裝配式建筑標準層結構施工的工期優化措施

梁穗婷

廣州機施建設集團有限公司 廣東 廣州 510725

1 研究的目的

根據近年筆者所在單位承接裝配式建筑項目的施工經驗（如廣州恒盛大廈項目），裝配式建筑標準層結構的最快安裝速度為8 d/層，相對傳統現澆式工藝在施工效率上沒有明顯優勢。如何把裝配式施工效率提高至接近傳統現澆工藝并保持穩定[1-3]，是大力發展裝配式建筑需要研究解決的主要問題之一。

2 研究的方法

裝配式標準層的結構安裝工藝流程為：預制構件生產運輸→預制構件堆放→預制柱吊裝→套筒灌漿→預制主梁吊裝→預制次梁支撐系統搭設→預制次梁吊裝→預制疊合板吊裝→梁柱板鋼筋定位綁扎→樓板現澆→下一層施工。

裝配式建筑標準層結構的最快安裝速度為8 d/層，在每個標準層施工周期中，預制柱吊裝（含灌漿）與預制次梁吊裝（含支撐系統搭設）消耗時間占比共約64.6%，針對上述工序，需考慮進行一定的工藝改進，繼而縮短標準層施工周期。

3 研究過程

3.1 柱鋼筋定位優化

傳統預制柱鋼筋定位裝置（如“蠟燭臺”定位裝置，圖1）等都存在著一定的缺陷，即定位的方式皆為平面定點，鋼筋頂端的位置沒有進行固定，故在下層柱的吊裝前，柱頭鋼筋位置均出現了不同程度的偏差，施工現場需對柱頭鋼筋進行二次調整。優化思路的方向為設計一種可以同時固定鋼筋上下位置的立體式鋼筋定位裝置，下面通過傳統“蠟燭臺”的方式進行固定，上面采用木板或鋼板進行固定，中間采用塑料筒增加體系穩定性與支撐強度。按此思路，施工現場加工制作出新型立體式鋼筋固定裝置（圖2）。經實踐，新裝置只需要不到2 h即可以完成全部的柱鋼筋的定位，并且該裝置的定位時間為在上一層樓板澆筑前，與其他的工序相互重合，能把該項工作轉化為非關鍵工作，大量縮短了整個吊裝時間。

圖1 傳統“蠟燭臺”式鋼筋定位裝置

圖2 立體式鋼筋固定裝置

3.2 柱頭箍筋補筋方式優化

柱頭箍筋補筋原一般采用現場綁扎方式，且箍筋多為四、五肢箍等的多肢箍，需要耗費較多人力與時間成本。因此考慮采用預制框架柱一筆箍技術來優化柱頭箍筋補筋處理，即利用一根鋼筋為原料，根據圖紙確定好每一彎折段的長度及彎折角度，再把這些參數輸入數控彎箍機中，通過連續彎折，最終生成一筆式箍筋（一筆箍）。

一筆箍纏繞原則如下：保持最外層箍筋的整體性，以確保外箍的約束性；箍筋肢數應符合設計要求；路徑最短，減少重疊，以節省材料。一般而言，由內箍開始繞制，依據事先設定角度、長度及彎折次數，通過連續彎折，直至外層箍筋完整，并滿足肢數要求（圖3、圖4）。

圖3 一筆箍纏繞示意

圖4 一筆箍成品示意

在同等壓力條件下，與傳統的箍筋相比較，一筆箍鋼筋籠的圍束強度更高，生產過程中更加節省材料，投入的人力也更加少，且能把現場制作加工轉變為加工廠預制，提高生產效率。傳統的箍筋制作在裝配式建筑中較為麻煩，箍筋的四周皆有從梁伸出來的鋼筋擋著，但是一筆箍技術則有效地解決了這個問題，不僅減少了人力的投入以及材料的使用量，而且大幅度地減少了施工的成本。

3.3 預制柱節點灌漿優化

對于預制柱安裝節點，國內目前采用的灌漿工藝一般有2種：一種是單筒灌漿施工工藝，其整體灌漿時間較長，并且易發生遺漏灌漿的情況；另一種是組合式灌漿套筒施工工藝，相對于單筒灌漿施工工藝，其灌漿質量更好，并且不會發生遺漏灌漿的情況。為保證工序施工周期及灌漿質量，有必要選用組合式灌漿套筒施工工藝，并通過現場實踐進行一定的優化。

組合式灌漿套筒施工工藝主要是利用柱底與樓板面人工形成的空腔，使得柱內的所有灌漿套筒貫通連接成一個整體，柱四周利用坐漿料或者木模板進行封堵，然后進行注漿。同時為了提高灌漿質量，在柱底中心處增加排氣孔。注漿過程中，當其他各套筒注漿口及出漿口有條形狀砂漿流出時，及時使用橡膠塞止漿。當某個套筒出漿口未能正常出漿時，將注漿管對準該套筒注漿口，繼續注入砂漿，直至每個套筒均順利出漿，且排氣孔也順利出漿時，方可確認各個套筒均已注漿完成（圖5～圖8）。

圖5 柱底排氣孔

圖6 坐漿料封模

圖7 出漿口塞橡膠塞

圖8 排氣孔順利出漿

3.4 預制次梁安裝方式優化

對于預制次梁安裝，目前采用的傳統方式主要有2種：一種是在主梁上設置牛腿（圖9），此方式可以減少次梁下搭設支撐的時間，但是需要花費大量時間和成本在牛腿的預制上，并且預制牛腿對主梁的運輸產生較大的影響，需要花費較多的時間在運輸上。另外，預制了牛腿的主梁由于其不平衡性使得吊裝較為復雜，大大增加了單一預制主梁的吊裝時間。另一種是在主梁上設置后澆段（圖10），但是此方法需要增加搭設次梁支撐架以及定位的時間。上述2種施工工藝都存在著施工工序多、工序復雜、占用時間長等缺點。

圖9 主梁設置牛腿

圖10 主梁設置后澆段

因此，當次梁不直接承受動力荷載且跨度不大于9 m時，可考慮國外已使用得較為成熟的鋼企口式預制疊合梁連接形式（圖11～圖14）。

圖11 鋼企口接頭示意

鋼企口兩側應對稱布置抗剪栓釘，鋼板厚度不應小于栓釘直徑的0.6倍；預制主梁與鋼企口連接處應設置預埋件；次梁端部1.5倍梁高范圍內，箍筋間距不應大于100 mm。

圖12 鋼企口示意

圖13 鋼企口式預制疊合梁建模示意

為滿足正常使用要求并保證穩定，鋼企口接頭還應加強以下方面的控制：

1）鋼企口接頭、截面應能承受施工及使用階段荷載。

2）凹槽內灌漿料未達到設計強度前，應保證鋼企口外挑部分的穩定性。

3）栓釘的抗剪強度應能滿足要求。

4）鋼企口擱置處的局部受壓承載力應能滿足要求。

鋼企口式預制疊合梁施工工藝在吊裝方面有著明顯的優勢，與傳統的施工工藝相比較，可以大幅度地縮減次梁的吊裝時間。與預留現澆段和設置牛腿的施工工藝相比較，鋼企口式預制疊合梁施工工藝可以減少次梁支撐搭設或牛腿現澆約1 d的時間，并且吊裝定位時間也明顯地減少，可有效保證工序實施周期。

4 成效

通過對上述主要工序進行優化后，在部分在建裝配式項目中進行試點，以驗證其可行性及成效。經約1 000 m2建筑面積的裝配式標準層施工實際應用，優化工藝與傳統工藝的對比情況如表1所示。

表1 優化工藝與傳統工藝的對比情況

通過統計分析，優化后的裝配式標準層施工周期能壓縮2 d以上，并且除直觀上的工期效益外，還能縮短機械租賃周期、降低人工工耗等間接成本。

5 結語

本文對裝配式建筑標準層施工的主要工序步驟進行了精準優化，得出以下結論：

1）對現有的鋼筋定位裝置進行改造后，使用新型立體式鋼筋定位裝置可以有效縮短柱鋼筋的定位時間。

2）預制框架柱采用一筆箍補筋方式能在減少鋼筋損耗的同時，一定程度上縮減柱頭鋼筋補筋時間。

3）通過較少擾動式的優化，如增加透氣孔等措施，使用組合灌漿套筒方式實施單筒灌漿，在有效保證施工質量的同時縮短了灌漿時長。

4）在預制廠區構件設計與生產時，直接采用經濟性良好的鋼企口式預制疊合梁生產工藝，明顯壓縮了次梁支撐搭設等配套施工時間；在基本保持原有經濟性的基礎上，能顯著地縮減標準層的施工周期，同時在一定程度上提高施工質量。

在裝配式建筑重要性、使用率逐步提升的現階段，不斷優化裝配式施工的各主要工序，并熟練應用到實際施工過程中，是我們需要持續研究的方向。