裝配式建筑施工技術探析

楊鎰銘，趙容納，葉子凡

（1.齊魯工業(yè)大學，山東 濟南 250300；2.山東理工大學，山東 淄博 255000；3.天津工業(yè)大學，天津 300387）

隨著建筑業(yè)領域的不斷深入發(fā)展，建筑高效，成本降低，綠色環(huán)保等常關注的問題也成為時代發(fā)展的要求。自2015 年起，國家開始密集出臺有關裝配式建筑的標準規(guī)范要求，大力推動裝配式建筑的發(fā)展。且裝配式建筑的施工安全性與建筑設施智能化的要求也在逐步提高，其中電氣管線是實現(xiàn)建筑投入使用的關鍵一環(huán)，在裝配式新模式下，電氣設計與電氣管線敷設施也在不斷與之相適應地發(fā)展。通過各行業(yè)的進一步摸索、完善，裝配式結(jié)構(gòu)會有更加顯著的優(yōu)勢和更大范圍的應用。

1 裝配式建筑在建筑施工中的優(yōu)勢及存在的問題

1.1 裝配式建筑優(yōu)勢

裝配式結(jié)構(gòu)相較來說是一種較為新的技術，它的應用也在不斷擴寬。裝配式建筑施工與傳統(tǒng)的施工技術相比，在廠房車間內(nèi)生產(chǎn)制作，現(xiàn)場安裝，具有較大的靈活性，且實現(xiàn)了工藝和施工技術的多樣性，裝配式的組裝也使建筑結(jié)構(gòu)更加的結(jié)構(gòu)化，按實際所需組裝，同時也降低了成本，在車間制作構(gòu)建時可以更好地保證施工環(huán)境和構(gòu)建的質(zhì)量。在勞動力方面，一方面裝配式建筑在室內(nèi)環(huán)境下工作改善了施工作業(yè)人員的工作環(huán)境；另一方面，室內(nèi)的構(gòu)配件加工過程較現(xiàn)場施工來說更為簡單，所需要的人工勞動力也相對較少，可以節(jié)約人工勞動成本。

此外，現(xiàn)場施工和工廠預制配件生產(chǎn)可同時進行，縮短工期。在構(gòu)配件量產(chǎn)的過程中，可以避免現(xiàn)場施工材料的浪費，提高材料利用率，同時也會降低施工現(xiàn)場隱存的風險，提高施工過程的安全性。與傳統(tǒng)項目相比，裝配式的組裝在密閉的室內(nèi)環(huán)境下施工可以有效降低對環(huán)境帶來的污染和破壞，減少對施工現(xiàn)場環(huán)境的消耗，裝配式建筑水資源和能源消耗可降低30%左右，在施工過程中體現(xiàn)當代綠色環(huán)保的理念，也在行業(yè)發(fā)展過程中加強了環(huán)保意識。[1]裝配式建筑在施工作業(yè)的應用上，工廠化、標準化特征十分顯著，這樣在施工過程的各個環(huán)節(jié)都可以提高施工的效率，有利于在施工過程中實現(xiàn)工業(yè)化管理和現(xiàn)場施工管理的融合。[2]

1.2 裝配式建筑發(fā)展的不足及存在的問題

首先，裝配式建筑施工時在預埋件等方面的構(gòu)件使用量較現(xiàn)場傳統(tǒng)施工的使用量增加，增大了施工量。其次，在進行預留構(gòu)配件位置時會存在一定的尺寸誤差，且拼裝構(gòu)配件時容易出現(xiàn)拼接不牢固，縫隙不均勻，施工不當造成無法準確拼接后進行打磨。再者，裝配式建筑的預留安裝問題會存在一定的風險，對于建筑物的高度和強度要求有一定的限制。[3]裝配式建筑的預留安裝問題會在建筑領域存在一定的風險，對于建筑物的高度和強度要求有一定的限制。尤其是對高層和超高層建筑的施工時，裝配式建筑的運用倍受限制，且成品運輸時難度較大，還對所堆放的環(huán)境條件具有一定的要求，如管理堆放不當易造成構(gòu)配件性能的改變，如氧化等，則部分構(gòu)配件無法滿足正常使用標準要求，易對建筑施工造成一定的安全隱患。

現(xiàn)階段，國內(nèi)的裝配式建筑還在探索發(fā)展中，許多與之配套的相關產(chǎn)業(yè)也會因裝配式建筑預制構(gòu)配件的施工方式轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生對建筑應用中設計與施工工序方法的相應變化。其中建筑中的電氣作為必不可少的關鍵一環(huán)，以裝配式建筑中電氣管線敷設的施工為例，目前電氣工程在裝配式建筑中的施工技術水平和管理能力差異較大，整體的施工方式仍較依附于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的敷設施工方式。裝配式建筑中電氣的設計以及施工圖尤其重要，施工圖深化設計不完善，或是與建筑設計缺乏聯(lián)系性都會影響到建筑的施工，現(xiàn)階段專業(yè)間仍缺乏技術深度融合。[4]裝配式建筑會對電氣管線的設置時預留空洞，對尺寸的把握和施工人員技術要求更加嚴格，若能力不足，容易在安裝構(gòu)配件時出現(xiàn)紕漏而影響建筑的整體質(zhì)量。

2 裝配式建筑技術分析

2.1 預制構(gòu)件設計

在裝配式結(jié)構(gòu)的設計中，往往不設置次梁，這樣可以減少構(gòu)建數(shù)量，降低施工難度。在設計時還要注意裝配式建筑的特點，設計需要提前留好預制構(gòu)配件的位置，尤其是對梁板施工時需要掌握施工中所需要的尺寸，使設計合理合乎規(guī)范，也便于后期安裝構(gòu)配件的契合度。與此同時，對于構(gòu)配件的連接設計也十分重要。構(gòu)配件的鏈接類型決定了它的連接方式。例如雙面疊合板，不需要改變它的受力情況；單向預應力軋制板或預應力空心板，需改為單向傳力。

2.2 構(gòu)件的生產(chǎn)

構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量十分重要，其質(zhì)量決定了建筑施工質(zhì)量，所以必須要保證構(gòu)件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量。生產(chǎn)的工廠車間需要具備生產(chǎn)資質(zhì)，設備和規(guī)模達到生產(chǎn)要求，需要有較為先進的技術和設備實力，同時工廠車間生產(chǎn)人員的專業(yè)技術和能力也需要達到專業(yè)標準。在生產(chǎn)過程中多方面、多角度考慮構(gòu)件模具的性能，如剛度、穩(wěn)定性、連接位置等，確保模具的精確度。在模具檢驗合格后，根據(jù)模具的數(shù)量組織有序下料，縮短加工時間。拋光和微調(diào)是預制件完成后需要進行的步驟，在此過程中要注重接口位置，確保位置的精確性，以便于進行構(gòu)配件的組裝。生產(chǎn)完成后，需要對生產(chǎn)的構(gòu)配件進行細致的檢查，保證構(gòu)配件的合格性，對于合格的產(chǎn)品應附有說明、說明使用的條件和方法。不同規(guī)格的部件應貼上標簽，以便于分發(fā)。

2.3 運輸和儲存

構(gòu)配件加工廠通常會在較為偏遠的地區(qū)，構(gòu)配件加工廠到施工現(xiàn)場的路程中對構(gòu)配件的運輸也需要合理規(guī)劃。根據(jù)最優(yōu)路線進行選擇，選擇運輸車輛及數(shù)量，車輛的大小和承載能力需要滿足構(gòu)配件，盡量在短時間內(nèi)安全運送到施工現(xiàn)場。同時，還應該對加工完成后的構(gòu)配件在運輸前做好防護工作，可以對構(gòu)配件進行軟包或覆蓋等。

在施工現(xiàn)場需要有專門人員進行現(xiàn)場管理，規(guī)劃好運送的構(gòu)配件合理的存放，需要注意存放場地的平整度和穩(wěn)定性，同時對于有特殊環(huán)境要求的構(gòu)配件應該存放到適宜環(huán)境下，以保證質(zhì)量，如對一些有防水防潮等要求的構(gòu)件，在存放場地往往需要設置一定的排水措施，以此保證通風和儲存環(huán)境的干燥性。

2.4 預制構(gòu)件的安裝

構(gòu)件安裝前往往需要先進行構(gòu)件定位，以避免安裝時的位置誤差較大，安裝不平整等施工質(zhì)量問題，因此常需要定位技術的運用。安裝時需要綜合考察實際施工情況及施工要求，再開展安裝工作。安裝預制板時要選擇適用的預設掛板安裝方式方法，板塊的安裝方向和安裝順序需要根據(jù)圖紙的編號和要求進行；施工過程中的安裝要注意施工工序的合理性和規(guī)范性，不同的構(gòu)配件往往需要具有專業(yè)技術的不同工種進行安裝，安裝過程中要注意施工現(xiàn)場各方之間的配合。如吊裝時需使用水泥砂漿進行鋪設，疊合板與作業(yè)層間距要保持在30cm 左右。[5]在安裝過程中，還要嚴格按照安裝方案進行，安裝各部件需要滿足相關要求以保證安裝人員的安全。

2.5 預制構(gòu)件的吊裝

裝配式建筑中，由于先生產(chǎn)構(gòu)配件，預留構(gòu)配件位置，后進行安裝，這增大了吊裝的工作量，也對吊裝的技術、安全保障提高了作業(yè)水平要求。因此，在吊裝中要先明確吊裝施工的流程進度，按要求規(guī)范吊裝，建立健全相應制度，對吊裝位置進行詳細分析，靈活運用塔吊等多種設備設施，輔助預制構(gòu)配件的綜合吊裝作業(yè)。對于側(cè)向剛度差預的預制構(gòu)件，工作人員可應用臨時撐桿的方式對其實施加固。[6]支撐點應設在加強撐桿上，確保構(gòu)配件在吊裝過程中不會受到損壞。在吊裝工序上，起吊前，要控制好吊索的長度，保證吊裝平臺的水平性，施工人員要仔細檢查構(gòu)配件的型號規(guī)格、外觀是否破損等問題，確認無誤后開始吊裝工作。吊裝時要做好定位軸線的標注，以及臨時支座的設置，控制好吊裝機械的速度，保證吊裝的穩(wěn)定性，此外吊裝工作應避免在大風環(huán)境下作業(yè)，保證施工的安全性。

3 裝配式建筑中電氣管線敷設

3.1 電氣管線的敷設

在裝配式建筑中，電氣管線設置安裝時應盡量將電氣管線設置在預留公共空間區(qū)域內(nèi)的吊頂部位，這樣不僅可以有效減少在預制構(gòu)件中電氣管線的分布，還可以在吊頂中進行電氣管線與其他設備管道的合理布局。此外，電氣系統(tǒng)在建筑物中的預留部分都有較為明確的設置要求，且多為集中設置，如垂直的電纜橋架結(jié)構(gòu)及電氣管線在地面預留位置孔中進行明裝。進而以實現(xiàn)電氣管線在裝配式建筑下預制構(gòu)件安裝的標準化。[7]電氣管線的預留及安裝需要嚴格按照國家標準執(zhí)行，符合規(guī)范。

裝配式建筑的在套內(nèi)建筑是預制構(gòu)配件的主要應用部分，在電氣管線設計時可采用電氣配管分離的方式，將電氣配管設置在建筑墻體與內(nèi)裝飾面的縫隙中，可以使得只有少量在疊合樓板現(xiàn)澆層中的照明燈具接線盒需要進行預埋，并且在輕質(zhì)墻體中不用進行預設，可直接敷設，在降低了對敷設精度要求的同時也增加了電氣管線敷設時的靈活性。這種方式在一定程度上緩解了建筑結(jié)構(gòu)與電氣專業(yè)之間設計的協(xié)同需求。[8]但是這樣的施工方式局限于現(xiàn)場對電氣管線進行敷設，無法進行預設，會在一定程度上影響裝配式建筑的標準化和模塊化要求。

3.2 電氣管線施工完善措施

在裝配式建筑中，電氣設備及管線要合理設計，加強電氣施工深化設計圖紙的精確度，與建筑設計圖紙相適應，協(xié)同設計，使電氣管線安裝后安全、合理、美觀。在裝配式建筑的實際施工過程中，要有效規(guī)劃施工組織方案，對各個工序嚴格管控把關。加強對施工人員的技術培訓，提高作業(yè)技術能力，對需要在預制構(gòu)件中預埋的電氣管線及接線盒進行準確定位，為施工人員在電氣管線接駁時預留出合適的操作空間，以保障敷設所需的精度，達到既定的施工要求。

在裝配式建筑中的電氣設計及管線敷設布局，利用BIM 技術可以有效提高裝配的精準程度，使得建筑工程施工管理的質(zhì)量、精度管理和成本管理都可以得到提升。BIM 技術運用在前期的設計，可以分析電氣管線重疊交叉，插座、開關等預埋預留位置、標高位移偏差的問題，并且可以進行深化設計，以獲得精準信息數(shù)據(jù)。通過BIM 技術對建筑的預制構(gòu)配件與電氣管線敷設進行模擬，進行優(yōu)化調(diào)整，從而可以保證電氣管線敷設的精確度，也可通過BIM 技術使裝配式建筑的施工任務更精確、高效。BIM 技術可以在模擬施工的狀態(tài)下，模擬施工失誤現(xiàn)象的發(fā)生，對一些電氣管線設置較集中的部位進行模擬檢查時，尤其是對穿越樓板管線較多且集中的區(qū)域，應明確被檢測模型的精細度、碰撞檢測范圍及規(guī)則，便于提前調(diào)配、提前規(guī)劃。

4 結(jié)語

裝配式建筑作為當前建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，其運用范圍也在不斷擴大。在裝配式建筑中，電氣系統(tǒng)作為其中的重要一環(huán)，其設計與施工都要更加安全、合理、標準化。在不斷完善的過程中，強化裝配式建筑的標準化也需要加強裝配式建筑中各類施工的配合協(xié)調(diào)性，如電氣管線與裝配式建筑的技術適應，以此更快、更好地推動裝配式建筑的進一步發(fā)展。