裝配式建筑施工預(yù)制墻斜撐加固技術(shù)研究

李健超 房延海 劉承靈

（1.西安市城中村（棚戶區(qū)）改造建設(shè)工程監(jiān)管中心，陜西 西安 710000；2.中國(guó)建筑第四工程局有限公司，陜西 西安 710000）

關(guān)鍵字 ：裝配式；預(yù)制墻；斜撐加固；工廠預(yù)埋；工具化

隨著國(guó)家、地方主管部門對(duì)裝配式建筑技術(shù)不斷加大支持力度，我國(guó)各地正在推動(dòng)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈的整合，出臺(tái)了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得裝配式建筑技術(shù)發(fā)展日趨健康，行業(yè)各種裝配式體系、各類龍頭企業(yè)如雨后春筍一般爭(zhēng)相斗艷。然而，現(xiàn)階段不管采用何種裝配式體系，均離不開(kāi)相鄰預(yù)制構(gòu)件之間的現(xiàn)場(chǎng)連接或套筒灌漿或漿錨搭接或機(jī)械連接，在有效的連接方案實(shí)施完成并且達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求之前，現(xiàn)場(chǎng)必須采取臨時(shí)支撐加固方案確保預(yù)制墻安裝位置準(zhǔn)確、安全可靠，傳統(tǒng)一般采取在疊合樓板或疊合梁現(xiàn)澆層內(nèi)預(yù)埋鐵件，澆筑完成后在吊裝預(yù)制墻時(shí)采用鋼管將預(yù)制墻支撐固定在樓面上，但此方案也存在一個(gè)不容忽視的弊端，對(duì)于工期較緊甚至需要趕工的項(xiàng)目，一般混凝土澆筑完成后次日就需吊裝預(yù)制墻，而此時(shí)樓面現(xiàn)澆層混凝土強(qiáng)度往往剛剛終凝或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的10%左右，此時(shí)的斜撐裝置顯然難以達(dá)到預(yù)期效果?，F(xiàn)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐對(duì)傳統(tǒng)方案弊病進(jìn)行深度剖析，并給出針對(duì)性的解決方案，以供同類項(xiàng)目借鑒應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)支撐加固方案利弊分析

現(xiàn)給出一種適用于絕大多數(shù)預(yù)制墻的加固方案（圖1），該方案也普遍應(yīng)用于全國(guó)各地裝配式項(xiàng)目建設(shè)，無(wú)非就是預(yù)埋鋼筋形式、規(guī)格、尺寸的調(diào)整，相同點(diǎn)均在于將斜撐加固支座埋件預(yù)埋在疊合板或疊合梁現(xiàn)澆層。

圖1 傳統(tǒng)預(yù)制墻支撐加固方案

1.1 傳統(tǒng)方案的優(yōu)勢(shì)

（1）預(yù)埋鐵件或預(yù)埋鋼筋形式多樣，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況就地取材，無(wú)須增加額外建材種類，加工方式便捷，普通鋼筋工就可以完成預(yù)埋件的加工和預(yù)埋。

（2）預(yù)埋件的安裝位置靈活多變，僅需由設(shè)計(jì)單位或技術(shù)部門給出定位取值范圍，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況針對(duì)管線等永久埋件進(jìn)行避讓，也可根據(jù)上一層施工效果反饋進(jìn)行調(diào)整。

（3）預(yù)埋件的安裝在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，可與其他工作穿插進(jìn)行，占用工期幾乎可以忽略。

1.2 傳統(tǒng)方案的弊端

（1）安裝位置靈活多變的優(yōu)勢(shì)，也使得其存在一定風(fēng)險(xiǎn)弊病，安裝質(zhì)量受限于安裝作業(yè)人員技術(shù)水平和責(zé)任心，隨意性強(qiáng)，安裝位置不當(dāng)也可能埋下質(zhì)量安全隱患，與建筑工業(yè)化發(fā)展初衷相悖。

（2）疊合樓板、梁現(xiàn)澆層混凝土根據(jù)環(huán)境溫度情況一般需7d～10d 才能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%，對(duì)于工期緊張、澆筑次日就要進(jìn)行預(yù)制墻澆筑的項(xiàng)目，剛剛終凝的混凝土很難起到有效支撐作用，存在預(yù)埋件支座位置混凝土開(kāi)裂、新舊混凝土擾動(dòng)分層甚至預(yù)制墻倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）從理論上來(lái)說(shuō)，該埋件所采用的鋼筋等材料均可采用現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)生的廢料，但實(shí)際上該部分廢料本身就存在價(jià)值，而且受限于現(xiàn)場(chǎng)管理精細(xì)化水平，往往很難保證作業(yè)人員不直接切割新進(jìn)鋼筋原材用于埋件制作，無(wú)形中埋下材料浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）該埋件用于預(yù)制墻斜撐加固，對(duì)承載力有較高要求，也就意味著施工完成后很難輕易拔除，采用角磨機(jī)切割或氣割，又增加了現(xiàn)場(chǎng)用電、動(dòng)火風(fēng)險(xiǎn)。

2 支撐加固方案改進(jìn)思路及優(yōu)勢(shì)分析

針對(duì)傳統(tǒng)支撐加固方案存在的上述四條弊端，總結(jié)下來(lái)無(wú)非就是 “預(yù)埋精度低、混凝土強(qiáng)度發(fā)展慢、成本高、后期拆除困難” ，這些問(wèn)題按照建筑工業(yè)化的思路考慮就不難解決，改進(jìn)方向應(yīng)該是設(shè)計(jì)一種工具化、安拆便捷可以將荷載傳遞至疊合構(gòu)件預(yù)制層的加固方案。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多種方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐及實(shí)施效果驗(yàn)證比選，最終得出一種工廠預(yù)埋形式的預(yù)制墻斜撐加固技術(shù)，技術(shù)原理如圖2所示。

圖2 改進(jìn)的預(yù)制墻支撐加固方案

改進(jìn)的預(yù)制墻支撐加固方案具有以下優(yōu)勢(shì)：①適用性廣。該方案可完全替代傳統(tǒng)預(yù)制墻加固方案，適用于所有預(yù)制墻需要采用斜支撐進(jìn)行臨時(shí)加固支撐的裝配式工程；②成本低。除澆筑在混凝土內(nèi)的螺栓套筒外，全部為可高周轉(zhuǎn)工具式配件，可反復(fù)周轉(zhuǎn)數(shù)十次；③可靠性高。該方案將預(yù)埋平板套筒深埋至疊合板、梁預(yù)制層，可以充分發(fā)揮預(yù)制構(gòu)件出廠時(shí)混凝土強(qiáng)度一般均達(dá)到80%～100%的優(yōu)勢(shì)；④預(yù)埋精度高。預(yù)埋件采取工廠流水線甚至機(jī)器人自動(dòng)化預(yù)埋的方式，預(yù)埋精度高，規(guī)避了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員操作水平帶來(lái)的偏差風(fēng)險(xiǎn)；⑤安拆高效?，F(xiàn)澆層澆筑完成后預(yù)埋螺栓套筒與混凝土板面齊平，預(yù)制墻安裝時(shí)直接采用螺栓固定在樓板預(yù)埋件上，支撐拆除時(shí)也不需要再進(jìn)行埋件切割作業(yè)，提高了施工效率，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)；⑥附加功能。該方案所采用的預(yù)埋螺栓，可以兼做樓板板面標(biāo)高控制器使用，充分發(fā)揮工廠預(yù)埋精度高的優(yōu)勢(shì)，提高現(xiàn)澆層板厚及板面標(biāo)高控制水平。

3 改進(jìn)的預(yù)制墻加固方案應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 配件清單及組合系統(tǒng)圖

配件清單及組合系統(tǒng)圖見(jiàn)表1和圖3。

表1 構(gòu)配件清單

圖3 構(gòu)配件組合系統(tǒng)圖

3.2 工藝流程

施工工藝流程如圖4所示。

圖4 施工工藝流程

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 施工準(zhǔn)備

提前完成裝配式拆分及深化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，將預(yù)制墻斜撐底部預(yù)埋件位置在疊合板深化圖上進(jìn)行標(biāo)注，斜撐頂部預(yù)埋套筒位置在預(yù)制墻深化圖上進(jìn)行標(biāo)注，套筒宜選用平板套筒，也可根據(jù)需要選擇其他類型；常規(guī)住宅項(xiàng)目疊合板套筒預(yù)埋位置一般在距預(yù)制墻邊線1200mm左右，預(yù)制墻套筒預(yù)埋位置一般分別距墻根部500mm及1800mm左右。

按照設(shè)計(jì)圖紙加工疊合板預(yù)埋螺紋套筒、可調(diào)節(jié)緊固絲桿、內(nèi)絲斜撐加固桿件、板面雙環(huán)支座墊板、預(yù)制墻端單環(huán)墊板，并采購(gòu)加固螺栓。上述配件尺寸規(guī)格根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況可以自行調(diào)整，構(gòu)配件規(guī)格選型需通過(guò)驗(yàn)算確定。

3.3.2 疊合板生產(chǎn)及套筒預(yù)埋

疊合板鋼筋綁扎及預(yù)埋件安裝時(shí)同步將螺紋套筒安裝在預(yù)設(shè)位置，套筒頂標(biāo)高高出疊合板板面，一般與疊合板現(xiàn)澆層板面齊平，也可略高于現(xiàn)澆板板面。

疊合板澆筑時(shí)采用膠帶或其他措施對(duì)螺栓洞口進(jìn)行臨時(shí)封堵，避免混凝土泥漿流入套筒內(nèi)造成堵塞。

3.3.3 疊合板吊裝

疊合板進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，需對(duì)套筒預(yù)埋件位置進(jìn)行復(fù)核，吊裝過(guò)程注意成品保護(hù)，并注意疊合板安裝方向，避免疊合板安裝偏差導(dǎo)致后期無(wú)法正常安裝板面雙環(huán)支座墊板。疊合板吊裝施工需滿足《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51231-2016）的相關(guān)要求。

3.3.4 現(xiàn)澆層混凝土澆筑

現(xiàn)澆層混凝土澆筑前，先采用螺栓將套筒開(kāi)口位置封堵，避免澆筑過(guò)程水泥漿流入套筒內(nèi)造成封堵。疊合板吊裝完成后對(duì)板底支撐架體進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核調(diào)整，可以確保疊合板板底標(biāo)高在允許偏差范圍內(nèi)。此時(shí)，套筒頂標(biāo)高即為疊合板現(xiàn)澆層板面標(biāo)高，在現(xiàn)澆層澆筑時(shí)可以此為參照進(jìn)行板面標(biāo)高控制，可以大幅提高板面標(biāo)高及板厚精度。

3.3.5 板面雙環(huán)墊板安裝

采用與疊合板內(nèi)預(yù)埋套筒配套的螺栓將雙環(huán)墊板固定在樓板板面，此時(shí)，雙環(huán)墊板與套筒頂直接接觸，將荷載傳遞至已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的疊合層，不會(huì)對(duì)新澆混凝土造成擾動(dòng)。

3.3.6 預(yù)制墻吊裝

預(yù)制墻吊裝施工需滿足《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51231-2016）的相關(guān)要求。安裝就位后，將墻面單環(huán)墊板采用螺栓安裝固定在預(yù)制墻上預(yù)設(shè)位置，一般下部墊板安裝在距地高度為墻體高度的1/5位置，上部墊板安裝在距地高度不小于墻體高度的2/3位置。

3.3.7 斜撐安裝加固

預(yù)制墻吊裝完成后，通過(guò)樓層1m控制線復(fù)核墻身標(biāo)高，墻體位置采用墻身控制線進(jìn)行復(fù)核，墻體垂直、平整度分別采用靠尺和鉛垂線復(fù)核，復(fù)核無(wú)誤后采用2長(zhǎng)2 短合計(jì)4 根斜撐鋼管將預(yù)制墻端單環(huán)墊板與板面雙環(huán)支座墊板連接固定。預(yù)制墻斜撐加固實(shí)施效果如圖5所示。

圖5 預(yù)制墻斜撐加固實(shí)施效果

3.3.8 達(dá)到條件后拆除支撐

當(dāng)該樓層預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)采用現(xiàn)澆、灌漿、漿錨等形式連接成整體并達(dá)到設(shè)計(jì)允許拆除臨時(shí)支撐條件時(shí)，將斜撐及支座墊板拆除，然后將樓板板面預(yù)埋套筒孔洞采用干硬性水泥砂漿或防水砂漿進(jìn)行封堵，斜撐桿件及支座墊板均可反復(fù)周轉(zhuǎn)利用，不需要再進(jìn)行傳統(tǒng)預(yù)埋環(huán)切割工作。

3.4 社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益分析

3.4.1 社會(huì)效益

經(jīng)過(guò)使用效果對(duì)比，采用在疊合板內(nèi)預(yù)埋套筒替代傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋鋼筋環(huán)，充分發(fā)揮進(jìn)場(chǎng)時(shí)已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%的混凝土性能，大幅降低了現(xiàn)場(chǎng)附加鋼筋用量，工廠預(yù)埋也提高了預(yù)埋位置精度，作業(yè)過(guò)程環(huán)保、無(wú)污染，減少了作業(yè)面動(dòng)火、用電作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，施工工藝簡(jiǎn)單，適用范圍廣，可大大提高施工效率。預(yù)埋套筒與疊合板結(jié)合，憑借其自身精度高的優(yōu)勢(shì)，也作為樓板板面標(biāo)高及板厚控制器使用，大幅提高現(xiàn)場(chǎng)樓板厚度實(shí)測(cè)實(shí)量結(jié)果。所有構(gòu)配件拆卸后均可多次周轉(zhuǎn)重復(fù)再利用，符合綠色施工可持續(xù)發(fā)展施工理念，達(dá)到降本增效的目的。

通過(guò)在多個(gè)項(xiàng)目的成功應(yīng)用，得到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位及相關(guān)政府部門的一致認(rèn)可。因其具有施工簡(jiǎn)單高效、環(huán)保無(wú)污染、可拆卸、可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還減少了作業(yè)面動(dòng)火、用電作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，綜合效益顯著，具有一定的推廣性。

3.4.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用疊合層預(yù)埋套筒代替?zhèn)鹘y(tǒng)現(xiàn)澆層預(yù)埋的鋼筋環(huán)，大幅減少預(yù)埋鋼筋及附加筋的用量，使用完成后將螺栓及墊板拆除，周轉(zhuǎn)率高，材料損耗低，施工簡(jiǎn)單高效，綜合效益顯著，預(yù)計(jì)每面墻可節(jié)約鋼筋用量27 元、增加2個(gè)套筒成本6元，預(yù)計(jì)每面墻可降低成本21元。

4 結(jié)語(yǔ)

本次研究主要應(yīng)用于常規(guī)由預(yù)制墻、預(yù)制疊合板、預(yù)制疊合梁等預(yù)制構(gòu)件組成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裝配式項(xiàng)目施工過(guò)程預(yù)制墻安裝加固施工，在該類項(xiàng)目中可以廣泛推廣使用，但在預(yù)制柱、鋼結(jié)構(gòu)、樓承板等類型項(xiàng)目中無(wú)法直接套用，后續(xù)還將基于本方案拓展，全面進(jìn)行各類裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件臨時(shí)加固方案優(yōu)化，促進(jìn)建筑工業(yè)化的健康發(fā)展。