某裝配式辦公樓預制柱施工技術

張黨生

(福建省瀧澄建設集團有限公司 福建漳州 363100)

0 引言

裝配式建筑的發展是一種對傳統建造方式的重大變革，其有利于節約資源與能源減少施工過程中產生的污染縮短施工工期提升生產效率和施工質量。近年來，裝配式建筑在我國進入發展的快車道。2016年住房和城鄉建設部發布的國家標準《裝配式混凝土建筑技術標準》GB/T 51231-2016于2016年6月1日開始實施，拉開了我國裝配式建筑發展的大幕。2017年住房和城鄉建設部印發了《十三五裝配式建筑行動方案》的通知，旨在全面推進我國裝配式建筑的發展。然而，由于還處于裝配式建筑發展初期，實際工程施工中還存在各種施工質量問題。其中，預制柱作為混凝土結構體系主要的豎向受力構件，是施工質量的重點控制對象。

王義強等[1]通過分析預制柱安裝過程中梁柱節點產生的質量缺陷，提出梁柱節點模板安裝前應檢查其斷面尺寸垂直度，應將模板縫隙填塞嚴密防止側板吊腳。并制定適合預制柱安裝的施工工藝技術措施，保證順利施工。王劍等[2]通過分析預制裝配式混凝土結構的施工特點并結合實際工程，探討了預制裝配式混凝土結構構件的施工要點與難點。提出通過設置防護墊子紅外線水平儀等輔助措施，確保預制柱處于完好的垂直狀態后再進行固定安裝。王慶林等[3]通過分析混凝土預制構件安裝過程中的施工問題，提出采用高流動性細石混凝土現場澆筑，并引進墊鋼板施工措施及基礎杯口一側下料技術，確保預制柱底混凝土澆筑的密實性。

上述文獻對裝配式建筑工程施工技術分析比較寬泛，對裝配式建筑關鍵部位施工詳細分析較少。本文以福建省某裝配式辦公建筑為例，通過實踐追蹤整個施工過程，對預制柱安裝的施工技術做詳細分析，為類似裝配式建筑工程預制柱的施工提供參考。

1 預制柱施工工藝及原理

1.1 施工工藝

裝配式建筑與傳統建筑在施工技術上存在著一定差異，裝配式建筑的施工難度在于預制構件的精準安裝。尤其是預制柱尺寸普遍較大，給吊裝工作帶來較大困難，在吊裝操作過程中稍有不慎就可能發生質量問題。為此必須從人員材料機械操作等方面進行科學合理的安排和組織。同時制定具體并切實可行的吊裝方案操作流程及安全質量標準，確保預制柱吊裝的安全順利進行。同時做好吊裝前的技術交底工作，使每個參與吊裝人員明白執行的規范標準和要求。

1.2 基本原理

在裝配式混凝土預制柱的安裝中，先將預制柱初步吊裝就位并通過輔助措施保證其垂直度。再采用改進的全灌漿口順序灌漿工藝，選取一對灌出漿口作為工作口，其余洞口采用橡膠塞臨時封堵。待工作出漿口流出連續柱狀漿液后，按順序切換成下一對工作口，重復作業至下層柱預留插筋和上層柱預留套筒緊密結合成整體，最后分別在綁扎柱節點鋼筋后和柱節點混凝土澆筑完成后，采用特制定位鋼板對柱預留插筋的位置進行二次定位，確保預留插筋位置準確。預制柱套筒灌漿連接如圖1所示。

注：1-上層柱；2-下層柱；3-套筒大樣；4-連接套筒；5-鋼筋；6-出漿口；7-灌漿口；8-接頭灌漿料；9-封縫灌漿料；10-預留插筋圖1 預制柱套筒灌漿連接

2 工程概況

工程位于福建省漳州市龍海，為企業自用辦公綜合樓，地上7層，無地下室，底層為展廳和接待室，底層平面圖如圖2所示，二層為配套用房和會議室，三至七層為辦公用房，總建筑面積為5747.47m2，標準層平面圖如圖3所示；建筑平面規則，X向(縱向)長度46.20m，Y向(橫向)長度寬16.20m；建筑總高度為23.75m，其中底層3.50m，其余各層為3.30m，建筑Y向剖面如圖4所示。

圖2 底層平面圖

圖3 標準層平面圖

圖4 建筑剖面圖

結構底層及基礎部分為現澆混凝土框架結構，二至七層采用預制裝配式鋼筋混凝土框架，橫向兩跨縱向七跨，主要柱網尺寸為9.00m×6.60m+7.20m×6.60m；墻體：內填充墻為加氣混凝土砌塊，外墻為異型預制裝配式外掛墻板；抗震設防烈度為7度(0.15g)，特征周期0.45s，場地Ⅱ類，基本風壓0.80kN/m2。

該工程預制混凝土構件的范圍為二層樓面以上至屋面層，預制構件包括：疊合梁疊合板外掛板柱和樓梯，外掛板直接在工廠預制，運至現場吊裝及安裝，二至七層施工期間從2017年3月開始至2017年8月結束。該工程預制混凝土柱子的范圍為二層至七層(屋面層)，每層的角柱邊柱中柱共有24根。二層至四層柱子主要截面尺寸為600mm×600mm(角柱邊柱)700mm×700mm(中柱)，五層至七層的柱子主要截面尺寸為600mm×600mm。

3 安裝要點

預制柱施工常見問題主要為安裝尺寸偏差及灌漿質量問題。①安裝尺寸偏差包括實際平面位置與設計平面位置偏差及垂直度不符合要求等，其主要原因包括放樣偏差預制柱尺寸偏差，施工人員配合不當等。②灌漿質量問題主要包括灌漿材料強度流動度等特性不滿足要求套筒灌漿不飽滿及柱底漏漿等。

預制裝配式混凝土結構中預制柱的預留插筋長度僅為8D(D為鋼筋直徑)+20mm。鋼筋套筒內壁邊比其寬3mm以內，預留鋼筋偏差大，超出套筒內壁時直接造成豎向構件無法吊裝，吊裝就位將出現無法施工的問題。預留插筋的定位偏差在套筒內，但是超出了允許偏差3mm時，即使預制構件能夠勉強吊裝，也將會導致柱子垂直度產生較大的誤差，鋼筋連接套筒灌漿質量難以達到要求，由此可見預制柱預留插筋定位準確的重要性。為此，分析總結安裝要點如下。

3.1 工藝流程及施工準備

工藝流程為：施工準備→柱吊裝→柱校準定位→灌漿→柱節點插筋定位→柱節點插筋二次定位。

熟悉經審查合格的施工圖及構件安裝做法。核對預制柱進場型號尺寸外觀質量預埋件位置和尺寸吊環的規格和位置及構件數量，如表1～表2所示。其中準備工作包括：

(1)預制柱主筋套筒質量檢查套筒內部清理構件編號和吊點確認。

(2)預制柱角鋼包邊平整度檢查柱長度檢查。預制柱上下連接處角鋼包邊如圖5所示。

(3)預制柱預留插筋預留長度的檢查(不小于柱內鋼筋套筒長度)。

(4)準備吊裝前所需設備(斜撐及固定鐵件經緯儀等)。

(5)確認預制柱吊裝順序，檢查灌漿料質量及準備施工工具。

(6)預制柱連接處混凝土面清理。

(7)放樣出柱邊線。

圖5 預制柱上下連接處角鋼包邊

項目允許偏差/錨板中心線位置5錨板與混凝土平面高差0,-5螺栓中心線位置2螺栓外露長度+10,-5套筒螺母中心線位置2套筒螺母與混凝土面平面高差0,-5預留插筋中心線位置3預留插筋外露長度±5

表2 預制柱尺寸允許偏差

3.2 預制柱吊裝

(1)預制柱吊裝機械利用現場的塔吊。吊點為柱內預埋吊鉤(環)，并應根據柱重量采取不同尺寸的吊鉤。

(2)必須在預制柱裝卸前檢查施工環境。吊索應完好，捆綁應牢固，柱與其他物件不得接觸連接。

(3)預制柱在吊裝時應嚴格按起吊點起吊，起吊時吊索應等長，嚴禁偏心起吊。在吊裝過程中禁止柱出現大幅度晃動。

(4)預制柱在吊裝時應控制好尾端溜繩，防止因晃動造成柱邊緣磕碰破損。

(5)預制柱吊裝時先將柱吊離地面500mm左右，對中后再緩慢升鉤。移動到安裝位置上方約500mm處之后，拉溜繩旋轉柱到正確方位。

(6)利用高精度的鏡子觀察預留插筋與柱內套筒位置，調整柱至預留插筋與預留套筒逐根對應，全部準確插入套筒后，柱緩慢下降，由安裝人員根據輔助定位線輕推柱初步定位。

3.3 預制柱校準定位

(1)在軸線上架設經緯儀，并控制經緯儀與預制柱的距離。保證經緯儀視線面與觀測面相互垂直，以防止因測點偏差而產生測量偏差，盡量避免因遮擋而影響觀測。

(2)吊裝順序應安排合理，首先吊裝施工困難的預制柱，再吊裝施工容易的預制柱。

(3)架設兩臺經緯儀來校準預制柱邊緣與定位控制線位置，并通過在柱下方放置鋼墊片來調整柱垂直度。

(4)將斜撐桿與預制柱穩固連接(斜撐應相互垂直)，如圖6所示。

(5)預制柱安裝調節完畢后，須進行復核和驗收。驗收通過后，方可進行柱底角鋼焊接固定操作。

圖6 預制柱校準定位

3.4 預制柱底灌漿

(1)漿液水料比應嚴格按照設計配制，先放置70%的漿料進行攪拌，約1min～2min后，再將余料加入，攪拌至漿料徹底均勻。靜止2min～3min待氣泡自然排出。灌漿料須在30min內使用。

(2)選取一對灌出漿口作為工作口，其余洞口采用橡膠塞封堵，并將上下層柱之間的接縫用透明塑料板密封。

(3) 通過螺桿式灌漿泵將灌漿料從工作灌漿口注入，待工作出漿口連續流出圓柱狀漿液時，封堵這一對工作口。

(4)依次選取下一對灌出漿口作為工作口重復以上步驟，并保持灌漿套筒內壓強，以確保灌漿套筒內灌漿料密實。

(5)直至所有鋼套筒透明封板中漿料飽滿且漿料無氣泡時停止灌漿，如圖7所示。

圖7 預制柱套筒灌漿

3.5 預制柱節點插筋定位

綁扎梁柱節點鋼筋后，采用特制定位鋼板及經緯儀對柱預留插筋的位置進行定位調整，防止綁扎梁鋼筋時擾動柱預留插筋而使柱筋偏位。應根據圖紙對中心位置偏差超過3mm的鋼筋進行位置校正，鋼筋校正時應采用1∶6冷彎校正，如圖8所示。

圖8 柱節點鋼筋定位

3.6 預制柱節點插筋二次定位

節點混凝土澆筑完成后，采用經緯儀將預制柱的各個截面控制線準確定位。再次利用定位鋼板對連接鋼筋進行二次定位。確保連接鋼筋位置準確及預制柱漿錨連接的質量。對個別位置偏差較大的鋼筋，應鑿去鋼筋根部混凝土至有效高度后再進行冷彎校正，如圖9所示。

1-定位鋼板；2-預留插筋圖9 定位鋼板二次定位

4 預制柱質量控制和驗收

4.1 預制柱混凝土澆筑質量控制和驗收

制定裝配式結構施工專項施工方案。施工專項方案應結合柱吊裝與支撐體系等進行制定，并考慮裝配式結構施工的特點[4]。

對進場的預制柱須進行全數質量驗收，驗收合格后方可吊裝。

(1)主控項目：檢查柱質量文件標識；插筋和預留孔洞的規格位置和數量等。

(2)一般項目：檢查預制柱外觀質量尺寸允許偏差等。

4.2 預制柱安裝質量控制和驗收

對預制柱的安裝與連接進行質量驗收，主要的內容分為主控項目和一般項目。

(1)主控項目：預制柱垂直度偏差不應大于柱高度的1/500且構件頂部偏移不大于5mm。柱連接應全數檢查，灌漿應飽滿密實,滿足《福建省預制裝配式混凝土結構技術規程》[5]的要求。后澆混凝土外觀質量不應有嚴重缺陷，不應有影響結構性能的尺寸偏差，檢查數量和檢驗方法按現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204-2015)的相關規定。

(2)一般項目：預制柱安裝的尺寸偏差應符合《福建省預制裝配式混凝土結構技術規程》表5.2.3條款的規定，應抽查柱數量的10%，且不少于3件。后澆混凝土外觀質量不應有一般缺陷后澆混凝土拆模后的位置和尺寸偏差應符合現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB 50204-2015)的相關規定。

5 預制柱深化設計分析

裝配式混凝土結構與傳統現澆鋼筋混凝土結構施工不同，裝配式預制柱施工需要設計生產及施工單位之間的相互配合，這樣可以將部分質量問題在施工前予以解決。施工圖深化設計環節需要設計生產及施工單位共同參與；施工安裝環節需要設計及生產單位配合施工單位，制定合理的施工組織方案并對吊裝機械做出了合理的選擇。預制柱施工深化設計主要包括：預制柱位置及數量關系表裝配圖吊裝順序圖等。其中吊裝機械及配套的鋼絲繩及卸扣的選擇根據預制柱的最大重量考慮，并保證吊運過程中鋼絲繩與構件之間的角度按45°考慮，保障施工安全。

6 結論

通過對該工程的施工，現場跟蹤記錄和分析了預制柱安裝施工過程，得到以下4點重要結論。

(1)通過在預制柱上下連接處增加角鋼，可大大減少預制柱連接處混凝土產生缺棱掉角。

(2)改進了全灌漿口順序灌漿工藝，確保預制柱漿錨連接的質量。

(3)通過預制柱節點插筋二次定位，確保預留插筋位置準確。

(4)施工部署階段應進行預制柱施工圖深化設計，根據實際施工現場情況和條件選擇吊裝機具及吊裝方法。