié)構(gòu)仍然現(xiàn)澆，因此，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量較大。

1.2.2 中南集團(tuán)NPC技術(shù)

中南集團(tuán)研發(fā)形成具有自身特色的NPC(new precast concrete)技術(shù)體系。該結(jié)構(gòu)體系豎向構(gòu)件的連接方式通過(guò)下部構(gòu)件預(yù)留插筋，上部構(gòu)件預(yù)留金屬波紋管實(shí)現(xiàn)鋼筋漿錨搭接連接；水平構(gòu)件通過(guò)設(shè)置現(xiàn)澆連接帶的方式進(jìn)行連接；水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件通過(guò)預(yù)留插筋伸入疊合層現(xiàn)澆混凝土實(shí)現(xiàn)連接，從而形成整體結(jié)構(gòu)。

中南集團(tuán)的NPC技術(shù)體系大大降低了現(xiàn)澆量，比較適合于大多數(shù)的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)。但是其關(guān)鍵連接點(diǎn)尤其是漿錨鋼筋連接處存在大量的灌漿孔，如何更好地保證每個(gè)孔的灌漿質(zhì)量、保證結(jié)構(gòu)安全是該體系進(jìn)一步完善及改進(jìn)的重點(diǎn)。

1.2.3 遠(yuǎn)大住工PC技術(shù)

遠(yuǎn)大集團(tuán)于2006年正式成立長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大住宅工業(yè)有限公司，開啟建筑工業(yè)化實(shí)踐之路。在吸納國(guó)外先進(jìn)理念與技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了“住宅裝配式箱形結(jié)構(gòu)體系”，并通過(guò)技術(shù)集成推出整體浴室產(chǎn)品，其PC生產(chǎn)制造工業(yè)化率達(dá)85%以上[2]。

2 裝配式施工技術(shù)在濟(jì)南建筑工業(yè)化試點(diǎn)項(xiàng)目的應(yīng)用

2.1 工程概況

2012年濟(jì)南市成為繼深圳、沈陽(yáng)之后的第三個(gè)國(guó)家住宅產(chǎn)業(yè)化綜合試點(diǎn)城市。濟(jì)南市西客站片區(qū)安置三區(qū)小學(xué)工程是濟(jì)南市第一個(gè)住宅產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)項(xiàng)目，校區(qū)內(nèi)建筑由兩棟四層教學(xué)樓與一棟兩層辦公樓組成，教學(xué)樓兩端設(shè)有連廊將建筑連為一體。

該項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)首次采用裝配整體式鋼-混凝土組合框架結(jié)構(gòu)體系的建筑產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工程，工程主體框架采用鋼結(jié)構(gòu)，樓板采用PK預(yù)應(yīng)力混凝土樓板加現(xiàn)澆混凝土疊合而成，外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用預(yù)制夾心保溫外墻掛板，內(nèi)隔墻采用預(yù)制粉煤灰加氣混凝土條板，樓梯采用裝配式整體樓梯。采取工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化施工，裝配化率達(dá)90%。

2.2 工程采用的關(guān)鍵施工技術(shù)

2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)

鋼材本身的特點(diǎn)決定了鋼結(jié)構(gòu)特別適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化程度高，是非常適合推廣的裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式。本學(xué)校主體框架柱、梁采用鋼結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部在工廠中制作，現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工，與混凝土框架結(jié)構(gòu)相比大大降低了現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)程序，縮短主體結(jié)構(gòu)建造時(shí)間，且能更好的滿足建筑上大開間靈活分隔的要求。鋼柱內(nèi)通過(guò)灌注砼又可增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)剛度，減小鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下層間位移角較大的問(wèn)題。另外鋼結(jié)構(gòu)與裝配式PC外墻掛板連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)置相較裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)更加靈活方便。

2.2.2 PK疊合樓板

本工程采用的樓板為預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制薄板，厚度3cm，疊合層混凝土澆注后可形成12cm厚的疊合樓板。疊合板在施工階段不需鋪設(shè)模板，僅需在大跨度板底處布置數(shù)道豎向支撐，有效節(jié)約了腳手架支撐。預(yù)制薄板上帶有“T”形肋板，肋上預(yù)留長(zhǎng)方形孔，用于布置橫向受力鋼筋從而形成雙向受力樓板，同時(shí)疊合層混凝土澆注后肋上孔洞混凝土可形成“銷栓”效應(yīng)，大大加強(qiáng)了疊合板整體性。此外，預(yù)留孔洞還可方便布置樓板內(nèi)的預(yù)埋管線。

PK疊合樓板采用專用吊具吊裝，將板擱置于鋼梁上時(shí)，板端在鋼梁上的長(zhǎng)度不小于50mm，板間焊接剪力釘以防止板的水平位移。布置橫向受力筋時(shí)肋上每個(gè)預(yù)留孔中穿一根橫向鋼筋，鋼筋間距為200mm。布置板面支座負(fù)筋及分布筋時(shí)，為保證鋼筋保護(hù)層厚度，應(yīng)先將垂直于板肋方向的支座負(fù)筋或分布筋放置于板肋上，再將平行于板肋方向的負(fù)筋或分布筋放置于垂直板肋方向的支座負(fù)筋或分布筋的下方，同時(shí)兩個(gè)方向的板面鋼筋綁扎連接。

2.2.3 預(yù)制夾心保溫外墻板

本工程外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用裝配整體式預(yù)制混凝土夾心保溫外墻掛板（俗稱”三明治板”）。外墻掛板厚度200mm，由內(nèi)外葉各50mm鋼筋混凝土板和中間100mm厚擠塑聚苯乙烯板組合而成，內(nèi)外葉砼板由高強(qiáng)纖維連接，進(jìn)一步提高強(qiáng)度，上下各設(shè)置兩處預(yù)埋件與主體結(jié)構(gòu)連接，具有保溫、隔熱、自重輕、施工方便、定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

（1）外墻板運(yùn)輸及安裝準(zhǔn)備。外墻板由專用運(yùn)輸車輛運(yùn)送，由于學(xué)校建筑層高為3.9m，造成墻板最小長(zhǎng)度達(dá)到3880mm,個(gè)別教室部位墻板長(zhǎng)度達(dá)7.7m，在運(yùn)輸過(guò)程中必須加工制作安放外墻掛板的固定架，采用側(cè)臥立放的方式運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)采取綁扎固定措施，防止構(gòu)件移動(dòng)或傾倒。

外墻板吊裝前，為防止墻板起吊階段吊點(diǎn)部位應(yīng)力過(guò)大造成板體破壞，墻板在運(yùn)制施工現(xiàn)場(chǎng)后需要用專用翻板機(jī)對(duì)橫向放置的板體進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，至豎向放置后方可直接進(jìn)行吊裝。

（2）外墻板安裝與鏈接。外墻掛板安裝采用兩點(diǎn)支撐，四點(diǎn)受力的連接方式，先在鋼梁上焊接鋼牛腿，墻板下部用螺栓與鋼牛腿連接并固定，在初步校正外墻掛板的安裝精度后，安裝上部的連接件，上部連接鋼板在鋼梁上焊接固定后，通過(guò)微調(diào)底部螺栓進(jìn)一步校準(zhǔn)外墻掛板的精度，最后對(duì)上下節(jié)點(diǎn)需焊接的位置進(jìn)行焊接固定，使掛板的著力點(diǎn)轉(zhuǎn)移至牛腿，一塊墻板至此安裝完畢。

（3）外墻板縫密封。墻板接縫密封處理是裝配式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，為應(yīng)對(duì)地震使外墻掛板側(cè)向位移造成擠壓破壞，保證墻板具備足夠的變形能力，板與板之間設(shè)置寬度為20mm的接縫，縫內(nèi)填充材料使用巖棉、氯丁橡膠氣密條、發(fā)泡聚乙烯棒及建筑密封膠進(jìn)行封堵，密封膠的施工深度，實(shí)現(xiàn)寬深比 2：1，確保密封膠與PC墻板粘接面結(jié)合良好。

2.2.4 預(yù)制樓梯

預(yù)制樓梯也是裝配式技術(shù)中的亮點(diǎn)，預(yù)制樓梯吊裝時(shí)，先在休息板的支承面上澆水濕潤(rùn)并坐水泥漿一層，然后將樓梯段踏步面呈水平狀態(tài)安裝就位，使與支座接觸嚴(yán)密，吊索與水平面夾角保持不小于45度。將調(diào)整好的樓梯段用連接件與支座預(yù)埋件點(diǎn)焊牢固后，方可卸鉤，再按設(shè)計(jì)要求焊牢，焊縫厚6mm，三面圍焊。每層樓板兩塊樓梯段安裝牢固經(jīng)檢查無(wú)誤后，在休息板兩端灌漿孔澆筑細(xì)石混凝土，完成樓梯安裝。

3 裝配式施工技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題與建議

3.1 外墻板生產(chǎn)安裝方面

（1）外墻板尺寸和預(yù)埋件的精度是整個(gè)工程的關(guān)鍵，決定了外墻板能否順利掛上并保證外觀及構(gòu)造質(zhì)量。工程中出現(xiàn)了部分墻板間縫隙大小不均勻?qū)е律舷聦影蹇p不能完全對(duì)齊的現(xiàn)象。建議在施工時(shí)采用內(nèi)控與外控相結(jié)合的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，重點(diǎn)注意復(fù)核墻板尺寸及預(yù)埋件標(biāo)高等影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素。一是要根據(jù)圖紙準(zhǔn)確核實(shí)連接件位置、標(biāo)高及墻板垂直度；二是對(duì)于墻板生產(chǎn)過(guò)程中的鋼模板也應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，混凝土澆筑前鋼模要有加固措施，鋼模的變形程度要定期檢測(cè)，及時(shí)更換不合格的鋼板，從而保證構(gòu)件尺寸精度，并且確保板內(nèi)連接預(yù)埋件定位措施牢固，避免澆筑砼時(shí)發(fā)生預(yù)埋件位移。

（2）預(yù)制墻板的設(shè)計(jì)尚需滿足水電安裝管線的預(yù)留預(yù)埋、管線維修、建筑裝飾裝修部品的固定等方面要求，建議在構(gòu)件設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)統(tǒng)一考慮而實(shí)現(xiàn)各專業(yè)技術(shù)的集成，防止后期重復(fù)勞動(dòng)（如剔槽等）對(duì)墻板構(gòu)造整體性造成影響[3]。

（3）墻板等PC構(gòu)件的生產(chǎn)進(jìn)度還需與施工進(jìn)度相互協(xié)調(diào)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)計(jì)劃安排要與構(gòu)件廠提前協(xié)商溝通，保證構(gòu)件供應(yīng)與施工相匹配。

3.2 疊合板方面

經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐看來(lái)，樓面采用的預(yù)制疊合板上未考慮水電管道留孔，導(dǎo)致施工時(shí)仍需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位，水鉆開孔，既拖慢了施工進(jìn)度，也破壞了疊合板下的觀感效果。建議在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)階段，結(jié)合水電安裝圖紙做好疊合板穿板管道洞口的定位及預(yù)留。

3.3 工程建設(shè)規(guī)范化管理方面

現(xiàn)有的工程管理制度不能滿足裝配化建造方式的要求。由于缺乏專業(yè)的產(chǎn)業(yè)工人和管理人員，現(xiàn)有建筑工業(yè)化項(xiàng)目建設(shè)的管理水平與已有的施工設(shè)備、技術(shù)等是不相匹配的，無(wú)法更好的滿足裝配化施工的要求。無(wú)論是建筑工業(yè)化的要求，還是當(dāng)前對(duì)提高住宅建造質(zhì)量的要求，適應(yīng)工業(yè)化、裝配化施工的管理組織形式都是需要盡快改進(jìn)的。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制裝配式建筑發(fā)展已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，逐步擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，獲得更多的認(rèn)可度，是今后需要解決的一個(gè)問(wèn)題。濟(jì)南市建筑產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工程是國(guó)內(nèi)首例將裝配整體式鋼-混凝土組合框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用在學(xué)校公建項(xiàng)目，對(duì)該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造、施工技術(shù)等方面進(jìn)行了一定的探索，其中鋼結(jié)構(gòu)與預(yù)制墻板、配筋疊合樓板的相互連接方式等均為首次使用。實(shí)踐表明，該結(jié)構(gòu)在建造技術(shù)上是可行的，可以滿足建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)要求，并且經(jīng)過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)，具有工程質(zhì)量過(guò)硬、工期縮短、環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)。面對(duì)新型建筑工業(yè)化對(duì)建筑標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和多樣化的要求，裝配整體式施工技術(shù)將不斷豐富，以滿足快速增長(zhǎng)的社會(huì)需求。

[1]李曉明.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展與應(yīng)用[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2011(06).

[2]郭正興,董年才,朱張峰.房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建造技術(shù)新進(jìn)展[J].施工技術(shù)，2011(06).

[3]陳彤,郭惠琴,馬濤,秦珩.裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)在住宅產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工程中應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2011(02).