裝配式混凝土主體結構設計施工關鍵技術與質量控制

黃佳

（廣東省重工建筑設計院有限公司，廣州 510670）

1 引言

目前，裝配式建筑處于技術發展初期，施工技術還不夠不完善，工程造價對比傳統建筑項目略有提高[1]。本文總結部分裝配式混凝土主體結構的設計和施工關鍵技術以及對應的質量控制措施，旨在為同類裝配式建筑工程項目提供參考建議。

2 裝配式混凝土主體結構設計關鍵技術

2.1 預制豎向構件設計關鍵技術

豎向構件對主體結構的安全性影響至關重要，預制豎向構件設計時著重考慮以下方面。

2.1.1 預制豎向構件拆分設計關鍵技術

預制豎向構件拆分設計應根據相關指導文件的裝配率要求，明確預制豎向構件占比，進而確定其選擇范圍。根據JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》中6.1.8條規定，受力復雜區域、核心筒區域宜采用現澆，設計基于綜合因素考慮，樓梯間附近以及承受拉力的豎向構件均不建議采用預制。

造價方面，預制豎向構件與預制水平構件相比造價普遍較高。因此，進行預制豎向構件拆分設計時，減少拆分制構件的規格和數量，通過“少規格、多組合”的拆分方式提高模數化、標準化比例，減少針對不同類型構件進行深化設計導致工作量增加以及構件模具生產數量增加的情況，降低預制豎向構件的成本。

2.1.2 預制豎向構件深化設計關鍵技術

進行預制柱和預制剪力墻深化設計時，可將縱向配筋等面積置換為大直徑鋼筋[2]，JGJ 1—2014《裝配式混凝土結構技術規程》要求替換鋼筋的直徑宜≥20 mm。該做法可減少灌漿套筒的數量，進而減少灌漿料的用量，在降低建造成本的同時降低施工難度。

2.2 預制水平構件設計關鍵技術

2.2.1 預制水平構件拆分設計關鍵技術

1）基于滿足主體結構指標要求的預制水平構件拆分設計。預制水平構件的拆分范圍受到預制豎向構件的影響。以GB/T 51129—2017《裝配式建筑評價標準》中4.0裝配率計算為例，若政策文件要求項目裝配式等級評價為A級及以上，則預制豎向構件得分最低為20分，水平構件可不采用預制方式，即可滿足評分表中主體結構部分的最低分值要求。若按政策文件要求項目裝配式等級評價為滿足最低50%的裝配率要求，且豎向構件不采用預制時，則預制水平構件的比例需超過80%，才能滿足評分表中主體結構部分的最低分值20分要求。

2）基于滿足生產運輸要求的預制水平構件拆分設計。預制水平構件的選取范圍同樣需考慮標準化和模數化設計，以簡化設計和施工相關工作。預制板拆分設計，尚需考慮道路運輸條件限制，具體需結合當地法律法規相關要求，建議預制疊合板寬度不超過2.7 m，長度不超過6 m。

2.2.2 預制水平構件深化設計關鍵技術

預制水平構件后澆連接節點的鋼筋碰撞檢查是裝配式混凝土建筑設計及施工的重難點之一。鋼筋碰撞會導致構件吊裝不成功、吊裝位置不準確等，嚴重影響施工效率及質量。因此，在裝配式項目圖紙深化設計階段，應利用BIM技術進行構件施工模擬，排除構件吊裝碰撞及構件預留鋼筋碰撞等問題。

3 裝配式混凝土主體結構施工關鍵技術

3.1 預制豎向構件連接施工關鍵技術

裝配式豎向構件主要采用灌漿套筒連接、鋼筋漿錨搭接連接技術。目前在預制剪力墻、預制柱等對主體結構安全性影響較大的預制構件連接中主要采用灌漿套筒連接技術。

3.1.1 技術原理

灌漿套筒連接是將預埋有灌漿套筒的預制構件安裝在指定部位后，將預留鋼筋插入灌漿套筒，灌入高強且微膨脹專用灌漿漿料，灌漿漿料硬化后產生的巨大的握裹力（環形的正應力）將灌漿套筒上下兩端的鋼筋連成一體。

3.1.2 技術特點

灌漿套筒連接技術最早應用于橋梁工程、發電塔工程等領域，在日本已廣泛應用于不同結構類型的裝配式建筑中，建筑高度最高達200多米。經過研究試驗[3]和工程實踐證明,灌漿套筒連接技術的安全性能可滿足目前市場上絕大部分裝配式建筑應用項目的要求。

3.2 預制水平構件連接施工關鍵技術

預制水平構件連接主要采用后澆混凝土連接技術[4]，包括預制板與預制梁的連接，預制梁和預制豎向構件的連接等。

3.2.1 技術原理

后澆混凝土連接技術是在預制構件吊裝完成安裝后，在預制構件搭接連接的部位后澆混凝土封閉連接的施工技術。后澆的混凝土需比預制構件混凝土強度等級高一級。

3.2.2 技術特點

目前，裝配式建筑項目主要采用的后澆混凝土連接技術安全性能較好，符合學界主流認同的等同現澆原理，且該技術對連接部位精度要求較低，適用范圍較大，施工速度較快，符合降低裝配式建筑施工造價的需求。部分裝配式建筑施工連接采用干式工法連接技術，但案例較少，尚有較大驗證空間，如圖1所示。

圖1 后澆混凝土連接

4 裝配式混凝土主體結構施工質量控制

4.1 預制豎向構件施工質量控制

預制豎向構件施工過程中難度最大，技術要求最高，結構安全性能要求最嚴格的環節是灌漿套筒連接施工。灌漿前需確保預制構件的灌漿套筒以及主體結構的豎向構件鋼筋定位相對應，預留鋼筋外露長度需滿足要求。套筒灌漿前需根據項目情況編制專項施工方案，并對施工作業人員進行詳細的施工流程及操作要點交底，保證施工工藝的正確性。

灌漿操作需保證每個灌漿套筒均注滿灌漿料，需在套筒出漿孔流出圓柱狀的灌漿料時，對套筒出漿孔進行封堵，施工全過程需進行影像記錄。

灌漿套筒施工操作完成后，需要對連接部位進行檢測，目前主流的檢測方法有工業CT法、預埋傳感器法、預埋鋼絲拉拔法、便攜X射線法、預成孔檢測法和鉆孔內窺鏡法等[5]。需設計單位及施工單位協商采用1～2種方法檢測成品質量。

4.2 預制水平構件施工質量控制

預制水平構件后澆連接施工，拼接位置由于構件尺寸精度及封模精度不足等原因，易出現拼接不嚴密或漏漿的問題，因此在預制構件生產環節需保證成品質量及尺寸，同時后澆連接節點澆筑前，需檢查模板封堵情況，還需檢查鋼筋碰撞的問題，以保證施工質量。

5 結語

通過總結分析裝配式混凝土主體結構構件拆分及深化設計要點、灌漿套筒連接及后澆混凝土連接施工關鍵技術，有效規避裝配式項目實施過程中可能出現的不可逆轉的質量問題。通過總結相關關鍵技術的質量控制措施，力求提升裝配式建筑施工質量，降低建造造價，同時縮短施工工期，為國家大力發展裝配式建筑事業增磚添瓦，也為同類型的裝配式建筑項目提供參考建議。