装配式建筑施工技术的研究与应用

杨学昆

（中铁六局集团丰桥桥梁有限公司，北京 100075）

1 装配式建筑概述

装配式建筑主要有混凝土、钢结构、木结构3 种结构形式。装配式钢结构建筑因自身使用年限和结构耐久性等问题，在民用建筑中应用较少；木结构属于特种结构，仅作为低层民用建筑和特种建筑形式被应用。装配式混凝土建筑相比于传统建筑模式而言，其有本质上的优势，成为应用广泛的装配式建筑结构形式[1]。

装配式混凝土建筑是将传统现浇混凝土部分在预制工厂中制作完成，采用统一设计、预制模具后进行标准化的生产，并且在生产过程中采用现代化的生产工艺与管理技术，从而保证预制构件在规格、质量等方面都能非常稳定，而后将构件运输到施工现场，再按照工艺标准进行安装的施工形式。装配式最大的特点是可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序，从而减少进场的工程机械种类和数量，将过去各个工序之间的时差消除，理论上能够做到各个工序间的无缝衔接，从而提高工效。另外，因装配式建筑的构件不在现场进行施工，能够减少资源消耗以及建筑垃圾，随之降低施工成本。本文对装配式混凝土建筑施工工艺进行研究[2]。

2 装配式建筑的优势

2.1 提升建筑质量

装配式混凝土构件均是在工厂预制完成，通过现代化的生产工艺和科学的生产管理方式进行标准化的生产。运送至现场后进行安装即可。对于装配式建筑，其质量控制点相对较少，且控制过程相对简单，通过控制生产过程的材料选择和预制过程，可保证生产出合格的构件，从而保证整体建筑的施工质量。

2.2 优化空间利用与房屋格局

预制混凝土墙板、叠合板的强度均高于现浇施工的同类混凝土结构，使用装配式构件进行施工的房屋通常具有跨径大、开间大的特点，对于房屋空间分割、功能分区等室内设计的约束减少，能够优化空间利用，使房屋格局更合理[3]。

2.3 提升施工效率

相对于传统现浇混凝土工程，装配式建筑的施工工艺更简单，效率更高。以预制率约为35%的30 层高层住宅为例，相比于同规模的混凝土建筑项目，建筑工期能缩短20%以上，施工人数能减少70%，且建筑无须额外的室内外抹灰工程，能够有效降低粉尘、噪声污染，减少建筑垃圾，生产成本也随之降低。

3 装配式建筑施工技术研究

3.1 设计阶段

若目标建筑欲采用装配式混凝土结构形式，则需在设计阶段即进行专项设计。除传统建筑的设计要点之外，要明确现浇位置与预制位置的分割处；明确预制构件的尺寸、强度、材料选用与性能约束；各分项工程之间的协调与预留；明确设计构件在实际施工中的应用，是否便于运输与吊装。

3.2 构件预制、运输阶段

构件预制是装配式建筑施工中的重要阶段，该阶段对构件质量有极大的影响，对目标工程的结构安全、使用年限等也有决定性作用。构件预制之前，需明确设计方案中构件的种类、尺寸、形状能否进行浇筑和运输；评判预制过程和运输过程的风险；对于尺寸较大的部分，能否进行分割预制；预制后强度与现浇强度的对比，以确定最终装配方案。

明确构件预制方案后，即可进行预制工作。预制过程中，所选用的材料需进行规范验收，对不符合规定的材料严禁应用于构件预制生产中。由于混凝土浇筑完成后很难对钢筋进行质量验收，故在钢筋绑扎阶段，应严格按照设计方案的钢筋型号、数量、位置、连接方式进行钢筋绑扎，然后进行钢筋工程专项验收后再进行混凝土浇筑[4]。

构件浇筑预制完成后，要进行质量验收和养护工作。装配式混凝土构件需有至少14 d 的养护期才能达到最终强度以供工程使用。养护过程中要注意混凝土构件的成品保护，养护完成运输至项目之前，再进行一次强度检验和钢筋外观检验，禁止将不合格的构件运输至施工现场。

在构件的运输过程中，对于有预留钢筋的构件，钢筋预留段应尽量避免承重，防止在运输过程中由于钢筋频繁受力而出现质量问题。运输过程需可靠固定，尽量避免构件重叠放置，若无法避免构件重叠放置，需考虑局部压强是否会对构件的强度造成影响。构件运输至现场后，应注意检查是否被破坏。

由于预制构件尺寸较大且难以堆放，施工现场通常不能存放大量的构件材料，故构件预制生产进度应与施工现场进度相符，避免构件在施工现场大量存放，以及临时性生产造成的养护时间不足。可采取动态沟通、动态排产的形式保证构件预制按需生产。

3.3 施工阶段

目前，大部分装配式建筑并非所有结构均采用预制构件，多数非承重结构仍采用现场浇筑与装配施工相结合的形式。根据设计方案，做好地下工程和底层的施工工作，在现浇结构强度达标、验收合格后即可进行后续装配施工。进行装配施工前，先确定结构的控制线和标高以及安装位置，检查预留钢筋情况，在准备工作完成后进行构件的起吊。

构件起吊后调整到最佳位置，并由施工人员辅助构件下落到正确位置，确保预留钢筋与构件预留洞之间准确匹配，而后进行可靠的临时固定，同时进行垂直度校准。待构件完全落下，与楼板垂直度符合要求且临时固定完成后，即可进行灌浆工作。灌浆使用的水泥砂浆应符合强度要求，使用专门灌浆设备进行构件的灌浆工作，并注意砂浆灌注盈满。灌浆完成并达到目标强度后，即可进行临时固定设施的拆除。

预制施工的基本顺序是预制墙板、预制剪力墙、叠合阳台板和空调板、预制楼梯和其他构件等，若采用现浇结构与预制结构相结合的结构形式且存在施工位置的交叉，需先进行预制构件的安装后进行浇筑工作，在每个楼层的所有预制构件安装完成后进行预制楼板安装，而后重复以上环节，直至完成整栋建筑的施工[5]。

4 装配式建筑案例分析

4.1 项目概况

案例工程位于北京市门头沟区，该建筑为普通民用住宅建筑，周边环境对建筑施工无特殊影响。项目无特种用途，对于防火、抗震、结构强度等参照现行国家标准。项目地块1 为住宅混合公建项目，地块2 为居住项目，建筑最高层数26 层。项目总用地面积为32 000 m2，包含地下工程与地上工程。

4.2 施工设计与前期准备

项目设计工作由当地具有资质的设计单位进行，为便于实现目标功能，同时，基于施工便捷性和成本控制原则，计划对项目主楼的1～3 层和地下工程之外的部分采用装配式施工，装配式构件主要有外墙板、部分剪力墙、楼板、阳台及空调板、楼梯，其余部分采用现浇结构。该设计方案经审查能够满足建设方的需求，并与建设方达成一致意见，实际施工将依照此方案进行。

确定设计方案后，先进行深化设计，根据工程图纸和甲方给定的设计框架，对该工程中的所有外墙墙板进行分割，装配式构件的最大尺寸为3.4 m×8 m，最小尺寸为3.4 m×2.5 m，经验证，该尺寸范围不会影响预制、运输和安装过程。

由于该工程开间变化范围较大，且在6 层以上的设计用途为公寓，故对剪力墙采用现浇与预制相结合施工的方式，对于公寓部分的小尺寸剪力墙，采用现浇施工，对于办公区大开间剪力墙，采用装配式施工，装配尺寸能够满足要求。该工程的阳台板、空调板为常见尺寸，可采用整件预制的形式。该工程楼梯为平行双跑楼梯，可采用整件预制的形式。至此，工程内的构件分割工作已经完成，经细微调整和反向验证，最终确定构件的分割和预制方案。

该建筑单位计划采用预制构件外采的形式，通过对市场调研和寻源，对比价格、供应商资质、服务能力等，最终确定中铁六局集团丰桥桥梁有限公司为该项目的装配式构件供应商。该供应商生产能力强、经验丰富，有专业的运输措施，具有相关生产经营资质。

4.3 项目施工流程

本项目在进行准备工作的同时即开始项目规划与施工，在进行场地平整、通水通电通路、生活区建设等前置工作完成后，项目正式进入施工流程。按照既定施工方案进行地下工程的施工工作，而后进行建筑1～3 层的混凝土施工工作。在进行地下工程与混凝土工程的施工中，严格遵循施工标准与技术方案，并进行多次验收确保工程合格。

进行第3 层混凝土浇筑时，项目联系构件经销商进行订货，首批构件内容为4 层1 单元的构件，约定进场时间为15 d后，经销商进入生产环节。在此过程中，现场进行装配式技术交底、技术人员选用、塔吊设备安装调试。同时，对后续构件进行订货，约定进场时间为每天进场一个单元的构件，连续进场3 d 后暂停进场1 d，以此类推。

15 d 后，建筑第3 层混凝土已达最大强度，此时首批构件进场，进行质量验收合格后，将构件暂存于施工楼栋周围的空场地，同时，准备进行构件安装工作。构件安装施工时，将构件起吊到指定位置，确保预留钢筋对位正确，采取可靠的临时固定措施，而后进行下一块构件的吊装和固定；另一班组进行灌浆施工；直至所有外墙板吊装安装完成并已灌浆。而后进行预制剪力墙和预制楼梯的安装，同时，进行现浇部分的施工工作。每个楼层的预制构件安装和附属部分施工完成后进行楼板的吊装，并利用1 d 的时间对已经施工的工程部分进行加强和验收，待强度达标后，即可重复上述工序进行下一楼层的施工，直至整个建筑封顶[6]。

项目施工过程中，需按照技术规程进行施工和验收，同时，注意安全生产，现场安全生产内容、现浇混凝土质量要点、临时设施管理、大设备管理等同一般工程形式，不做展开赘述。

4.4 案例分析

该工程在决策阶段即提出装配式的施工方式，故在设计阶段同时进行了装配式构件的专项深化，通过合理的构件分割，采用装配式与现浇相结合的工程形式，将装配式混凝土工程和现浇混凝土工程的优势相结合，最终确定施工方案。在构件预制环节，选取了中铁六局集团丰桥桥梁有限公司作为生产商，其为实力雄厚、具有资质的专业生产商，能够确保生产构件合格。

在构件进场环节中，通过科学计划编排的形式进行分组施工、分段施工，并为每一层施工预留验收和养护时间，对于施工中的可变因素也有更好的风险承受能力，不会大幅度影响工期。采用此种模式充分发挥了装配式施工的优势，且不会对现场材料堆放造成压力。

5 结语

装配式建筑具有施工效率高、质量可控性等优势。装配式建筑在设计阶段、构件预制阶段、施工安装阶段均有较多技术要求，通过对材料、工艺、施工标准的明确，能够使装配式建筑更易于大规模普及。目前，已经有诸多装配式建筑落地，根据政策指引，2025 年，装配式建筑行业的渗透率将达到30%以上，若以我国每年新增城镇新建建筑面积约2.1×109m2估算，届时，新增装配式建筑面积将达到6.3×108m2以上，保证了未来5 年的年复合增速在17%以上。随着建筑行业的发展和技术的不断革新，装配式的建筑模式也会逐渐扩大市场份额，以多种优势成为新建建筑的首选工艺。