多層建筑全裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件施工技術(shù)要點(diǎn)

李錫洲，鐘 易，張 勝，肖 智

（長沙遠(yuǎn)大住宅工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，湖南 長沙 410000）

裝配式建筑是建筑行業(yè)未來發(fā)展的方向之一，其低碳、環(huán)保、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，可以緩解目前建筑行業(yè)普遍存在的高能耗、低效率等問題[1]。對(duì)于裝配式混凝土建筑，當(dāng)前有裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)和螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式的建筑。其中，螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)作為一種全裝配式結(jié)構(gòu)，由預(yù)制混凝土墻板與預(yù)制樓板作為結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，通過預(yù)埋連接盒及螺栓連接形成整體，無后澆筑作業(yè)環(huán)節(jié)，具有施工速度快、建筑預(yù)制率高、結(jié)構(gòu)受力性能好等特點(diǎn)[2]。預(yù)制構(gòu)件作為螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，其生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝等環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施都有較大的影響，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題將影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。因此，對(duì)于多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝技術(shù)要點(diǎn)研究具有重要意義。

本文以長沙某多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)項(xiàng)目為例，研究多層全裝配式結(jié)構(gòu)體系預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝技術(shù)，闡述螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)生產(chǎn)及施工過程技術(shù)要點(diǎn)。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于湖南省長沙市，為6 層宿舍樓，結(jié)構(gòu)形式采用螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)，建筑高度23.4m，總占地面積719.47m2，總建筑面積4 334.74m2，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，當(dāng)?shù)亟ㄖO(shè)防烈度為6 度，抗震等級(jí)為四級(jí)，建筑場地類別為Ⅱ類，采用樁基礎(chǔ)形式，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)。

本工程設(shè)計(jì)的最大預(yù)制墻板A平面布置如圖1所示，預(yù)制構(gòu)件尺寸為8 380mm×3 370mm×250mm，重14.4t，主要位于建筑兩側(cè)山墻。最大預(yù)制樓板B 平面布置如圖2 所示，預(yù)制構(gòu)件尺寸為7 145mm×3 090mm×200mm，重8.0t，位于建筑兩端。本項(xiàng)目預(yù)制混凝土構(gòu)件數(shù)量總計(jì)為746 塊。

圖1 預(yù)制墻板A平面布置圖

圖2 預(yù)制樓板B平面布置圖

2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)

2.1 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)是指導(dǎo)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格控制預(yù)制構(gòu)件的尺寸，按照結(jié)構(gòu)施工圖排列受力鋼筋，布置設(shè)備管線的預(yù)埋件，根據(jù)構(gòu)件大小和重量設(shè)置吊點(diǎn)吊釘?shù)取?/p>

以構(gòu)件的尺寸要求為例，由于受到道路運(yùn)輸及工廠生產(chǎn)臺(tái)車尺寸的限制，一般預(yù)制構(gòu)件需要嚴(yán)格控制短邊最大尺寸不超過3 400mm，長邊最大尺寸不超過12 000mm。本項(xiàng)目構(gòu)件短邊設(shè)計(jì)最大尺寸為3 370mm，長邊尺寸為8 380mm 滿足該限制要求。根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]構(gòu)件脫模計(jì)算要求，預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行施工階段驗(yàn)算時(shí)需要按照自重乘以動(dòng)力系數(shù)，且需要避免出現(xiàn)過于細(xì)長的預(yù)制構(gòu)件，因此一般要求控制預(yù)制構(gòu)件長寬比不大于3，以保證其具有穩(wěn)定的抗彎性能。

除預(yù)制構(gòu)件的整體尺寸限制外，在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還有一些其他與尺寸相關(guān)的要求，如在不增加構(gòu)件數(shù)量的前提下，所有同類構(gòu)件尺寸應(yīng)該盡量統(tǒng)一，減少規(guī)格，提高模具使用效率；當(dāng)屋面采用疊合樓板時(shí)，對(duì)于預(yù)制疊合樓板，當(dāng)1 個(gè)開間單向板無縫拆分為4 塊及以上樓板數(shù)量時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)樓板寬度應(yīng)標(biāo)注負(fù)公差（-5mm）等。

預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要嚴(yán)格把控，遵循工廠生產(chǎn)的模式，同時(shí)需要考慮由于設(shè)備、場地、人員等因素導(dǎo)致的限制條件，及時(shí)調(diào)整構(gòu)件的設(shè)計(jì)。預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)完成后，還需要統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確的材料清單，保證構(gòu)件的順利生產(chǎn)。

2.2 生產(chǎn)管理

預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量保證是建筑質(zhì)量管理體系的一部分，構(gòu)件質(zhì)量決定了整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)安全性。為了保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量安全可靠，需要項(xiàng)目做好定期的抽檢、巡檢，定期檢查工廠內(nèi)生產(chǎn)過程和相關(guān)的文檔資料，同時(shí)保存好影像記錄，做到資料完整過程可追溯。在人員分工方面，也需要安排具備職業(yè)技術(shù)資格及經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行管理，建立和健全質(zhì)量安全保障體系，保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量安全情況。

預(yù)制構(gòu)件脫模也是生產(chǎn)管理需要注意的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了保證混凝土預(yù)制構(gòu)件在脫模時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，從而不會(huì)因?yàn)槭芾a(chǎn)生裂縫和變形，脫模時(shí)應(yīng)該保證預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度滿足要求[4]，混凝土的實(shí)時(shí)強(qiáng)度數(shù)值可以根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土立方體試塊測得。脫模后，如果預(yù)制構(gòu)件出現(xiàn)缺陷，應(yīng)及時(shí)處理。對(duì)于蜂窩、麻面、夾渣等不影響結(jié)構(gòu)安全性的缺陷，應(yīng)該及時(shí)修復(fù)；如預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)生超過規(guī)范限值要求的裂縫時(shí)，應(yīng)該停止作業(yè)，由專業(yè)人員分析問題產(chǎn)生的原因，解決問題后再繼續(xù)生產(chǎn)，避免因預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量出現(xiàn)問題而生產(chǎn)出大批不合格產(chǎn)品，從而造成不必要的浪費(fèi)。對(duì)于經(jīng)判定無法進(jìn)行修復(fù)或者經(jīng)過修復(fù)后構(gòu)件質(zhì)量仍然不能滿足要求的預(yù)制構(gòu)件，應(yīng)該進(jìn)行報(bào)廢處理，避免對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。

3 預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸環(huán)節(jié)

1）廠內(nèi)運(yùn)輸 預(yù)制構(gòu)件在工廠內(nèi)運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)該事先設(shè)計(jì)好調(diào)運(yùn)路線，盡量與人工作業(yè)區(qū)域避開，避免相互干擾。吊起移動(dòng)時(shí)速度不宜過快，速度應(yīng)保持均勻，避免使預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)生大幅度擺動(dòng)。對(duì)于形狀不規(guī)則構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸工況進(jìn)行臨時(shí)加固，可以通過在構(gòu)件形心或應(yīng)力集中處增加布置拉結(jié)桿的方式（圖3）提高整體性，保證預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性[5]。

圖3 預(yù)制構(gòu)件設(shè)置拉結(jié)桿

2）工廠轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場 預(yù)制構(gòu)件從工廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場的時(shí)，宜選用低平板車，降低運(yùn)輸車輛的重心減輕車身的晃動(dòng)，并且可以減少構(gòu)件裝車后整體的高度滿足道路運(yùn)輸尺寸限制。運(yùn)輸車輛上需要設(shè)置專門的運(yùn)輸架，預(yù)制墻板應(yīng)該采用插放或者靠放的形式的運(yùn)輸，且避免把墻板帶有預(yù)制裝飾面一側(cè)作為支撐面；預(yù)制樓板可以采用疊放的形式進(jìn)行裝載，控制最大堆疊層數(shù)，每層構(gòu)件間的墊塊尚應(yīng)保證上下對(duì)齊避免對(duì)預(yù)制構(gòu)件造成過大的局部壓力。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件重量及尺寸較大時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體項(xiàng)目所采用的運(yùn)輸車及道路場地的運(yùn)載能力靈活調(diào)整構(gòu)件的運(yùn)輸方案。預(yù)制構(gòu)件的裝車順序還應(yīng)與現(xiàn)場施工吊裝的順序結(jié)合，避免現(xiàn)場過多的構(gòu)件存儲(chǔ)堆放，提高建筑施工效率。

4 預(yù)制構(gòu)件吊裝環(huán)節(jié)

4.1 技術(shù)準(zhǔn)備

技術(shù)準(zhǔn)備是施工準(zhǔn)備的核心。技術(shù)的差錯(cuò)或隱患都可能引起人身安全和質(zhì)量事故，造成生命、財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的巨大損失。項(xiàng)目管理人員應(yīng)該充分掌握預(yù)制構(gòu)件吊裝環(huán)節(jié)相關(guān)的技術(shù)，并提前編制吊裝方案、安全方案、各工種配合協(xié)調(diào)方案。

根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》[6]規(guī)定，預(yù)制構(gòu)件在吊裝、運(yùn)輸環(huán)節(jié)要進(jìn)行施工驗(yàn)算，荷載采用等效荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按照構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以不小于1.5 的動(dòng)力系數(shù)。預(yù)制構(gòu)件正截面邊緣的法向壓應(yīng)力需要滿足式（1）要求。

式中σcc——構(gòu)件正截面邊緣法向壓應(yīng)力，MPa；

——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa。

預(yù)制構(gòu)件混凝土正截面邊緣的法向拉應(yīng)力需要滿足式（2）要求。

式中σct——構(gòu)件正截面邊緣法向拉應(yīng)力，MPa；

——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa。

施工管理人員應(yīng)該專門組織吊裝工人進(jìn)行教育、交底、學(xué)習(xí)，使吊裝工人熟悉墻板、樓板安裝順序、安全要求、吊具的使用和各種指揮信號(hào)。還應(yīng)安排現(xiàn)場各工種、信號(hào)吊裝配合預(yù)演。

4.2 構(gòu)件吊裝

吊裝作業(yè)前，首先要統(tǒng)計(jì)各類型預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、重量、分布位置，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)選用吊裝起重器械。確定好起重器械型號(hào)后，依據(jù)場地具體情況、機(jī)械回轉(zhuǎn)半徑、吊裝作業(yè)區(qū)域等因素，確定吊裝方案，布置起重機(jī)的位置，需注意預(yù)制構(gòu)件的重量不能超出起重機(jī)吊臂能夠承受的范圍。前期準(zhǔn)備工作完成后開始按施工方案吊裝預(yù)制構(gòu)件，構(gòu)件吊裝的流程如下。

1）預(yù)制樓板吊裝 放線→測標(biāo)高→座漿→核對(duì)構(gòu)件編碼→掛鉤→起吊靜?！湮混o停→撬棍微調(diào)→復(fù)核后取鉤。

2）全預(yù)制墻板吊裝 放線→測標(biāo)高→座漿→核對(duì)構(gòu)件編碼→掛鉤→起吊靜?！湮混o?！斯魑⒄{(diào)→安裝斜支撐→復(fù)核后取鉤。

以本項(xiàng)目為例，建筑南側(cè)和東側(cè)道路為場內(nèi)永久道路，滿足吊裝需求。為了配合全裝配式結(jié)構(gòu)單塊構(gòu)件的最大重量的施工需求，確保滿足宿舍樓構(gòu)件的吊裝距離，以及按照施工進(jìn)度以及現(xiàn)場的場布要求，本項(xiàng)目配備1 臺(tái)300t 汽車起重機(jī)，起重機(jī)布置如圖4 所示。為了滿足項(xiàng)目工期進(jìn)度要求，確保平均吊裝每1.5 天1 層的節(jié)點(diǎn)，吊裝方案計(jì)劃施工吊裝天數(shù)為10 天，需要完成預(yù)制構(gòu)件吊裝的數(shù)量共計(jì)746 塊。本項(xiàng)目屋面層因?yàn)榉浪笪床捎萌A(yù)制樓板，改為采用混凝土疊合樓板，因此對(duì)屋面層樓板的吊裝時(shí)間安排相比下部樓層時(shí)間更長。

圖4 起重機(jī)布置示意圖

本項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件吊裝實(shí)際用時(shí)共計(jì)10 天，其中第2～6 天實(shí)際吊裝進(jìn)度未達(dá)到計(jì)劃吊裝進(jìn)度要求。經(jīng)分析導(dǎo)致本項(xiàng)目進(jìn)度差異的原因主要有：本項(xiàng)目選在夏季施工，由于高溫天氣，露天作業(yè)時(shí)間受到限制；隨著建筑高度增加，起重機(jī)吊臂壓力增大，吊裝節(jié)拍縮小等。預(yù)制構(gòu)件實(shí)際吊裝達(dá)成率統(tǒng)計(jì)如圖5 所示。

圖5 預(yù)制構(gòu)件實(shí)際吊裝達(dá)成率

5 結(jié)語

多層全裝配式墻板結(jié)構(gòu)建筑相較于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)建筑，用螺栓連接預(yù)制構(gòu)件代替現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件，極大提高了施工速度。但由于取消了濕作業(yè)，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝環(huán)節(jié)也成為螺栓連接多層全裝配式混凝土墻板結(jié)構(gòu)體系建筑生產(chǎn)及施工過程中質(zhì)量控制的要點(diǎn)之一。對(duì)于全裝配式項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工人員，應(yīng)該全面了解該新型結(jié)構(gòu)體系生產(chǎn)及施工過程中的要點(diǎn)難點(diǎn)，加深對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究，同時(shí)提高管理的能力，確保工程質(zhì)量，更好地推進(jìn)新型裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用。