基于PC構(gòu)件的裝配式建筑施工技術(shù)分析*

張學(xué)文

(中鐵十二局建筑安裝工程有限公司 太原 030024)

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展,新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相繼出現(xiàn)。裝配式建筑作為一種新型技術(shù),憑借其安全性和實(shí)效性,在現(xiàn)階段得以廣泛應(yīng)用。在裝配式建筑施工作業(yè)中,PC構(gòu)件的應(yīng)用可謂是重中之重。一方面,PC構(gòu)件是裝配式建筑的重要組成元素,在整個(gè)施工流程中不可或缺。另一方面,PC 構(gòu)件的施工與安裝,對(duì)技術(shù)人員的要求較高,其具有質(zhì)量性、安全性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)。在實(shí)際的裝配式建筑施工過程中,應(yīng)基于PC構(gòu)件研究相應(yīng)的施工技術(shù)并加以完善,從而實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的健康有序發(fā)展。

1 基于PC構(gòu)件的裝配式建筑特點(diǎn)研究

在現(xiàn)階段的建筑工程中,裝配式建筑較為常見,是當(dāng)前建筑行業(yè)的主要類型之一。其特點(diǎn)較為突出,形式多種多樣,具體包括預(yù)制裝配式和整體裝配式。不同于傳統(tǒng)建筑風(fēng)格和建筑模式的是,裝配式建筑需要提前準(zhǔn)備好構(gòu)件,在施工過程中直接安裝,從而確保整體工程的效率。簡(jiǎn)單來說,基于PC 構(gòu)件的裝配式建筑形式多元,工程效率較高,綠色節(jié)能環(huán)保,成本容易控制。同時(shí),裝配式建筑的整體設(shè)計(jì)方案較為容易確定,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和實(shí)際需要靈活改變。所謂PC構(gòu)件,全稱為混凝土預(yù)制構(gòu)件,是整個(gè)裝配式建筑過程中不可或缺的重要材料。PC構(gòu)件預(yù)先受壓定型,可以有效提高建筑物的整體穩(wěn)定性和抗壓性,減少和避免裂縫情況出現(xiàn),確保內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的安全性。從安裝方向上來看,PC構(gòu)件大致可以分成3類,如表1所示。

表1 PC構(gòu)件類型表

在實(shí)際的工程施工應(yīng)用中,PC構(gòu)件的應(yīng)用類型和安裝位置應(yīng)該根據(jù)工程需要和現(xiàn)場(chǎng)條件確定,準(zhǔn)確發(fā)揮PC構(gòu)件的功能特點(diǎn),進(jìn)而找準(zhǔn)安裝定位,從而提高應(yīng)用效果。

2 基于PC構(gòu)件的裝配式建筑施工要求分析

2.1 從性能的角度分析

從性能的角度來看,裝配式建筑需要的PC 構(gòu)件應(yīng)符合建筑標(biāo)準(zhǔn),確保PC 構(gòu)件結(jié)構(gòu)能夠嵌入到建筑整體之中,與現(xiàn)澆部分實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合,保障建筑整體性能。具體來說,PC 構(gòu)件在建筑施工過程中的性能要求,可以從以下3點(diǎn)進(jìn)行研究,如圖1所示。

圖1 PC構(gòu)件性能要求分析圖

2.2 從設(shè)計(jì)的角度分析

在裝配式建筑施工作業(yè)中,為了確保PC 構(gòu)件和施工技術(shù)的應(yīng)用效果,提高整體建筑的作業(yè)質(zhì)量,從設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行分析研究是很有必要的,其基本要求可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分析。一方面,對(duì)于混凝土預(yù)制構(gòu)件而言,在設(shè)計(jì)過程中所使用的混凝土材料大多為C30式(30 MPa≤fcu<35 MPa)混凝土。這種材料本身具有一定的穩(wěn)定性和耐久性,應(yīng)用該材料制作的PC構(gòu)件,可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定。工廠在實(shí)際生產(chǎn)的過程中應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)方案,合理設(shè)計(jì)PC構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度,其抗壓力強(qiáng)度應(yīng)為混凝土程度的75%。當(dāng)滿足這一設(shè)計(jì)需求后,方可進(jìn)行脫模作業(yè)。出廠時(shí),PC 構(gòu)件中的混凝土養(yǎng)護(hù)周期應(yīng)高于15 d。另一方面,在生產(chǎn)制作PC構(gòu)件的過程中所使用的鋼筋材料應(yīng)確保其強(qiáng)度合格,其強(qiáng)度的保證率應(yīng)≥95%。其中,安裝方向?yàn)樾毕虻腜C構(gòu)件及其框架,應(yīng)達(dá)到國(guó)家所規(guī)定的抗震等級(jí)。安裝方向?yàn)榭v向的構(gòu)件及其框架,應(yīng)重點(diǎn)控制豎立鋼筋的拉性和屈服強(qiáng)度。可拉性與屈服強(qiáng)度的比值應(yīng)≤1.25,在最大拉力的情況下,所用鋼筋的伸長(zhǎng)率應(yīng)≥9%。

3 基于PC構(gòu)件的裝配式建筑施工技術(shù)要點(diǎn)探索

3.1 生產(chǎn)與運(yùn)輸要點(diǎn)

對(duì)于裝配式建筑施工而言,在應(yīng)用PC 構(gòu)件的過程中,生產(chǎn)及運(yùn)輸配件是工程作業(yè)的第一步,同時(shí)也是該工程的基礎(chǔ)性作業(yè)。在生產(chǎn)過程中,設(shè)計(jì)和生產(chǎn)PC構(gòu)件需應(yīng)用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 1-2014裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的模具。針對(duì)需要與現(xiàn)澆混凝土接觸的PC構(gòu)件,在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程時(shí)需要在模具的表面提前涂刷脫模劑。一些有特殊外觀要求,或是規(guī)格要求的PC構(gòu)件,如拼接區(qū)域的PC構(gòu)件,需要用止水條或是止水布進(jìn)行密封。與此同時(shí),在生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)人員應(yīng)嚴(yán)格按照專業(yè)圖紙和施工方案所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。

生產(chǎn)前應(yīng)核對(duì)預(yù)留孔的位置,確保預(yù)留孔滿足需要后方能制作,并且PC構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土的連接面,應(yīng)制作成粗糙面,控制粗糙面的凹凸程度。一般來說,接觸區(qū)域的凹凸程度應(yīng)控制在4 mm 以上。在生產(chǎn)結(jié)束后,需要工程部門或是生產(chǎn)廠家進(jìn)行運(yùn)輸,將PC 構(gòu)件運(yùn)輸?shù)窖b配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)。為保證PC 構(gòu)件應(yīng)用的便利性,在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)劃出專門區(qū)域進(jìn)行堆放,并將吊裝設(shè)備與專門區(qū)域相近的地方。在這過程中,為了避免PC 構(gòu)件出現(xiàn)質(zhì)量問題或是變形問題,具體可以采用吊裝設(shè)備將其吊到特定位置上。

3.2 吊裝要點(diǎn)

吊裝施工是裝配式建筑施工過程中的重要環(huán)節(jié),同時(shí)也是PC構(gòu)件應(yīng)用到工程之中的關(guān)鍵流程。其吊裝的結(jié)果和效果,影響了建筑的整體安全和質(zhì)量。因此,在實(shí)際的作業(yè)過程中,施工人員應(yīng)根據(jù)技術(shù)人員的指導(dǎo)明確吊裝位置、精準(zhǔn)定位,保障混凝土預(yù)制構(gòu)件能夠同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有效銜接、整體拼接。具體來說,其吊裝要點(diǎn)包括以下3個(gè)方面:

(1)在墻板和支架的吊裝過程中,吊裝施工應(yīng)秉承勻速、緩升、緩降的原則,穩(wěn)中求進(jìn)。在正式安裝時(shí),應(yīng)提前查驗(yàn)好PC 構(gòu)件的型號(hào),確保其規(guī)格符合吊裝區(qū)域需要。在實(shí)際吊裝中,應(yīng)采用人工微調(diào)的方式,拼裝PC構(gòu)件。在拼裝完后及時(shí)固定,避免出現(xiàn)構(gòu)件掉落的情況。其主要的結(jié)構(gòu)和位置間距如表2所示。

表2 墻板、支架的吊裝結(jié)構(gòu)和位置間距

(2)技術(shù)人員應(yīng)提前做好技術(shù)交底工作,確保作業(yè)人員能夠按照施工圖紙調(diào)節(jié)PC構(gòu)件的吊裝位置。當(dāng)混凝土預(yù)制構(gòu)件與吊裝位置的間距達(dá)到1.5 m 時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況停止吊裝機(jī)器。施工人員根據(jù)施工圖紙和工程方案,需要調(diào)整構(gòu)件的位置,確保構(gòu)件安裝的準(zhǔn)確性。在調(diào)整過程中,為了確保混凝土預(yù)制構(gòu)件裝配區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效結(jié)合,需將構(gòu)件上的預(yù)留孔匹配嵌入到預(yù)留鋼筋中,作業(yè)人員應(yīng)在安全的前提下達(dá)到指定位置,緩慢移動(dòng)構(gòu)件。當(dāng)與裝配區(qū)域的距離為30 cm 時(shí),借助定位工具進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整后及時(shí)固定。

(3)按照施工圖紙吊裝裝配完P(guān)C 構(gòu)件后,需安裝固定裝置,確保PC 構(gòu)件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)能夠有效連接。在安裝時(shí),若出現(xiàn)構(gòu)件表面破損的情況,應(yīng)及時(shí)展開修復(fù)工作,進(jìn)行修復(fù)處理,確保構(gòu)件合格后再次進(jìn)行吊裝。若遇到PC 構(gòu)件結(jié)構(gòu)破損的情況,應(yīng)重新設(shè)計(jì)組裝方案,驗(yàn)收構(gòu)件質(zhì)量,確保構(gòu)件合格后投入使用,以此保障吊裝的實(shí)際效果。其吊裝的質(zhì)量的具體參數(shù)如表3所示。

表3 基于PC構(gòu)件的裝配式建筑吊裝質(zhì)量參數(shù)

3.3 支撐固定要點(diǎn)

在裝配式建筑施工作業(yè)過程中,當(dāng)?shù)跹b作業(yè)完成后,需及時(shí)支撐固定PC 構(gòu)件。這主要是因?yàn)榈跹b結(jié)束后,裝配式建筑的整體性有待加強(qiáng),穩(wěn)固性偏弱。若不及時(shí)支撐固定,容易出現(xiàn)安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)。因此,為了保障工程的施工質(zhì)量,為了確保后期施工作業(yè)的順利進(jìn)行,應(yīng)在吊裝完成后及時(shí)進(jìn)行支撐固定作業(yè)。一般來說,固定支撐PC 構(gòu)件主要分成斜撐固定和固定角碼兩種方式。技術(shù)人員應(yīng)合理分析現(xiàn)場(chǎng)情況和工程需要,根據(jù)施工要求,制定固定支撐方法,并指導(dǎo)施工人員固定。

在支撐固定開始前,技術(shù)人員應(yīng)做好技術(shù)分析工作,重點(diǎn)針對(duì)工程數(shù)據(jù)情況展開分析,如吊裝精度、拼接高度等。按照實(shí)際情況設(shè)計(jì)完善施工方案,針對(duì)一些特定位置的支撐固定作業(yè),需要采用特定的方法,確保作業(yè)的針對(duì)性。不過應(yīng)該需要注意的是,無論采用哪種支撐固定的方式,都需按照工程需要固定PC 構(gòu)件,從而避免坍塌情況的出現(xiàn)。在施工結(jié)束后,應(yīng)及時(shí)拆除固定裝置,拆除的時(shí)間通常為灌漿結(jié)束后的7 d。

3.4 疊合板安裝要點(diǎn)

疊合板作為一種常見PC 構(gòu)件,在裝配式建筑施工過程中常用。疊合板的安裝極為重要,是基于PC構(gòu)件的裝配式建筑施工的重要技術(shù)要點(diǎn)。疊合板安裝技術(shù)要點(diǎn)應(yīng)根據(jù)其施工流程確定,最重要的就是控制偏差。其流程大致為:準(zhǔn)備工作→放線作業(yè)→安裝支模架→吊裝疊合板→校正→支模→鋪設(shè)水電線管→鋼筋綁扎→混凝土澆筑,其主要安裝偏差如表4所示。

表4 疊合板預(yù)制安裝允許偏差表

在正式的施工過程中,疊合板的安裝應(yīng)具備完整的支撐系統(tǒng)。所謂支撐系統(tǒng),包括三腳架、托座、工字梁、鋼支柱等。這些構(gòu)件組成疊合板的垂直支撐,承受來自梁、板結(jié)構(gòu)的壓力和重量以及施工過程中產(chǎn)生的荷載力。需要注意的是,在疊合板支撐系統(tǒng)中,鋼支柱與橫梁之間的間距,應(yīng)該按照衡量的高度和荷載量進(jìn)行計(jì)算。通常情況下,兩者之間的距離應(yīng)控制在2 m。在支柱施工的過程中,應(yīng)根據(jù)縱向受力點(diǎn),將鋼筋經(jīng)疊合板錨入墻面、支撐梁和后澆混凝土之中,錨的長(zhǎng)度應(yīng)大于鋼筋直徑的五倍,除此之外,疊合板的厚度應(yīng)大于6 cm,后澆混凝土疊合板的厚度應(yīng)大于7 cm。在實(shí)際的施工過程中,若采用的疊合板為空心板,則應(yīng)提前封堵空腔,一些跨度較大的疊合板,可預(yù)制桁架鋼筋。

3.5 后澆部位要點(diǎn)

為了保障裝配式建筑科學(xué)合理地應(yīng)用PC 構(gòu)件,還應(yīng)重視后澆筑部位的施工技術(shù),重點(diǎn)關(guān)注后澆部位施工作業(yè),確保施工人員可以在吊裝固定后開展科學(xué)澆筑。在澆筑開始之前,技術(shù)人員和安全人員應(yīng)提前檢查模板情況,并根據(jù)混凝土材料的整體質(zhì)量,分析澆筑區(qū)域的施工要求,確保質(zhì)量合格后進(jìn)行澆筑工作。

在作業(yè)開始前,還應(yīng)提前做好清潔工作,清理表面污染物和雜質(zhì),修補(bǔ)和封堵一些留有的縫隙。當(dāng)澆筑建筑墻柱底部時(shí),混凝土砂漿的厚度應(yīng)控制在4 cm 左右。在墻柱澆筑完畢后,還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算不同區(qū)域的澆筑厚度。為了減少和避免空洞現(xiàn)象的出現(xiàn),在澆筑過程中要及時(shí)振搗,采用快插慢拔的方式進(jìn)行攪拌,澆筑完成后要開始養(yǎng)護(hù)工作,養(yǎng)護(hù)的時(shí)間控制在14 d左右。在注漿施工時(shí),應(yīng)保證灌漿的通暢性,檢驗(yàn)材料的強(qiáng)度、流動(dòng)性和抗壓性,記錄好流動(dòng)速度降低的時(shí)間。灌漿時(shí),要根據(jù)預(yù)制墻體的實(shí)際情況,提前了解灌漿面積、灌漿料和灌漿時(shí)間。具體可采用分區(qū)灌漿的方式進(jìn)行作業(yè),指導(dǎo)施工人員使用灌漿泵完成灌裝。不過應(yīng)注意的是,在灌漿開始前應(yīng)濕潤(rùn)孔洞,以此避免開裂問題的出現(xiàn)。當(dāng)灌漿時(shí)間過長(zhǎng)時(shí),應(yīng)注意孔洞的堵塞情況,及時(shí)清理,防止堵塞。當(dāng)灌漿工作結(jié)束后,應(yīng)安排專業(yè)的技術(shù)人員檢查注漿口,對(duì)于一些灌漿不合格的孔洞進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)注。

綜上所述,對(duì)于現(xiàn)階段建筑行業(yè)的發(fā)展而言,研究基于PC 構(gòu)件的裝配式建筑施工技術(shù)是很有必要的。基于PC構(gòu)件的裝配式建筑符合當(dāng)前建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需要;基于PC 構(gòu)件的裝配式建筑安全性和穩(wěn)定性更好。因此,在實(shí)際的研究過程中,相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合PC 構(gòu)件和裝配式建筑的特點(diǎn),合理地分析其技術(shù)要求,并在此基礎(chǔ)上探索施工技術(shù)要點(diǎn)。