朱俊霞(上海恒远建设工程有限公司, 上海 202164)
装配式混凝土结构是一种新型的建筑结构形式,其通过对施工图的设计深化,把建筑物的各部件分解成可进行工厂化生产的预制件,在施工现场结合部分现浇结构进行装配连接,实现安全耐久、施工快捷、低碳环保的建设目标。施工过程中,各预制件的装配工艺不同,质量控制要点也有差异。本文结合工程实例对预制叠合楼板装配施工质量管控进行分析,并提出相关质量优化建议。
某租赁住房项目(以下简称“本工程”)位于上海市浦东新区,用地面积49 165.20 m2,总建筑面积212 208.79 m2,由7栋高层(装配式)租赁住宅、1栋保留建筑(8号楼世博大厦)和3栋3层配套商业用房组成。地下1层为车库,1号楼~7号楼地上结构采用装配整体式剪力墙结构,单体预制率≥40%,立面覆盖率≥50%,主要构件类型为预制剪力墙、填充墙、凸窗、叠合楼板、预制叠合梁和楼梯。9号楼和10号楼地上采用钢框架结构,11号楼地上采用装配整体式框架结构,地下室为现浇混凝土框架结构。
叠合楼板是由预制板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。叠合楼板属于半预制构件,力学要求预制混凝土层最小厚度为5 cm~6 cm,实际厚度取决于混凝土量和配筋的多少,最厚可达7 cm。叠合楼板跨度一般为4 m~6 m,最大跨度可达9 m。叠合楼板在环境相对封闭和稳定的工厂里生产,底板的预应力主筋即是叠合板的主筋,上部混凝土现浇层仅配置负弯矩钢筋和构造钢筋,预制叠合板用作现浇混凝土的底模板,不需要为现浇层安装支撑模板。桁架钢筋增加叠合板在运输及安装过程中的刚度,兼作施工时的马登筋,支撑现浇板中的上部面筋,同时增加与叠合层的抗剪能力。预制楼板在工地安装到位后进行二次混凝土浇筑,从而成为整体实心叠合楼板。二次混凝土浇筑完成后,混凝土叠合楼板总厚度控制在12 cm~30 cm之间,实际厚度取决于跨度与荷载。伸出预制混凝土层的桁架钢筋和粗糙的混凝土表面保证了叠合楼板预制部分与现浇部分能够有效结合成形成整体。
(1)叠合楼板整体参与受力,刚度大,受外界荷载作用变形小,有效地提高了抗剪和抗弯能力。与全预制楼板比,叠合楼板与墙板、梁柱等连接节点之间的整体性好,利于抗震[1]。
(2)叠合楼板的平面尺寸灵活,能适应建筑开间、进深多变和开洞等要求,建筑功能好。
(3)预制底板材料大多采用高强度钢筋及高强度混凝土,能在提高预制底板强度的同时节约钢材和混凝土用量。
(4)叠合楼板可当模板使用,减少模板使用量,加快施工进度,有助于经济效益提高。
(5)板的上下表面平整,便于饰面层装修。
(6)叠合楼板单个构件重量轻弹性好,便于运输安装。
(1)叠合楼板预制质量要求高,对工人要求高;制作完成后的叠合楼板需要特殊的吊运工具及专业人员进行操作。
(2)叠合楼板构造节点多,现浇节点施工困难。
(3)不同的叠合楼板的预制底板构造不同,预制底板的验收需要专门设备进行检测,需要对技术和设备进行不断更新。
(4)当预制底板赋存混凝土肋或密肋结构时,水电管线只能按混凝土肋或密肋进行布置,易造成管线浪费。
(5)叠合楼板的抗剪性能由预制底板和现浇混凝土层的黏结力决定,叠合层混凝土浇筑时对施工单位要求高。
叠合楼板在出厂运输、堆垛存放、吊装、对位调整等过程中因作业工人操作不规范以及与机械设备的配合不协调等产生碰撞、磕角,导致构件缺棱掉角、局部破损、开裂、钢筋弯折,甚至发生楼板断裂。这将直接影响楼板施工质量,会导致楼板接缝成型质量差、平整度差、后期施工难度大,严重者会降低楼板整体受力性能,产生安全隐患。
叠合楼板吊装虽有准确定位的控制线,但受操作工人的经验不足及塔吊司机的操作技术水平有限的影响,极易造成构件安装位置及标高发生偏差,超过DGJ 08-2117—2012《装配整体式混凝土结构施工及质量验收规范》表6.11.15中轴线位置(5 mm)和标高(±5 mm)的允许偏差值,对接缝宽度、端部和中间支座安装精度产生影响,导致安装质量和整体精度较差。当累计误差超过允许偏差值,易造成后续构件无法正常安装的问题。
相邻叠合楼板在连梁上端部钢筋位置重叠及叠合楼板端部钢筋与剪力墙纵向钢筋、跨中框梁主筋位置冲突等问题,会影响吊装精度和位置偏差,虽可通过人工调整钢筋位置,但还是会影响钢筋受力性能,导致钢筋连接质量降低,进而影响整体结构安全。
叠合楼板接缝处采用与预制楼板相同的支撑方式,导致预制楼板长边翘起,形成整板标高偏差。相邻板拼组不严,产生错台,使得接缝后出现浇漏浆、麻面,影响板面平整度,造成现浇板带表观质量差、房内净高不一致,增加后期装饰难度。
叠合楼板施工工艺流程为:安装准备(预制、运输、进场、存放)→弹控制线并复核→支撑体系搭设→吊装就位→标高调整加固→管线敷设→模板安装、钢筋绑扎(接缝处理)→钢筋检验→叠合层混凝土浇筑养护→模板拆除→自检及标识→验收。
根据叠合楼板施工工艺流程,对本工程叠合楼板施工质量安全管控做如下分析。
5.1.1 叠合楼板预制
依据图纸及DGJ 08-2069—2016《装配整体式混凝土结构预制构件制作与质量检验规程》,重点对预制板原材质量、模具尺寸、钢筋安装、埋件质量、混凝土浇捣养护、成品养护、成品堆放及预制环境安全稳定性等进行管控。前置深化设计工作,检查埋件、预留孔位置及数量,以减少后期开孔施工频率。严格管控预制板表观质量,检查构件标识、堆放防护措施,杜绝不合格构件出厂。
5.1.2 叠合楼板运输
预制板运输应考虑运输车辆和运输路线,保证运输安全及构件质量不受损伤。运输车辆选择应结合预制件外观尺寸和运输要求,对车辆型号、构件摆放及车辆保护支撑进行优化;运输路线选择应进行线路距离优化,进行路面承重能力分析。对于构件装车出厂的搬运、叠放、防护等,依次逐项检查。本工程叠合楼板采用平放运输,叠放数量≤6块,平板车长20 m,限重50 t,构件底部通长木条放置位置应符合要求,并用紧绳与运输车辆固定。
5.1.3 叠合楼板进场验收
现场全数检查预制板外观质量、板厚等各项指标。按照DGJ 08-2069—2016规范要求,外观质量主控项目不应有严重缺陷,一般项目不宜有一般缺陷,尺寸偏差须符合规范要求,粗糙面质量及键槽数量须满足设计及规范规定。有严重缺陷的构件应退场,有一般缺陷的构件要求厂方修补。对合格的构件和待修补的构件分别予以标识。
5.1.4 叠合楼板存放
预制构件堆场应根据构件的使用周期、吊装距离、安全隔离、道路、排水等因素,进行合理容量的堆场位置和条件设置。监理应对堆场设置进行审核验收,并提出优化建议和要求。叠合楼板堆放层数≤6层,预制板底部设置枕木,板间垫有木方,并确保竖直方向的木方在一条直线上且木方安放在吊点部位。叠合楼板叠放上下顺序应匹配先后吊装使用顺序,可按出厂编号进行存放管理。
在构件和相应的支承结构上设置中心线和标高,标注出叠合楼板底标高及边线控制线的位置。每层楼面轴线垂直控制点≥4个,楼层上控制轴线用经纬仪由底层原始点直接向上引测。在楼面上标出支撑点位置,确保上下层支撑垂直于楼面。监理对测量放线成果进行复核,确保测量放线成果准确无误。
工具式钢支柱主要由插管和套管组成。插、套管的外径分别为48 mm和60 mm,内径分别为42 mm和55 mm,抗弯截面系数分别为4 492 mm3和6 233 mm3,配合铝制模板使用,由于铝模连接后自稳定系数较高,配合竖向钢管支撑,无需安装斜支撑。监理对工具式钢支柱支撑进行验收时,重点关注插、套管的施工质量,配合铝模安装做好标高复核,检查钢支撑与模板底部定型连接的牢固程度,确保架体整体稳定。
叠合楼板吊装主要管控吊装安全、板件保护、安装精度三个方面。安全方面,重点对吊装区域隔离、塔吊工况、吊索吊具、吊位吊点、安全防护、试吊步序及交叉作业等进行逐项检查。板件保护方面,重点关注起吊是否平稳、转臂是否匀速、吊放是否缓降、落地防爆角措施是否到位及位置微调作业受力分配是否合理。安装精度方面,严格按照划定的控制线和标识的定位点进行落位控制,使用经纬仪、水准仪和量尺对板件轴线位置、标高(允许偏差±5 mm)、平整度(允许偏差3 mm)、搁置长度(≥15 mm,允许偏差±10 mm)和支座中心位置(允许偏差10 mm)进行合规性检验。板件吊装、对线对位调整完成后,及时进行支撑体系的加固处理,以固定板件位置和标高。
叠合楼板接缝包含板间拼缝、板与梁或墙间缝隙两部分,接缝处理质量受模板影响。为防止接缝处出现漏浆、麻面、水平度差、后期开裂等表观问题,根据图纸及专项施工方案,重点做好对构件标高(水平度)、模板安装精度、混凝土浇捣、拆模条件、局部修补等施工环节的管控,也可根据现场实际,采用新技术或新设备优化处理方案,降低功耗且调高接缝处成型质量。
重点做好管线布局优化,控制标高,防止出现部分管线漏埋。对不合理的管线布设方式、交错堆叠的布设现象进行纠错,能够在后浇带、梁(墙)部位、公共走道部位埋设的管线尽量予以迁移,对照后期装饰要求,需要预埋的管线不应疏漏,管线敷设应从桁架筋下方穿过,刚性和柔性管应根据穿布形式采用,采用较小管径分设不同管线,避免集束大管径使用时的应力集中。本工程在管线敷设环节,因专业衔接及装修方案修改等原因,出现局部漏埋问题,增加了后期施工难度。
钢筋布设及绑扎过程中,对钢筋品种、规格、数量、绑扎间距、连接方式、锚固长度、钢筋接头保护等进行管控。预制板外伸锚固钢筋与现浇结构钢筋绑扎连接形成整体钢筋骨架,预制板内纵向受力钢筋宜从板端伸出并锚入支座梁或墙的现浇混凝土层中,在支座内锚固长度≥5d且宜伸过支座中心线。单向预制叠合板板侧的分离式接缝应配置附加钢筋;叠合板板侧的整体式接缝通常设置在叠合板的次要受力方向上,宜避开最大弯矩截面。同步做好桁架钢架标高控制,以保证上排钢筋的保护层厚度符合要求。
混凝土浇筑前,对模板的强度、刚度、稳定性及承载力进行检查验收;对混凝土强度等级、塌落度指标、工艺试验数据进行前期管控。浇筑环节,控制好布料速度,避免出现冷缝;分层浇筑时,控制层厚(≤500 mm)。振捣环节,采用平板振动器,成排依次振捣前进,前后位置、排与排间相互搭接3 cm~5 cm,防止漏振;振动器在每一位置上的振动时间,以混凝土表面均匀泛浆为准,正常情况下约为25 s~40 s,避免时间过短不易捣实、过长混凝土离析。
做好混凝土养护阶段的巡查,要求混凝土浇捣完后12 h内进行覆盖浇水养护。浇水养护时间不得少于7 d,对具有抗渗性要求的混凝土,浇水养护时间不得少于14 d。根据混凝土处于湿润状态情况决定浇水次数。
依规、按图、遵案做好现场质量管控的同时,还应对常见的质量问题进行深入思考、分析,从“人,机、料、法、环、测”及“四新”应用等方面积极寻求质量问题防治及优化提升的措施或方法,以降低问题、事故发生的概率和风险,提高实物质量。笔者结合装配式建筑项目工作经历,参阅行业前沿技术研究成果,针对叠合楼板施工质量优化,提出以下几点意见。
装配式建筑施工对一线作业人员、施工管理人员、工程监理人员的专业技能提出了很高要求,只有在弄懂搞清其技术流程、工艺要求、结构受力、施工重难点、控制关键点等内容的基础上,才能对其关键薄弱环节、重大风险点、全流程协作等进行精细化施工及管控,从而保证结构质量,达到质量目标。在排他条件下,对于构件吊运的技术要点掌握和安全把控,对于构件安放的精确控制和构件保护,以及钢筋矛盾时的作业顺序要求等,各方人员均需掌握一定的专业技能,能够对问题的成因和解决措施做到精准、快速且有成效。同时,对于BIM技术的认知,不应只停留在设计阶段做碰撞检验用,而应该看到其对装配式施工全过程的巨大价值,其够提高管理效能、推演施工步序、分析质量问题、优化投资进度等,而这些的前提则是学习、掌握BIM技术和相关信息管理工具,为实现高质量发展、实现质量创优目标打好基础中的基础。
在笔者看来,深化设计不仅仅是设计单位和施工单位的事情,工程监理也应该积极参与进来,发挥积极作用。从现场实际施工过程中发现的因专业设计整合不到位问题而导致的预制板埋件数量和质量不达标问题,反映出深化设计阶段的质量管控有待提高。同时,从提升监理人员对装配式建筑施工的整体把控能力的角度考虑,积极介入深化设计阶段,有利于现场管控效能提升,有助于专业技术积累。
现阶段装配式预制件的临时支撑体系多采用满堂式钢管承重架,其中以碗扣式和盘扣式脚手架为主。在施工过程中,承重架体钢管易与叠合梁斜杠、现浇梁柱模板斜撑杆发生碰撞,导致施工难度增加,削弱斜杠支撑受力,且工具式脚手架表现出水平杆件长度有模数限定的特性,降低了立杆间距设置的自由度,造成钢管资源浪费。可采用“三角独立支撑体系”[2]、“工具式脚手架+大截面方木支撑体系”[3]、“水平构件安装专用工具式支撑系统”[4]替代满堂架,实现支撑优化。
装配式建筑结构形式的普及应用是走向现代建筑施工的标志之一。本文对装配式叠合楼板的结构特点和优缺点进行了详细分析,对其施工质量管控重点和质量优化措施进行了分析和总结,以加深对装配式预制件的认知,提升质量管控效能,期许能为装配式叠合楼板施工质量管控提供参考。