集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù)

李 靜，朱 健

(中鐵建工集團(tuán)有限公司，上海 200331)

1 前言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展,在國家發(fā)展新型施工技術(shù)的方針指導(dǎo)下,裝配式結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)備受各方關(guān)注。PC構(gòu)件的吊裝、灌漿工藝的施工等新型工藝正迅速的走進(jìn)施工現(xiàn)場,以創(chuàng)新的技術(shù)、全新的理念、迅速站穩(wěn)市場,新型技術(shù)的出現(xiàn)保證了施工管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、可控化,進(jìn)而節(jié)約了大量的人工、材料和施工時(shí)間,減少混凝土結(jié)構(gòu)蜂窩麻面、結(jié)構(gòu)尺寸缺失、觀感效果差等質(zhì)量通病的產(chǎn)生,而且模板和人工的消耗極大,由于施工程序繁瑣,對(duì)施工進(jìn)度也有嚴(yán)重的制約。

楊莊6號(hào)地塊經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目兩棟主樓采用裝配式結(jié)構(gòu),多種PC構(gòu)件布置在整個(gè)主體結(jié)構(gòu)中,特別是在墻體結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位,涉及預(yù)制剪力墻與現(xiàn)澆樓面的連接及豎向集數(shù)鋼筋與預(yù)制剪力墻的連接,施工質(zhì)量要求高,對(duì)施工進(jìn)度也形成嚴(yán)重影響,需要開發(fā)出一種既滿足施工質(zhì)量又縮短施工周期,又能夠有效避免傳統(tǒng)現(xiàn)澆構(gòu)造體系質(zhì)量通病的新技術(shù)。

中鐵建工集團(tuán)在楊莊6號(hào)地塊經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目30、31#樓,結(jié)合裝配式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),研發(fā)了集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù),形成了本工法。

2 工法特點(diǎn)

(1)利用集中約束鋼筋與預(yù)制剪力墻相連接,形成豎向墻體穩(wěn)定構(gòu)造。

(2)在設(shè)計(jì)過程中,運(yùn)用BIM技術(shù),模擬構(gòu)件的拼裝,減少安裝時(shí)的沖突。部分墻體PC結(jié)構(gòu)采用集束鋼筋、高強(qiáng)灌漿施工的新技術(shù)施工工藝,將PC結(jié)構(gòu)與PC結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效連接,增加了PC結(jié)構(gòu)的施工使用率,降低PCF的施工率,提高施工效率。

(3)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工采用預(yù)制裝配式方法,部分剪力墻、疊合板、梁、空調(diào)板、陽臺(tái)及樓梯的成品構(gòu)件。預(yù)制裝配式構(gòu)件的產(chǎn)業(yè)化。所有預(yù)制構(gòu)件全部采用在工廠流水加工制作,制作的產(chǎn)品直接用于現(xiàn)場裝配

(4)PC項(xiàng)目新技術(shù)點(diǎn)與內(nèi)容是：產(chǎn)業(yè)化程度高,資源節(jié)約與綠色環(huán)保；構(gòu)件工廠預(yù)制和制作精度控制；構(gòu)件的深化加工設(shè)計(jì)圖與現(xiàn)場的可操作性的相符性；施工垂直吊運(yùn)機(jī)械選用與構(gòu)件的尺寸組合；裝配構(gòu)件的臨時(shí)固定連接方法；校正方法及應(yīng)用工具；裝配誤差控制；預(yù)制構(gòu)件連接控制與節(jié)點(diǎn)措施；施工工序控制與施工技術(shù)流程；專業(yè)多工種施工勞動(dòng)力組織與熟練人員培訓(xùn)；裝配式結(jié)構(gòu)非常規(guī)安全技術(shù)措施以及產(chǎn)品的保護(hù),高強(qiáng)灌漿新技術(shù)的施工的應(yīng)用。

(5)該施工工藝施工速度非常快,節(jié)約勞動(dòng)力,節(jié)約施工成本,提高施工效率,相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆構(gòu)造體系,提高工效30%以上,節(jié)約了人工消耗30%以上。

(6)該施工工藝更加綠色環(huán)保,減少噪音傳播,降低粉塵污染。

3 適用范圍

該技術(shù)適用于裝配式結(jié)構(gòu)集中約束PC構(gòu)件施工；如預(yù)制剪力墻安裝、預(yù)制樓梯安裝、預(yù)制框架柱等；對(duì)集中約束PC構(gòu)件、灌漿施工等方面有特殊要求時(shí),還需參照《DG/TJ08-2069-2010預(yù)制整體式住宅混凝土構(gòu)件制作》、《DGJ32/J184-2016裝配式結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》、《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)導(dǎo)則》等實(shí)施并經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)。

4 工藝原理

4.1 集中約束PC構(gòu)件原理

本工法采用不同規(guī)格型號(hào)預(yù)制剪力墻安裝,兩棟主樓3層-21層施工過程中所有現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)內(nèi)墻均用預(yù)制剪力墻代替使用,安裝時(shí)根據(jù)預(yù)制剪力墻底部預(yù)留的波紋套管跟上層結(jié)構(gòu)預(yù)留的集束鋼筋進(jìn)行銜接,并對(duì)剪力墻進(jìn)行固定、校正,然后用專用高強(qiáng)度灌漿料對(duì)預(yù)制剪力墻底部波紋管內(nèi)注漿,使預(yù)制剪力墻與上層結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效連接。

圖4.1 預(yù)制剪力墻、金屬波紋套管示意圖

圖4.2 預(yù)制剪力墻集中約束搭接連接示意圖

4.2 剪力墻技術(shù)指標(biāo)

表4.2-1 4層-6層預(yù)制剪力墻

表4.2-2 7層-21層預(yù)制剪力墻

表4.2-3 CGMJM-VI灌漿料

表4.2-4 CJMJM-Z座漿料

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 集中約束PC構(gòu)件施工工藝流程

集中約束PC構(gòu)件連接施工工藝流程

圖5.1 工藝流程圖

5.2 施工準(zhǔn)備

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)各個(gè)型號(hào)預(yù)制剪力墻在結(jié)構(gòu)平面圖上進(jìn)行編號(hào),并熟悉圖紙,在施工現(xiàn)場可方便、快捷的對(duì)各個(gè)剪力墻進(jìn)行位置確認(rèn)。

圖5.2-1 焊接預(yù)制剪力墻定位角框

(2)材料進(jìn)場驗(yàn)收。預(yù)制剪力墻進(jìn)場必須有出廠合格證或?qū)嶒?yàn)合格報(bào)告單,剪力墻平整度要求不得超過規(guī)范要求(+8mm,-5mm),且無缺棱掉角；剪力墻預(yù)留外伸鋼筋規(guī)格、數(shù)量、長度,剪力墻預(yù)埋線盒、套筒位置及數(shù)量,波紋管預(yù)留高度等必須符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。預(yù)制剪力墻注漿孔、出漿孔必須保證通暢。預(yù)制剪力墻的上下面及與后澆混凝土的結(jié)合面應(yīng)設(shè)置粗糙面,粗糙面的面積不小于結(jié)合面的80%,粗糙面的凹凸深度不小于6mm。預(yù)制剪力墻進(jìn)入施工現(xiàn)場后,根據(jù)現(xiàn)場施工吊裝順序,將剪力墻先后順序分批、分規(guī)格豎向堆放整齊,加強(qiáng)原材料保護(hù)。

(3)吊裝施工前先將與剪力墻相連的樓地面表面進(jìn)行鑿毛,并將灰渣、雜物清除干凈。在集束鋼筋根部四周焊接定位角鐵,中間焊接定位鋼筋,確保集束鋼筋不偏位,不彎折,并保證墻體根部與樓面有2cm高度,保證充足的高度再通過灌漿工藝保證PC構(gòu)件與樓板面充分連接。

5.3 操作要點(diǎn)

(1)放線：在樓層表面根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙彈好主控制線、軸線、剪力墻邊線和四邊20cm控制線,并放置鋼墊片調(diào)整標(biāo)高。

(2)座漿、分倉：根據(jù)剪力墻邊線和控制線在墻根部用專用座漿料對(duì)剪力墻四周進(jìn)行座漿,并根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸的長度(不得大于1.5m)對(duì)集束鋼筋區(qū)域進(jìn)行分倉。

(3)吊裝：

①掛鉤：將專用吊具連接到塔吊吊鉤,緩慢移動(dòng)到被吊構(gòu)件上方。將吊具擰緊在剪力墻部預(yù)埋的套絲內(nèi),確認(rèn)連接緊固后,將剪力墻板吊起豎直放置。

②起吊：構(gòu)件起吊要嚴(yán)格執(zhí)行“三三三制”,即先將預(yù)制剪力墻吊起距離地面30mm的位置后停穩(wěn)30s,地面人員要確認(rèn)構(gòu)件是否水平,如果發(fā)現(xiàn)構(gòu)件傾斜,要停止吊裝,放回原來位置,重新調(diào)整以確保構(gòu)件能夠水平起吊。

③組裝:起吊后的構(gòu)件通過塔吊吊到預(yù)定位置附近后,將構(gòu)件緩緩下放,在距離作業(yè)層上方500mm左右的位置停止,安裝人員用手扶預(yù)制剪力墻板,將構(gòu)件水平移動(dòng)到構(gòu)件安裝位置,確認(rèn)地面上的控制線,將構(gòu)件盡量控制在線邊上,平穩(wěn)降落。

④固定、校正：塔吊卸力的同時(shí),需要采用可調(diào)節(jié)斜撐螺桿將將墻板進(jìn)行加固,每一剪力墻構(gòu)件需要兩長兩短共計(jì)4個(gè)斜撐。構(gòu)件就位后,需要進(jìn)行測量確認(rèn),調(diào)整高度、位置、傾斜度。如果高度有問題必須重新起吊,高度確認(rèn)后位置和傾斜可以不用重新起吊就可以進(jìn)行調(diào)整。所有事項(xiàng)檢查完成并符合要求后可進(jìn)行摘勾。

(4)灌漿：嚴(yán)格按照合格證的要求,對(duì)灌漿料進(jìn)行制作,采用專用拌料桶進(jìn)行攪拌灌漿料。先將水全部加入桶中,然后加入一半灌漿料,采用電動(dòng)攪拌機(jī)將料拌勻后,然后添加另外一半灌漿料,然后攪拌4～5min,然后靜置30s,待氣泡基本排出。每次拌制的灌漿料應(yīng)進(jìn)行流動(dòng)度的檢查。灌漿采用機(jī)械壓力注漿法從下口灌漿,灌漿應(yīng)連續(xù)、緩慢、均勻進(jìn)行,直至上部排氣孔排出柱狀漿液后,立即封堵排氣孔,持壓30s以上,再將灌漿孔封閉,保證灌漿料能充分填充密實(shí)(待強(qiáng)度穩(wěn)定后不得超過24h須取出橡皮塞)。

(5)勞動(dòng)力組織。

表5.3.5 勞動(dòng)力組織情況表

6 材料與設(shè)備

6.1 材料

高強(qiáng)度灌漿料、座漿料、鋼筋保護(hù)層墊塊等。

6.2 機(jī)具設(shè)備

工具準(zhǔn)備：塔吊TC7030,吊裝索具,鋼墊片,靠尺,手持式攪拌器一臺(tái),小型水泥灌漿機(jī)一臺(tái),量程為100kg的地秤一臺(tái),用于稱料；量程為10kg電子稱一臺(tái),用于量水；或能精確控制用水量、材料帶刻度且容量合適的量筒(量杯)；溫度計(jì)三支(測量現(xiàn)場氣溫、水溫、料溫)；30L灌漿料攪拌桶一只(嚴(yán)禁用鋁質(zhì)桶)小水桶若干,盛水及運(yùn)送灌漿料；竹劈子若干,供疏導(dǎo)灌漿料用。橡膠塞若干,用于堵塞灌漿孔、溢漿孔；瓦刀等工具若干。

7 質(zhì)量控制

7.1 座漿施工

在剪力墻吊裝前,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)基層進(jìn)行處理,進(jìn)行鑿毛,鑿毛深度大于6mm,鑿毛面積大于接觸面的80%。在預(yù)制剪力墻吊裝前,先對(duì)基層進(jìn)行浮灰清理,確認(rèn)構(gòu)件安裝區(qū)域內(nèi)無高度超過20mm雜物,用水準(zhǔn)儀控制預(yù)制剪力墻和基層20mm灌漿高度。

按照座漿料合格證的要求,對(duì)座漿料進(jìn)行制作(本次進(jìn)場水料比0.13-0.14,我項(xiàng)目部根據(jù)現(xiàn)場的高溫天氣,要求采用的水料比為0.14),制作好的座漿料半個(gè)小時(shí)之內(nèi)必須使用完成。

在剪力墻吊裝前,安排緊貼剪力墻定位線內(nèi)鋪設(shè)20*20mm的座漿料(長度根據(jù)墻長),同時(shí)根據(jù)分倉示意圖在剪力墻根部鋪設(shè)20*20mm的座漿料進(jìn)行分倉,外口與剪力墻面齊平,然后調(diào)平吊裝剪力墻。

7.2 灌漿施工

使用前,專業(yè)電工對(duì)灌漿機(jī)和專用電線等用電設(shè)備進(jìn)行檢查,以保證機(jī)械的用電等安全。

灌漿機(jī)采用專用灌漿機(jī),每次使用前,須對(duì)機(jī)器進(jìn)行試運(yùn)行(啟動(dòng)綠色按鈕檢查),以檢查灌漿管是否通暢等。

待試運(yùn)行正常后,方可進(jìn)行灌漿施工。

嚴(yán)格按照合格證的要求,對(duì)灌漿料進(jìn)行制作(本次水料比0.135),采用專用拌料桶進(jìn)行攪拌灌漿料。先將水全部加入桶中,然后加入一半灌漿料,采用電動(dòng)攪拌機(jī)將料拌勻后,然后添加另外一半灌漿料,然后攪拌4～5min,然后靜置30s,待氣泡基本排出。每次拌制的灌漿料應(yīng)進(jìn)行流動(dòng)度的檢查。

將拌好的灌漿料加入灌漿機(jī)中,然后從灌漿孔進(jìn)行注漿(啟動(dòng)黃色按鈕,慢速注漿),待上部出漿孔出料后進(jìn)行穩(wěn)壓3～5s后即停止注漿,采用專用橡皮塞進(jìn)行封堵注漿孔與出漿孔即可(待強(qiáng)度穩(wěn)定后不得超過24h須取出橡皮塞)。

7.3 灌漿溫度控制措施

灌漿施工時(shí),環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃,當(dāng)連接部位養(yǎng)護(hù)溫度低于5℃時(shí),應(yīng)采取加熱保溫措施。

7.4 灌漿時(shí)間控制措施

灌漿應(yīng)連續(xù)、緩慢、均勻地一次性完成。灌漿料自加水拌合開始應(yīng)在灌漿料使用說明的時(shí)間內(nèi)用完,且不超過30分鐘。控制灌漿料流速在2L/min左右,待有灌漿料從壓力軟管中流出時(shí),插入灌漿孔中,每個(gè)金屬波紋管注漿大約持續(xù)10s。

7.5 灌漿壓力控制措施

灌漿施工前,應(yīng)對(duì)灌漿的孔道、出漿孔、注漿孔進(jìn)行全數(shù)檢查,以確保孔道的通暢。正常工作狀態(tài)下的壓力表的數(shù)字不超過1Mpa。當(dāng)注漿時(shí)壓力表數(shù)字大于1Mpa時(shí),應(yīng)檢查注漿機(jī)或注漿孔道是否堵塞。

7.6 灌漿密實(shí)度控制措施

灌漿的密實(shí)度對(duì)于預(yù)制剪力墻至關(guān)重要,因此對(duì)于剪力墻的密實(shí)度的控制也相當(dāng)重要。在剪力墻灌漿施工中,應(yīng)對(duì)注漿的時(shí)間及出漿孔出料進(jìn)行控制。當(dāng)出漿孔出料成股流出時(shí),然后穩(wěn)壓在3s中,才進(jìn)行停止注漿,以保證灌漿的密實(shí)度。

7.7 灌漿流動(dòng)度控制措施

嚴(yán)格按照要求進(jìn)行流動(dòng)度測量。先將水全部加入桶中,然后加入一半灌漿料,采用電動(dòng)攪拌機(jī)將料拌勻后,然后添加另外一半灌漿料,然后攪拌4～5min,然后靜置30s,待氣泡基本排出。每次拌制的灌漿料應(yīng)進(jìn)行流動(dòng)度的檢查,并進(jìn)行記錄。

8 應(yīng)用實(shí)例

楊莊6號(hào)地塊經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目位于南京市秦淮區(qū),東起紫楊路,西至規(guī)劃道路,南側(cè)為繞城高速,北臨寧蕪鐵路貨線,其中30#、31#樓采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu),建筑面積為40553.37m2,建筑高度為62.2m,其作為在施的裝配式住宅目前為止為江蘇省最大單體面積住宅、預(yù)制率最高的剪力墻結(jié)構(gòu)。工程于2016年6月1日開工,計(jì)劃于2018年7月31日竣工。本工程成功運(yùn)用了集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù),主體結(jié)構(gòu)已全部完成封頂,相關(guān)驗(yàn)收已全部通過。通過集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù)的應(yīng)用,工程施工進(jìn)度加快,PC構(gòu)件觀感好,得到設(shè)計(jì)、監(jiān)理及建設(shè)單位的一致好評(píng)。

集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù),是經(jīng)過項(xiàng)目部多次研討與試驗(yàn)總結(jié)而出的一套完善的新型施工工藝,該技術(shù)的成功運(yùn)用,標(biāo)志著與國內(nèi)同類技術(shù)相比較,我司走在同行業(yè)的最前沿。

9 效益分析

9.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

本工程30、31#樓合計(jì)36層,共計(jì)1512塊預(yù)制剪力墻及216噸高強(qiáng)度灌漿料,本工程預(yù)制剪力墻混凝土量826.92m3,在節(jié)能環(huán)保、加快進(jìn)度、節(jié)約勞動(dòng)力和保證墻體質(zhì)量方面取得了非常大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(1)節(jié)能環(huán)保：預(yù)制構(gòu)件均采用工廠化生產(chǎn)減少現(xiàn)場混凝土澆筑的損耗,大量減少建筑垃圾的產(chǎn)生,垃圾減少量高達(dá)60%,每層節(jié)約人工費(fèi)：300×6=1800元,共計(jì)總節(jié)約1800×36=64800元。有效的減少現(xiàn)場濕作業(yè),大量節(jié)約施工用水、用電,降低噪聲、減少揚(yáng)塵等污染,現(xiàn)場達(dá)到免抹灰的要求,節(jié)省抹灰材料約4萬平方米,節(jié)水1300t,節(jié)約砂漿40000*30=1200000元,節(jié)約水1300*5=6500元,共計(jì)126.5萬元。采用集中約束PC構(gòu)件,可以減少木模板的投入量,原模板使用量10.2萬m2,現(xiàn)模板使用量3.6萬m2,共計(jì)節(jié)約10.2-3.6=6.6萬m2,模板40元/m2,節(jié)約成本6.6*40=264萬,同時(shí)鋁合金模板進(jìn)行回收,回收率85%,極大地節(jié)約了材料。

(2)縮短工期：按常規(guī)支模、現(xiàn)澆混凝土的做法7天/層,裝配式結(jié)構(gòu)吊裝實(shí)際施工時(shí)間為5.5天/層,節(jié)約工期54天,共計(jì)節(jié)約成本36萬。

(3)減少勞動(dòng)力、機(jī)械：集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù)比傳統(tǒng)施工技術(shù)勞動(dòng)力提高15%,促使木工、鋼筋工、瓦工全面節(jié)約勞動(dòng)力,根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與傳統(tǒng)施工工藝相比,勞動(dòng)力縮減高達(dá)15%以上,其中木工：傳統(tǒng)工藝人數(shù)為20人,PC構(gòu)件施工人數(shù)為10人,勞動(dòng)力縮減率達(dá)33.3%；鋼筋工：傳統(tǒng)工藝人數(shù)為16人,PC構(gòu)件施工人數(shù)為12人,勞動(dòng)力縮減率達(dá)25%；瓦工：傳統(tǒng)工人數(shù)為14人,PC構(gòu)件施工人數(shù)為12人,勞動(dòng)力縮減率達(dá)16.7%。節(jié)約勞動(dòng)力成本300*16*18*2=172800元；節(jié)約機(jī)械成本150000元。

9.2 社會(huì)效益分析

自國務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》的文件。發(fā)展裝配式建筑是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措,有利于節(jié)能環(huán)保、提高生產(chǎn)力水平,有利于促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)化深度融合、培育新產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能。發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革,符合創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念,促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),致使PC預(yù)制構(gòu)件全面興起,集中約束PC構(gòu)件施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,該技術(shù)運(yùn)用提高施工了墻體表面平整度,達(dá)到免抹灰外墻標(biāo)準(zhǔn),可直接批膩?zhàn)由贤苛?減少抹灰層,克服墻面抹灰層產(chǎn)生的空鼓、裂縫等質(zhì)量通病。大大縮短了工期,為后續(xù)施工爭取了時(shí)間,同時(shí)在此施工期間還舉行了大型觀摩會(huì),整潔的墻面,優(yōu)美的觀感,贏得了業(yè)主及廣大的群眾的一致好評(píng)。

[1]《建筑施工手冊(cè)》(第五版)編委會(huì).《建筑施工手冊(cè)》(第五版).北京：中國建筑工業(yè)出版社.2013∶586-591.

[2]《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(剪力墻結(jié)構(gòu))》.中國計(jì)劃出版社.2015-03-01.

[3]《裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅施工工藝圖解》.中國計(jì)劃出版社.2016-03-01.