住宅快速建造體系及其應用研究

周寶民

(杭州市錢江新城開發集團有限公司,浙江 杭州 310017)

中國房地產市場至今經歷了三個階段[1]:第一階段是1988年—1998年萌芽期,1988年全國人大對《中華人民共和國憲法》進行修改,明確土地使用權可以依法轉讓,拉開了中國房地產市場發展的大幕;第二階段是1998年—2008年的黃金發展期,1998年國務院發布《關于進一步深化城鎮住房制度改革加快住房建設的通知》,宣布停止住房實物分配、實行住房分配貨幣化,這一政策調整釋放了大量的住房需求,宣告著房地產市場黃金發展期到來的同時,造就了中國房地產行業的10年飛速發展,直至2007年在美國次貸危機引發的全球經濟危機的影響下才逐漸減速;第三階段是2008年至今的調整優化期,這一階段的顯著特點是相關政策的調控性質的小幅波動,房地產市場本身逐漸趨于成熟,行業盈利能力下降趨勢明顯、投資風險性逐漸增加。

應用需求往往對技術發展起著引導性作用。在2008年以來的房地產市場發展趨于成熟、盈利能力下降的大背景下,以碧桂園(碧桂園SSGF)、萬科(萬科9231建造體系)、旭輝(旭輝快建體系)等一批民營房地產開發企業為縮短項目建設周期、加快資金周轉,在傳統穿插施工技術的基礎上,逐步探索并提出了住宅快速建造體系[2-4]。

1 快速建造體系概述

快速建造體系是綜合運用爬架、鋁模/大鋼模、全混凝土外墻/全混凝土井道、輕質內隔墻、免抹灰/薄抹灰、PC預制構件、高精地坪、層間節水系統、沉降后澆帶預封閉技術、井道式施工電梯、XPS混凝土、結構拉縫等施工工藝,在項目開發建設過程中進行合理化布局、精細化管理,進行極限的施工組織穿插(包括豎向穿插、水平穿插),以達到加快施工流水、提升施工效率,進而縮短項目建設周期、提高項目盈利能力的綜合性建造體系。

2 快速建造體系主要施工工藝

2.1 爬架

爬架是在傳統的懸挑式腳手架基礎上發展出來的一種隨著主體結構施工逐層提升的外腳手架體系。爬架一般由架體構架、附著支承系統、升降系統、防墜系統、電氣控制系統、架體防護等部分組成,當前應用較多的爬架有全鋼爬架、半鋼爬架等。

爬架的應用不僅可以大大縮減傳統懸挑式腳手架對二次結構工程、水電安裝工程、室內裝飾工程等的影響,也便于結合控制設備實現智能化升降運行和安全監控。

2.2 鋁模/大鋼模

鋁模/大鋼模是近幾年隨著建筑施工技術的發展逐漸推廣的一種施工工藝(南方鋁模應用范圍更廣、東北地區大鋼模應用更廣),較傳統木模板優勢明顯,主要體現在:1)強度高、質量輕,便于現場施工操作;2)周轉率高,傳統木模板周轉次數一般不超過10次,而鋁模的周轉次數平均可達300次以上[5],遠高于傳統木模板;3)混凝土成型質量好,近年隨著業主對質量要求的提高,針對主體結構的實測實量逐漸普及推廣,而鋁模/大鋼模由于強度高等特點,有助于主體結構實測實量、觀感質量的提升,為此廣受各建設單位、施工單位青睞。

鋁模/大鋼模深化設計及安裝施工過程中應重點關注以下節點的處理:1)門垛、窗邊企口、門窗過梁、強弱電箱預留洞口等處需充分考慮,盡可能確保混凝土一次澆筑成型;2)簡化建筑外立面線條做法,降低鋁模/大鋼模深化設計及安裝施工難度。

2.3 全混凝土外墻/全混凝土井道

全混凝土外墻/全混凝土井道顧名思義,即建筑外圍墻體/井道四周墻體全部由混凝土澆筑而成。全混凝土外墻/全混凝土井道的應用,可以避免施工過程中完成一結構混凝土澆筑后,還需進行二次砌筑墻體的施工,減少了施工工序,極大程度上提高了施工效率。

全混凝土外墻/全混凝土井道雖然優勢明顯,但全混凝土外墻除造價較高外,亦同時會產生自重較大、容易開裂等問題,全混凝土外墻/全混凝土井道除需進行專門的設計驗算外,還需與XPS混凝土(降低混凝土自重)、結構拉縫(降低混凝土開裂風險)等技術結合運用,以彌補全混凝土外墻單獨運用的劣勢。

2.4 輕質內隔墻

輕質內隔墻主要包括高精砌塊、無機復合板、輕質陶粒隔墻板、ALC輕質隔墻板等,江浙區域運用較多的是高精砌塊、ALC輕質隔墻板,從施工便捷性等方面看,ALC輕質隔墻板優于高精砌塊,具有工期短、效率高、施工精度高等優點,不僅可以有效降低開裂等質量風險,同時具有較高的環境友好性。

ALC輕質隔墻板技術應用中應注意以下事宜的處理:1)門頭板寬度大于1 200 mm底下第一孔穿筋混凝土罐實,門邊板第一孔用混凝土罐實;2)墻板與墻板連接、墻板與主體結構連接處必須坐灰并擠出漿為止;3)為降低開裂風險,板縫、板與主體結構間的垂直縫需用100 mm玻璃纖維網格布黏結。

2.5 免抹灰/薄抹灰

免抹灰/薄抹灰技術主要是指通過使用新的模板系統或新的墻體材料,實現墻體飾面基本不抹灰/薄抹灰,便可直接在面層批刮膩子、貼墻紙等面層裝飾施工的施工技術。快速建造體系中由于采用了鋁模、全混凝土外墻、輕質內隔墻、預制PC構件等施工工藝,從而使得快速建造體系中墻體較容易達到免抹灰/薄抹灰的施工要求,從而在降低施工成本的同時,減少施工工序、縮短建設周期。

免抹灰/薄抹灰技術應用過程中,應特別注意一結構、二結構施工質量的管控,同時還需要做好不同材料接縫位置拼接企口的預留。

2.6 PC預制構件

PC預制構件是在國家以節能環保、綠色建筑為出發點,提倡住宅工業化后興起的施工工藝,相比于傳統現澆混凝土需要在工地現場制模、現場澆筑和現場養護,PC預制構件實現了工廠化生產、定型化養護、成品化運輸,具有工期短、污染少、節約資源和勞動力、低碳環保等優點,同時也可以有效地降低空鼓、開裂等問題出現的風險,有效提升建筑的成品質量。按照預制部位不同,常用的PC構件有預制樓梯、預制陽臺板、疊合樓板、PC外墻等,不同項目可根據設計、施工需求結合項目實際情況進行選用。

2.7 高精地坪

高精地坪是在結構板/樓地面澆筑時通過找平、收光、多次打磨等措施,嚴格控制施工面平整度在[0,3]mm范圍內,達到直接進行木地板鋪設的平整度要求的施工工藝。高精地坪較傳統結構板/樓地面澆筑,除需結構板/樓地面找平、收光外,還需在混凝土終凝前用抹光機進行大面機械抹光,之后在結構板/樓地面平整度復查后,再用小型打磨機對爆點、邊角進行精細化打磨。高精地坪不僅可以提升混凝土實測實量和觀感質量,同時在節能驗收允許的前提下,無需進行細石混凝土地坪澆筑,減少施工工序、縮短工期,同時節約施工成本。

2.8 層間截水系統

層間截水系統是樓層所有預留洞口均使用砂漿圍邊表面蓋模板、所有預留管口增加蓋帽的方式,將施工用水和雨水進行封堵、引流,從而實現層間截水效果,同時,層間截水系統與主體工程同步,從而使裝修等分部分項工程能夠快速穿插、同步,極大程度上縮短施工工期。

2.9 沉降后澆帶預封閉技術

沉降后澆帶預封閉技術是采用預制蓋板等方式進行沉降后澆帶預封閉,提前為回填土、室外工程、園林施工等水平穿插施工提供作業面的施工技術[6]。采用沉降后澆帶預封閉技術時,需在后澆帶預封閉時同步預留澆筑鋼管,待主體結構施工完成、沉降穩定后再使用微膨脹混凝土經澆筑鋼管進行后澆帶澆筑。沉降后澆帶預封閉技術為快速建造體系的水平穿插提供了必要條件。沉降后澆帶預封閉節點及效果示意圖見圖1。

2.10 井道式施工電梯

井道式施工電梯(如圖2所示)是在施工階段借用室內電梯井道安裝內置式施工電梯,取代現有施工中常用的外掛式人貨梯的一種施工技術。井道式施工電梯位于電梯井道內,可以減少運距從而提升材料運輸效率;井道式施工電梯無須地庫頂板開洞,有利于地庫頂板防水以及地庫內截水;井道式施工電梯可以簡化原外掛式人貨梯所必需的臨邊維護拆除、施工洞封堵及收口等施工工序;井道式施工電梯可以避免外掛式人貨梯對爬架影響,進而提升外立面施工速度。

3 快速建造體系穿插施工邏輯

3.1 豎向穿插施工

快速建造體系通過采用爬架、層間截水系統等施工工藝,為極限豎向穿插提供了可能,理想化的豎向穿插施工流水如表1所示(以5層半爬架為例)。

表1 極限豎向穿插的施工流水

豎向穿插的施工難點主要體現在:1)施工用水、雨水的封堵、引流工作;2)材料運輸通道保留對穿插施工方案的影響;3)多工種、多專業施工流水的配合。

3.2 水平穿插施工

水平穿插的核心工作內容可具化為地庫先行、市政先行、景觀先行。

地庫是水平穿插與豎向穿插的樞紐,地庫不僅可以為豎向穿插提供材料堆放場地、材料運輸通道,同時也是市政先行、景觀先行的前置工作。做好地庫先行,除沉降后澆帶預封閉技術、人貨梯下地庫等關鍵技術的應用外,還需注意地庫與主體結構同時施工、汽車坡道優先施工等施工管控要點。市政先行應采用BIM技術對地庫管線進行優化及碰撞檢查,同時應將地面臨建以及加工場地優先布置在紅線外且不得占用市政接駁口,盡量減少地庫頂板上管線布置(除雨污水、燃氣外盡量都下地庫),地庫管線根據防火分區流水施工、減少人員使用,提高安裝效率及品質。景觀先行應做到與豎向外立面同步施工,一般在主體結構施工至6層開始地庫頂板回填土施工,回填完成后立即開始市政管網施工,同時開始消防道路基礎和小區圍墻。

水平穿插施工難點主要體現在:1)土方回填與沉降后澆帶澆筑時間上的矛盾;2)傳統后澆帶的支撐形式無法滿足市政景觀先行產生施工荷載問題;3)主體結構施工所需的材料加工、堆放場地與市政景觀先行的施工作業區域的矛盾。

4 快速建造體系應用建議

1)從成本角度看,24層及以上建筑運用快速建造體系較為合理。結合快速建造體系項目的成本分析成果,僅以人力和材料成本進行分析,發現33層的高層住宅在施工至24層時,木模板與鋁模的資金投入基本持平[7];低于24層時,應用木模板的資金投入低于應用鋁模板的資金投入;高于24層時,應用木模板的資金投入高于應用鋁模板的資金投入。由于鋁模技術是快速建造體系中的提升施工效率、確保施工質量的關鍵技術,為此,從成本角度出發,24層及以上的建筑運用快速建造體系較為經濟合理。

2)從設計角度看,標準化程度較高的住宅中應用快速建造體系更為合理。快速建造體系中鋁模/大鋼模、爬架是豎向穿插提效的關鍵施工技術,但鋁模/大鋼模、爬架的應用也間接導致建筑造型(包括內部空間布局)的單一性,建筑造型或內部空間布局的變化必然造成鋁板/大鋼模的調整,從而導致鋁模二次加工調整削弱提效效果,同時造成成本投入的增加,為此,從設計角度看,相比于強調變化的公共建筑,標準化程度較高的住宅中更適于應用快速建造體系。

3)從驗收角度看,中間結構驗收管控尺度更靈活的區域更適合應用快速建造體系。本文第3部分列出的是理想化的豎向穿插施工流水,而在現實的項目開發建設中,項目在主體結構、二次結構施工完成后,抹灰施工/膩子施工前,需質監部門、五方建設主體聯合進行中間結構驗收,鑒于各地質監部門中間結構驗收節奏、尺度均具有差異性,且中間結構驗收對豎向穿插施工的影響較大,為此,從驗收角度看,中間結構驗收節奏、尺度越接近理想狀態(每層一驗或整體甩項、定點抽查),越適合應用快速建造體系。

5 結語

2008年以來,伴隨著房地產行業盈利能力的下降、投資風險性的增加,為縮短項目建設周期、加快資金周轉,在傳統穿插施工技術的基礎上,住宅快速建造體系應運而生。快速建造體系運用爬架、鋁模/大鋼模、全混凝土外墻/全混凝土井道、免抹灰/薄抹灰、層間節水系統、沉降后澆帶預封閉技術等一系列的施工工藝,通過豎向穿插施工、水平穿插施工的極致應用,達到縮短施工周期、實現快速交付的目的。考慮到成本、設計、驗收等多方面制約因素,住宅快速建造體系建議應用于24層及以上高層建筑、標準化程度較高的