預(yù)制夾心保溫外墻裝配式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

李建輝，王歡歡，黃俊波，候保星*，王許朋

（1.鄭州國投房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，鄭州 450000；2.中國建筑第五工程局有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

裝配式建筑結(jié)合了傳統(tǒng)建筑業(yè)以及制造業(yè)的優(yōu)良做法，并結(jié)合國家可持續(xù)發(fā)展理念的建筑工業(yè)化、信息化深度融合的建筑結(jié)構(gòu)形式。預(yù)制夾心保溫外墻集承重、圍護(hù)、保溫、防水和防火等多功能為一體，內(nèi)葉墻、保溫層及外葉墻一次成型，通過可靠連接件形成整體，整體性好，由于具有現(xiàn)場(chǎng)施工采取拼裝+現(xiàn)澆相結(jié)合的方式，使得標(biāo)準(zhǔn)工期短、利于綠色發(fā)展等特點(diǎn)，在新型建筑行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今新型建筑行業(yè)項(xiàng)目發(fā)展的重點(diǎn)，目前針對(duì)預(yù)制夾心保溫裝配式結(jié)構(gòu)研究方向主要以預(yù)制混凝土夾心保溫墻板連接件受力性能、冷橋現(xiàn)象及構(gòu)件生產(chǎn)工藝等為主，涉及現(xiàn)場(chǎng)施工工藝、施工難點(diǎn)分析的研究相對(duì)較少。因此，開展對(duì)預(yù)制夾心保溫外墻裝配式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究，對(duì)于新型建筑行業(yè)項(xiàng)目的發(fā)展有著積極的實(shí)際意義。

1 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

1.1 前期策劃

1.1.1 場(chǎng)地布置

1）場(chǎng)內(nèi)道路。裝配式建筑場(chǎng)內(nèi)道路分為以下幾個(gè)類別。①直通型：要求道路寬度不小于4.5 m，單車道需設(shè)置會(huì)車點(diǎn)。②閉環(huán)型：雙車道要求道路寬度不小于6.5 m，單車道要求道路寬度不小于4.5 m，單車道需設(shè)置會(huì)車點(diǎn)。③環(huán)型：要求道路寬度不小于4.5 m，單車道需設(shè)置會(huì)車點(diǎn)。④截?cái)嘈停阂蟮缆穼挾炔恍∮?.5 m，需設(shè)置回車場(chǎng)，一般不推薦使用。直角轉(zhuǎn)彎道路寬度大于等于6.5 m，一般不推薦使用，圓角轉(zhuǎn)彎直線段道路寬度大于等于4.5 m、圓弧段道路寬度大于等于6.5 m、轉(zhuǎn)彎內(nèi)徑R≥15 m，為裝配式項(xiàng)目推薦使用，裝配式項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)PC構(gòu)件運(yùn)輸?shù)缆菲碌酪笫┕さ缆菲露刃∮?5°。

2）大門要求。①進(jìn)場(chǎng)通道大門處無坡道時(shí)，施工進(jìn)場(chǎng)大門內(nèi)凈高度H≥6 m。②進(jìn)場(chǎng)通道大門處有坡道時(shí)，施工進(jìn)場(chǎng)大門內(nèi)凈高度H≥6.5 m，道路坡度小于等于15°。③市政道路和場(chǎng)內(nèi)道路均垂直于進(jìn)場(chǎng)大門時(shí)：市政道路最小寬度不小于8 m 時(shí)，大門寬度不小于12 m，場(chǎng)內(nèi)道路寬度不小于8 m；市政道路最小寬度不小于10 m 時(shí)，大門寬度不小于9 m，場(chǎng)內(nèi)道路寬度不小于16 m。

1.1.2 垂直運(yùn)輸設(shè)備布置及選型

垂直運(yùn)輸設(shè)備選擇基本要求及影響因素見表1。

表1 垂直運(yùn)輸設(shè)備選擇基本要求及影響因素

1.1.3 施工方案的選擇

施工體系：鋁模+PC+爬架一體化。

優(yōu)點(diǎn)：有效降低人力物力，響應(yīng)綠色施工理念，更符合工業(yè)化的發(fā)展方向；提高砼質(zhì)量，免抹灰（或薄抹灰），減少后期維修，降低成本；鋁模強(qiáng)度高、精度高，周轉(zhuǎn)次數(shù)高，易于總承包管理。

缺點(diǎn)：增加現(xiàn)場(chǎng)一定的技術(shù)深化難度。

1.2 工藝流程

裝配式施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 裝配式施工工藝流程

1.3 工序施工要點(diǎn)

1）預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)工期進(jìn)度計(jì)劃、預(yù)制構(gòu)件廠排產(chǎn)計(jì)劃、預(yù)制構(gòu)件裝車及運(yùn)輸計(jì)劃三者應(yīng)統(tǒng)一調(diào)配。在現(xiàn)場(chǎng)施工前應(yīng)將預(yù)制構(gòu)件施工需求計(jì)劃及運(yùn)輸相關(guān)事宜協(xié)商好。如構(gòu)件廠構(gòu)件裝車時(shí)間、順序、數(shù)量，吊裝進(jìn)度計(jì)劃、運(yùn)輸時(shí)間、需求計(jì)劃及到貨周期等。

2）豎向墻板安裝。①放線：現(xiàn)場(chǎng)使用激光鉛垂儀投射激光，使首層放線中心位置與施工樓層的接收靶中心點(diǎn)在一條直線，將經(jīng)緯儀架設(shè)至施工樓層，然后放出主控線，復(fù)核控制軸線，使樓層控制線控制到毫級(jí)精度。 然后再根據(jù)樓層控制軸線、施工圖紙尺寸依次放出圖紙中的所有軸線，然后再根據(jù)墻柱圖紙及裝配式平面布置圖放出預(yù)制墻體兩側(cè)邊線和端線、300 mm 控制線等。安裝前，在墻板上的內(nèi)側(cè)彈出1 000 mm 水平安裝線，以便后期安裝時(shí)進(jìn)行水平控制。②鑿毛、清理：根據(jù)墻兩側(cè)邊線、端線及控制線所確定位置，對(duì)預(yù)制構(gòu)件計(jì)劃吊裝位置處樓板進(jìn)行鑿毛，并清理干凈。③墊片找平：根據(jù)墻板線和墊塊定位圖，在墻板線內(nèi)標(biāo)注出墊塊位置，外墻板墊塊放置在軸線上面，100 mm 厚隔墻板放置在墻板下縫中放置。4 m 以下墻板放置2 組墊塊，4~6 m 墻板放置3 組墊塊，大于6 m 放置4 組墊塊。每組墊塊組合按最小墊塊個(gè)數(shù)組合，放置時(shí)避開墻板下水電預(yù)留孔洞位置。例如采用水準(zhǔn)儀或紅外線以樓層1 m 標(biāo)高線控制墊片高度，墊片高度作為預(yù)制墻體吊裝時(shí)的控制高度。④轉(zhuǎn)換層鋼筋校正：構(gòu)件吊裝前，對(duì)鋼筋位置、長(zhǎng)度、間距進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收，確保構(gòu)件安裝準(zhǔn)確。使用定位框檢查豎向連接鋼筋是否偏位（鋼筋位置偏差不得大于±3 mm，長(zhǎng)度偏差在0~15 mm），針對(duì)偏位鋼筋用鋼筋扳手進(jìn)行校正，要求鋼筋表面干凈，無嚴(yán)重銹蝕，無粘貼物；并填寫檢查記錄表，便于后續(xù)預(yù)制墻體精確安裝。⑤檢查構(gòu)件連接面：構(gòu)件水平接縫基礎(chǔ)面干凈，不得有浮灰、粘貼物、木屑及油污等雜物且沒有活動(dòng)的混凝土碎石和石子；保證構(gòu)件接縫嚴(yán)密、不漏漿；高溫干燥季節(jié)應(yīng)對(duì)構(gòu)件表面做潤(rùn)濕處理，保證構(gòu)件表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)且無明顯積水。清理樓層面，根據(jù)樓層控制軸線，在施工樓層上根據(jù)墻柱圖紙及裝配式平面布置圖放出預(yù)制墻體兩側(cè)邊線和端線、300 mm 控制線。現(xiàn)場(chǎng)通過標(biāo)記300 mm 控制線來便于現(xiàn)場(chǎng)吊裝人員施工以及墻體控制。⑥墻體安裝精度調(diào)節(jié)：墻體的標(biāo)高調(diào)整根據(jù)1m 控制線在墻體吊裝就位時(shí)完成，主要通過墻體底部墊片厚度調(diào)整進(jìn)行控制。墻體的位置和垂直度通過上下兩道斜支撐調(diào)整。斜支撐的可調(diào)伸長(zhǎng)度一般為±100 mm。調(diào)節(jié)時(shí)，利用短斜支撐及撬棒根據(jù)墻體邊線、端線及300 mm 控制線進(jìn)行精確定位。將水平位置偏差精確度控制2 mm 以內(nèi)，在施工樓層左右側(cè)利用紅外線、撬棒及調(diào)節(jié)墊片厚度進(jìn)行施工作業(yè)面內(nèi)精確定位，將偏差精確度控制在2 mm 以內(nèi)。

3）灌漿。灌漿過程中做好影像資料留存，灌漿完成后對(duì)灌漿飽滿度進(jìn)行檢查及記錄。

4）支撐架搭設(shè)。確保標(biāo)高線與預(yù)制墻板安裝標(biāo)高線一致，避免控制線偏差造成模板螺桿洞與PC 預(yù)留螺桿洞位置存在偏差，影響施工進(jìn)度，模板合模前，豎向構(gòu)件粘貼雙面膠作為停檢點(diǎn)，避免流漿、錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

5）疊合板、空調(diào)板安裝。疊合板空調(diào)板吊裝前，根據(jù)裝配式施工圖紙放出1 cm 控制線，在板帶及疊合板四周位置雙面膠粘貼作為停檢點(diǎn)，避免流漿現(xiàn)象。疊合板水平定位及標(biāo)高控制如下。①疊合板平面位置定位的控制：現(xiàn)場(chǎng)吊裝先組織對(duì)靠近PC 外墻側(cè)的疊合板施工，疊合板吊裝前，進(jìn)行水平位置的測(cè)量放線，確定吊裝水平位置。疊合板與豎向構(gòu)件、預(yù)制梁及底部支撐模板相互搭接1 cm。②疊合板板底標(biāo)高控制：由于疊合板是通過鋁模獨(dú)立支撐或者盤扣鋼管架進(jìn)行受力支撐的，疊合板底部標(biāo)高通過調(diào)節(jié)架體標(biāo)高控制。調(diào)節(jié)架體標(biāo)高時(shí)，根據(jù)預(yù)制豎向構(gòu)件控制標(biāo)高線調(diào)節(jié)獨(dú)立支撐，使結(jié)構(gòu)施工控制線在一個(gè)標(biāo)高，避免標(biāo)高控制線倒轉(zhuǎn)過程出現(xiàn)標(biāo)高誤差，影響后續(xù)主體施工進(jìn)度。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)工期模型

通過鄭州某項(xiàng)目施工，總結(jié)出標(biāo)準(zhǔn)層“6 天進(jìn)度模型”，如圖2 所示。

圖2 6 天進(jìn)度模型

1.5 技術(shù)難點(diǎn)分析

難點(diǎn)一：多個(gè)PC 構(gòu)件現(xiàn)澆連接處施工吊裝難度大，吊裝過程中存在鋼筋打架現(xiàn)象。

解決措施：利用BIM 進(jìn)行三維建模，模擬吊裝順序，及時(shí)優(yōu)化，例如本文載體項(xiàng)目，存在碰撞現(xiàn)象，優(yōu)先吊裝YGQ9 構(gòu)件，將YGQ10 構(gòu)件梁筋以直螺紋套筒連接方式進(jìn)行后期擰入，避免鋼筋打架問題。

難點(diǎn)二：施工過程中容易產(chǎn)生空間斜撐碰撞。裝配式建筑與鋁模各自擁有一套獨(dú)立的斜撐體系，因施工層上操作空間有限，裝配式建筑墻板的斜撐與鋁模的斜撐空間往往會(huì)產(chǎn)生出現(xiàn)干涉碰撞的情況，彼此之間會(huì)相互限制。另外，在裝配式建筑構(gòu)件與鋁模交接的位置缺少鋁模斜撐安置空間，施工人員在操作過程中也容易出現(xiàn)缺漏個(gè)別鋁模斜撐的現(xiàn)象，尤其是在轉(zhuǎn)角或斜撐密集區(qū)域，很容易導(dǎo)致爆模、漏漿的問題。

解決措施：由于兩者的支撐體系存在沖突，深化時(shí)將兩者相互整合。設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)C 和鋁模的斜撐位置設(shè)計(jì)在同一處地方，通過PC 預(yù)埋螺栓孔與鋁模開孔連接，鋁模增設(shè)豎向背楞，與PC 的斜撐完美組合成斜支撐加固件，避免了碰撞，節(jié)省了空間，方便了施工。

難點(diǎn)三：施工過程中鋁模與PC 構(gòu)件無法緊密結(jié)合。吊裝預(yù)制構(gòu)件偏位，鋁模安裝體系未調(diào)平，預(yù)制構(gòu)件和鋁模板的加工尺寸公差過大，平整度不夠，都容易造成裝配式建筑構(gòu)件與鋁模一體化安裝時(shí)出現(xiàn)偏差，因此尤其是在墻板陰角、平臺(tái)板陰角等尺寸偏差較大的部位，導(dǎo)致兩者無法緊密結(jié)合，容易縫隙過大出現(xiàn)漏漿，影響結(jié)構(gòu)的垂直平整度。

解決措施：吊裝前，施工樓面先平整化處理，放線定位，標(biāo)注標(biāo)高線，提前預(yù)埋連接件和接駁鋼筋，縫隙槽口處需進(jìn)行貼膠條處理。吊裝后需根據(jù)放線，標(biāo)高調(diào)整位置，對(duì)預(yù)制構(gòu)件XYZ 三軸位置和垂直度進(jìn)行校正，調(diào)節(jié)完后加裝斜支撐和下腳固定角碼。檢查鋼筋節(jié)點(diǎn)綁扎的問題，不合格的鋼筋錨固需及時(shí)上報(bào)處理并整改，針對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸采用3~5 mm 負(fù)偏差設(shè)計(jì)，防止鋁模板頂死無法進(jìn)行安裝。

難點(diǎn)四：混凝土澆筑時(shí)，外墻側(cè)壓力大，易造成預(yù)制夾心保溫外墻外頁變形，輕則影響結(jié)構(gòu)外墻裝飾效果，重則引起質(zhì)量事故。

解決措施：①加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收，及時(shí)規(guī)避進(jìn)場(chǎng)缺陷。②增設(shè)鋼絲網(wǎng)，并采取分段澆筑，降低外墻夾心板側(cè)壓力。③外頁板增加預(yù)埋螺母，以便外頁板與內(nèi)墻模板加固體系連成一個(gè)整體。

難點(diǎn)五：裝配式建筑在轉(zhuǎn)換層位置以下結(jié)構(gòu)是現(xiàn)澆混凝土，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是預(yù)制構(gòu)件。在現(xiàn)澆與預(yù)制轉(zhuǎn)換的樓層，即首層裝配結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層下部現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中預(yù)留插筋的定位準(zhǔn)確性對(duì)上部預(yù)制構(gòu)件吊裝施工質(zhì)量、進(jìn)度的影響起著質(zhì)量至關(guān)重要的作用。

解決措施：①根據(jù)PC 深化圖插筋節(jié)點(diǎn)大樣先進(jìn)行轉(zhuǎn)換層連接鋼筋精加工，然后根據(jù)圖紙平面位置和控制軸線進(jìn)行連接鋼筋定位預(yù)埋，預(yù)埋應(yīng)做到定位準(zhǔn)確、加工精良、無彎折、無毛刺及長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求。注意預(yù)埋鋼筋規(guī)格、外漏及錨固尺寸、定位尺寸。②梁鋼筋骨架綁扎時(shí)，根據(jù)PC 深化圖插筋平面圖在鋼筋骨架進(jìn)行連接鋼筋的初步定位，鋼筋綁扎完成后應(yīng)對(duì)連接鋼筋的垂直度進(jìn)行修正處理。鋼筋骨架驗(yàn)收時(shí)，一方面按照施工結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行鋼筋間距、數(shù)量、錨固長(zhǎng)度的驗(yàn)收；另一方面對(duì)連接鋼筋的直徑、鋼筋級(jí)別、預(yù)埋位置和外甩長(zhǎng)度進(jìn)行檢查。

難點(diǎn)六：K 板在較大上翻梁及山墻部位存在爬架附墻與鋁模板的碰撞。

解決措施：較大上翻梁部位K 板需在爬架附墻處斷開，山墻位置支座附墻移至K 板以下。

難點(diǎn)七：板面露筋。

解決措施：疊合板構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)，將桁架筋采取負(fù)3~5 mm 偏差，滿足規(guī)范要求，避免露筋現(xiàn)象。

難點(diǎn)八：現(xiàn)場(chǎng)鋁模施工過程中存在鋁模螺桿位置與機(jī)電點(diǎn)位位置重合，現(xiàn)場(chǎng)鋁模施工將點(diǎn)位拆除現(xiàn)象。

解決措施：鋁模深化時(shí)，對(duì)拉螺桿位置針對(duì)機(jī)電點(diǎn)位進(jìn)行避讓，避免后期施工中存在碰撞問題。

難點(diǎn)九：爬架導(dǎo)軌離結(jié)構(gòu)外邊緣距離小、無法保證鋁模外墻大模拆除及提升。

解決措施：深化時(shí)將爬架導(dǎo)軌離結(jié)構(gòu)外邊緣至少保證250 mm，宜設(shè)置為300 mm。

1.6 效益分析

1.6.1 經(jīng)濟(jì)效益

大部分構(gòu)件由工廠化生產(chǎn)，采用鋼模定型化生產(chǎn)，只需配備一層構(gòu)件模板即可，同時(shí)鋼模還可以回收利用；現(xiàn)場(chǎng)只有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為現(xiàn)澆混凝土，模板使用量為全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的70%，模板使用量大大降低，單模板一項(xiàng)節(jié)約成本約150 萬元；構(gòu)件工廠化預(yù)制，施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土使用減少約60%，混凝土損耗量同比減少，節(jié)約成本約20 萬元。該施工方法由于施工速度快，縮短了設(shè)備、周轉(zhuǎn)材等使用時(shí)間，降低了施工成本，提高了資金使用周轉(zhuǎn)率，這對(duì)施工投資周轉(zhuǎn)是非常重要的。

1.6.2 工期效益

預(yù)制夾心保溫外墻、預(yù)制飄窗等在預(yù)制廠完成預(yù)制，外墻防水、涂料等施工工序通過爬架或吊籃就可以完成施工，且工序不在關(guān)鍵線路上。以一棟20 層左右的高層建筑而言，通過裝配式施工就可以節(jié)約工期6個(gè)月左右。倘若建筑行業(yè)全面實(shí)行構(gòu)件設(shè)計(jì)與加工，后續(xù)施工速度將會(huì)更快。

1.6.3 社會(huì)效益

裝配式施工技術(shù)便于施工、操作簡(jiǎn)單方便、現(xiàn)場(chǎng)施工周期短，相對(duì)于傳統(tǒng)施工方法在周轉(zhuǎn)材料、人工花費(fèi)上能夠節(jié)約20%~30%；在裝飾裝修方面，工程竣工時(shí)間上能夠縮短1/6~1/4 的時(shí)間，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)能夠基本避免，減少建筑施工垃圾70%，節(jié)約一半的施工用水，噪聲污染也能大大減少，符合國家綠色施工的發(fā)展理念。

1.6.4 安全效益

傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工人員聚集，現(xiàn)場(chǎng)垂直交叉作業(yè)多，在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中容易產(chǎn)生物體打擊、高空墜落等現(xiàn)象。通過將結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制化，作業(yè)場(chǎng)所轉(zhuǎn)移至構(gòu)件工廠，使得潛在危險(xiǎn)源減少，減少事故發(fā)生的頻率與概率。

2 結(jié)束語

本文以鄭州某項(xiàng)目為工程研究背景，通過研究發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)。

1）通過現(xiàn)場(chǎng)控制施工要點(diǎn)、優(yōu)化技術(shù)難點(diǎn)、做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，裝配式標(biāo)準(zhǔn)層施工可以達(dá)到6 天一層的標(biāo)準(zhǔn)工期，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、工期效益。

2）預(yù)制夾心保溫外墻裝配式結(jié)構(gòu)施工具有很好的環(huán)境效益，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重大意義，符合我國生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的理念。