装配式混凝土结构施工关键技术

顾林华

（中铁建工集团有限公司，北京 100160）

1 装配式混凝土结构施工技术的优越性

1.1 整体性能优良

相比于早期建筑的混凝土结构，装配式混凝土结构的各项性能均得到一定幅度的提升，包括抗震性能、耗能性能、局部抗压强度、变形恢复能力等，在使用期间受到自身老化、外力碰撞等因素影响，或是出现地震等不可抗力时，装配式建筑结构的受损程度较为轻微，不易出现结构坍塌、大面积开裂等质量问题。同时，得益于新型保温材料的大量使用，装配式混凝土结构还有着极为优异的保温隔热和密封性能，室外环境温度不会对室内温度造成影响影响，在使用期间取得“冬暖夏凉”的效果，营造更为舒适、健康的建筑空间环境[1]。

1.2 缩短工期

在装配式混凝土结构施工期间，提前将混凝土结构拆分为若干PC 构件，制定PC 构件设计方案，明确配筋率、长度尺寸、厚度、造型等参数，将设计方案提交至工厂，采取工业化方式在车间内批量化生产PC 构件，再将PC 构件运输至工程现场进行拼装。如此，施工人员仅需开展构件堆放、吊装、拼装、现场连接等数道工序，以及少量的混凝土现浇等现场作业，即可完成装配式混凝土结构施工。同时，还可以在现场同步开展多道工序作业，如同步开展飘窗安装和外墙安装作业，或是同步开展结构装饰层与保温层作业，这是传统建造方式所无法做到的，将进一步缩短工期时间。

2 装配式混凝土结构的施工关键技术及操作要点

2.1 预制混凝土构件生产技术

预制混凝土构件生产环节，依次开展数控划线、边模放置、脱模剂喷涂、钢筋置放、混凝土布料振捣、刮平抹光、拉毛养护与模板拆除作业，重点控制模具放置、预埋件和钢筋安放、混凝土布料振捣、养护脱模几道步骤。其中，在模具放置步骤，提前对所使用模具的规格尺寸进行检查，要求模具的长、高、对角线长度等尺寸的误差值不超过2mm，并对模具安装位置、垂直度和水准度进行检查，确定无误后，再进入下道工序。在预埋件和钢筋安放步骤，按照图纸准确测量预埋件位置，使用定位架或是螺栓等配件进行纠偏调整，确定后放置预埋件和钢筋并进行固定处理，如果混凝土构件和预埋件的线膨胀系数存在明显差值，需要优先在可承受较大荷载部位放置预埋件，避免在后续形成过大温度应力。在混凝土布料振捣步骤，综合分析构件造型尺寸、现场吊装要求等因素，选择恰当的混凝土浇筑形式，常见形式包括横向浇筑、平躺浇筑以及竖向浇筑，保持振捣棒与模板、预埋件的安全间距，通过传感器持续监测布料振捣情况。而在脱模养护步骤，在布料振捣完毕后，将模具以及PC 构件放置在高温蒸汽环境当中，将温度控制在45~55℃，静置2h 后完成预养护作业，进入养护环节，始终维持混凝土构件表面湿润状态，在到达养护时间、试件强度达标后，拆除模具，检查混凝土表面观感质量，对缺陷破损部位进行修补处理[2]。

2.2 预制构件吊装技术

在预制构件吊装环节，施工人员按照设计图纸、方案内容及相关规范要求，对所吊装PC 构件的抗裂强度、边缘部位混凝土压应力等参数进行验算，在其基础上制定吊装方案，合理选择吊点位置、数量及吊装方式。例如，从吊点布置角度来看，对于受弯构件，优先在弯矩相对最小部位设定吊点，可采取四点起吊或是双点起吊方法，对于小体型PC 构件，采取单点起吊方法即可。而从吊装方式角度来看，主要方式包括翻转、平吊以及直吊3 种，平吊方式最为常见，适用于墙板、柱等构件[3]。随后，开展试吊作业，按照预定吊装方案，将PC 构件起吊至地面上方0.5m 处，观察构件是否存在倾斜失稳、过幅晃动、脱落、开裂等问题，根据试吊情况来调整吊装方案内容。最后，严格控制吊装过程，根据现场情况规划吊装线路，清理沿线障碍物与遮挡物，重点控制吊装速度，保持匀速状态。

此外，不同种类PC 构件的吊装方法存在差别，要求施工人员全面掌握各类构件的吊装操作要点。例如，在起吊预制墙板时，提前清理墙体基础面上的灰尘污渍，按照图纸测放外墙定位线与安装控制线，在顶部安装插筋钢板定位器，对外露钢筋的外露长度、中心处位置偏差、顶点标高进行测量校正，要求外露长度偏差不得超过15mm。随后，在起吊点设置吊环，在吊环内穿过钢丝绳，将预制墙板起吊至地面上方0.5m 处，确定无误后保持匀速状态起吊，直至起吊至临近楼面0.5m处，由施工人员受扶墙板进行降落引导，保持墙底钢筋套筒和楼面层预留钢筋的对准状态，缓慢将墙板下放[4]。

2.3 预制构件安装技术

2.3.1 预制柱

在预制柱安装环节，一般情况下，采取连接预制柱和预留伸出钢筋、现浇混凝土加以覆盖的安装方法，以此来改善结构整体性与提高连接强度，但需要重点控制垂直度调整、剪力键设置、纵筋连接、混凝土后浇步骤的施工质量。其中，在垂直度调整步骤，施工人员在预制柱端部放置型钢连接件，在承台和预制柱间隔部位放置螺栓组件，由型钢连接件改善连接效果，由螺栓组件来调节预制柱垂直度。在剪力键设置步骤，在预制柱底部设置采取相互嵌套构造形式的剪力键，将端部倾角控制在30°以内，将高度控制在30mm 内，起到强化构件抗剪能力的作用。在纵筋连接步骤，可采取焊接连接或是机械连接方式，以焊接方式为例，提前清理纵筋表面灰尘污渍和残留锈迹，参照图纸核对预留孔位置、纵筋数量，确定无误后，开展焊接作业，在焊后检查焊缝质量，对夹渣、气孔等缺陷部位进行补焊处理。而在混凝土后浇步骤，一般情况下，采取套筒灌浆方式即可，在纵筋连接后，对接缝部位界面进行凿毛处理，开展混凝土浇筑、振捣作业，在表面无气泡持续冒出后进行养护。

2.3.2 预制梁

依次开展梁身柱身弹线、接口表面处理、预制梁吊装固定、梁体校正、永久固定作业。一方面，为预防梁体开裂问题出现，需要额外使用型钢进行辅助连接，以及改善构件受力性能。另一方面，在构件两端布设钢筋钢板来改善受剪受弯性能，对大跨度预制梁进行预应力处理，以及在预留后浇部位现浇混凝土。

2.3.3 预制板

提前按照图纸对预制板构件的编号、类型与规格尺寸进行核对，考虑到多数预制板厚度较薄，在承受集中荷载时有可能出现变形破损问题，施工人员应在承重墙表面铺设厚度在15mm 左右的砂浆层，用于减小构件在吊装、安装期间实际承受的拉应力。随后，待预制板吊装就位时，在指定部位放置附加钢筋和埋设水电管线，对预制板采取水平连接方式进行连接，现浇混凝土。最后，如果在预制板连接期间在接缝部位出现开裂问题，可以采取使用大尺寸预制板重新安装、增大预制板接触面积、使用键槽形式取代垂直板边缘的处理措施[5]。

2.3.4 预制墙体

依次开展插筋调整、构件起吊就位、斜支撑安装和墙板精调作业。其中，在插筋调整步骤，为改善构件连接效果，在下层混凝土现浇前，施工人员使用限位框对插筋加以限位处理，对位置偏差超标的插筋加以矫正处理，如果在混凝土浇筑后仍旧存在插筋偏位问题，可选择开凿混凝土、调整插筋与补浇混凝土。在斜支撑安装步骤，提前在预制墙安装面设置斜支撑，一般情况下，在各处安装面设置3 个及以上斜支撑，将斜支撑和水平向夹角控制在60°以内。

2.3.5 预制楼梯

在预制楼梯安装环节，依次开展构件吊装就位、钢筋对位、楼梯精调、节点连接预留洞口填充作业，重点控制节点连接步骤。一般情况下，常用连接方式包括焊接连接、现浇连接两种，在采取螺栓连接方式时，可以更好的控制残余应力，但会对结构抗震性能造成一定程度的影响，适用于抗震要求宽泛的装配式建筑，要求施工人员在焊后检查是否存在质量缺陷或是焊缝脆性破坏问题，采取相应处理措施。而在采取现浇连接方式时，优先使用补偿收缩混凝土，要求节点处混凝土强度稍高于构件混凝土强度。

3 装配式混凝土结构施工技术的典型问题及应用策略

3.1 工艺过程控制

在装配式混凝土结构施工期间，施工质量将受到机具设备、材料性能、人为操作等多方面因素影响。因此，要求施工人员严格把控工艺过程，了解主要的质量影响因素，着手解决已出现的质量问题。例如，在墙体连接环节，连接效果主要受到墙板转换层钢筋定位控制、灌浆饱满性、夹心保温外墙板封仓工艺三项因素影响，如果存在现浇层钢筋外露长度不达标、封仓环节现场气温低于5℃且未使用低温封仓砂浆、封仓珍珠棉表面平整度不达标、使用不饱满砂浆等情况，将由此引发预制墙板错位、夹心墙板漏空、局部漏浆或出浆口全部出浆等一系列问题出现，无法取得预期的结构连接效果。针对这类问题，需要提前对钢筋外露长度进行检查并采取保护措施，及时校正偏位钢筋与弯折倾斜钢筋，在现场气温低于5℃和高于5℃时分别使用低温封仓砂浆与常温封仓砂浆，全面检查封仓砂浆的抗压强度与扩展度，对表面平整度的封仓珍珠棉进行加厚处理，在砂浆搅拌后与使用前重复检查砂浆流动度[6]。

3.2 做好成品保护工作

在装配式混凝土结构施工期间，由于不当操作行为和遭受外力碰撞，部分现场堆放和已安装的PC 构件均存在程度不一的破损问题，对构件性能与建筑结构性能均造成明显影响，存在质量安全隐患，由此引发结构开裂、内置钢筋锈蚀、渗漏水等一系列问题出现。因此，施工单位必须做好成品保护措施。例如，在预制构件运输环节，将构件在车厢内固定放置，保持相邻构件适当间隔距离，在构件底部放置柔性垫片，在车厢表面铺设橡胶或其他材质的缓冲材料，避免相邻构件受车辆颠簸影响出现小幅度晃动、相互碰撞造成开裂破损。同时，在运输超高、造型特殊或是超宽预制构件时，必须使用对应型号运输车辆，以及采取专项的运输成品保护措施，如定制符合构件造型尺寸的堆放货架。在预制构件堆放环节，在现场放置专用支架与铺设垫块，将预制墙板、预制挂板等类型构件进行直立堆放，将预制楼板和预制空调板等构件进行平行堆放，要求构件叠放层数最多不得超过6 层，并对预制构件门窗洞口处及薄弱部位采取临时加固措施，对外露钢筋采取防弯折措施，对外露连接件采取防腐防锈措施，并在堆放期间定期检查构件是否破损、钢筋与连接件是否弯折生锈[7]。而在构件吊运安装完毕后，定期清理构件表面灰尘污渍与杂物，在楼梯踏步口等部位覆盖木条，在墙体门窗框处布置槽型母框，在构件外表面裸露管线盒处贴膜保护，在后浇混凝土强度低于1.2MPa 不得在表面通行人员、设备，施工人员未经允许禁止对构件开展切割开洞作业。

3.3 推广绿色施工技术

现阶段，在部分装配式建筑工程中，普遍存在缺乏绿色施工意识的问题，仅采取预制构件生产、构件运输堆放、构件吊装、构件吊装等少数几项施工技术，对绿色施工技术缺乏必要重视，资源利用率有待进一步提升，并在施工期间对周边生态环境造成一定程度影响。为解决这一问题，在装配式混凝土结构施工期间，需要应用到绿色施工技术，包括节能技术、节水技术、环境保护技术等。其中，节能技术表现为设备节电与照明节电，设备节电是优先使用低能耗的新型机具设备，如变频塔吊取代普通塔吊，照明节电是减少夜间施工时间或取消施工来减少照明能耗，这也是满足高精确构件吊装作业要求的主要措施。节水技术表现为对生产用水的重复利用，在工程现场修筑过滤池等设施与铺设集水管，将养护水等生产用水进行收集、净化、过滤、吸附等一系列处理，恢复水体洁净状态，将其用于养护水、设备冲洗用水、绿化用水等用途。环境保护技术表现为噪音控制、扬尘控制、建筑垃圾处理、使用新型绿色建材等方面，以扬尘控制为例，在工程现场搭建多道喷淋系统，在预制构件运输入场、构件吊装等环节，反复冲洗运输车辆轮胎、货箱上附着的灰尘，并由塔吊旋转臂上安装的喷淋系统向外喷淋形成均匀水幕，以此来消除现场作业扬尘。

4 结语

综上所述，在全新行业背景下，如何有效把控混凝土结构施工质量，持续提高现场操作水平，已成为推动装配式建筑高速发展的关键。建筑企业必须对装配式混凝土结构施工技术予以高度重视，明确技术应用价值，严格控制构件生产、构件运输、构件堆放、构件吊装和构件安装环节的操作质量，积极落实工艺过程控制、成品保护、推广绿色施工技术3 项策略，为装配式建筑的推广奠定基础。