预制装配式建筑施工技术研究

蔺建文

（中铁建工集团第三建设有限公司，北京 110117）

0 引言

随着我国建筑行业的飞速发展，创新预制装配式建筑施工技术，成为缩短建筑施工耗时，提高建筑施工标准化水平的创新性举措。在我国当下建筑行业深入发展的今天，高层建筑施工中的施工技术，也更注重应用预制配件的装配式建筑施工技术。预制装配式建筑结构施工技术具有施工效率高、环保性高、成本低等优势[1]。该技术在空间领域的充分利用，在缩短施工时间，提高工作效力上提供了条件，也为我国建筑施工行业的发展和布局谋篇开创了新局面。但不可避免地出现了环境污染、资源浪费等问题[2]。在建筑施工技术中，引入预制装配式的施工技术，也就显得迫在眉睫。现结合某建筑工程建设概况，就预制装配式建筑施工技术研究分析如下。

1 工程概况

某建筑施工预计采用预制装配式施工方法，拟对轨道交通某标段工程进行预制装配式车站拼装，预期完成车站92 环拼装，施工进度控制在2 环／天（4m），拼装完成后对内部结构实施下一道工序施工。此次工程设计中，拟对车站的预制装配展开试验段设计，试验段长180m，车站高17.5m、宽度近22.8m，由712 块预制构件组成的89 环拼装而成，单个构件55t。车站主体装配段采用明挖装配法施工，装配段基坑采用桩锚支护体系，基坑宽度22.5m，深度21m。装配结构宽度20.5米，高度17.45m，围护结构与装配结构之间设有1m 肥槽，采用C15 微膨胀混凝土回填。装配结构每环宽度2m，由5 种类型的预制构件组成，型号分别编为A、B、C、D、E，每环中B、C 型号两块，整环共计7 块预制构件。其中，底板3 块构件，由中间A 构件和两侧B 构件组成；两侧B 构件上端各接一块C构件；顶板由D 构件和E 构件交叉实施拼装。不同结构块及其不通过环间拟采用榫接方式、以精轧螺纹钢拉紧，采用改性环氧树脂填充公母榫（唯一形式可连接的配件）；自防水及接缝防水组成地下防水；采用现浇结构楼板，采用预制环梁结构处理口部。

此工程施工细节上，由7 个大小不一的构件共同构成的拱形结构设计方法；比之以往的矩形结构在空间上结构更开阔。初次设计研发阶段，合理利用地下结构型式，在视觉上为车站营造无柱结构扩展空间，让预制装配在结构纹理上更“细腻”，也为后续利用赋予了充足的空间。

从本工程的技术应用核心技术来讲，在不同的预制构件中，要实现“智造技术”，则需在预制构件之间的连接接头中，确保构件能严丝合缝地拼装起来，或在接头拼装后有效发挥其作用，并在拼接操作中更方便。结合此次设计横截面效果图，采用“榫卯结构”连接不同构件，并在拼装环节插接在一起。为防范大结构拼装中“混凝土的碰撞”，设计一组纺锤状导向定位销棒，让不同构件的中间部分更稳，以保障施工环节的对位精度。设置两道隔离橡胶垫，防范不同构件接触面不稳或混凝土硬接触，接缝止水作用效果突出。而为满足承载要求，在隔离开的接缝内注入特制注浆材料以增加接头处的柔性。此次预制装配式结构设计中，基于该套组合的接头连接方式上，能在地震等高破坏性作用下，以变刚度接头的缓冲特性和高防水性能，让构件施工质量得到进一步提升。

2 预制装配式建筑施工技术细则

在当下城市绿色化建造的要求下，装配式车站的装修和维修，已从技术方案发展到产业实用的新高度，在智能化建造中，预制装配式生产加工建造在轨道交通装配产业的体系运行格局之下，辐射范围将更广。智慧建造作为时下预制装配式建筑工程领域的热点话题，可在自动控制系统的结构设计及其拼装中，以自动控制系统替代人工操作而胜任拼装工作。施工细节上，对拼缝宽度、拉力、压力、多点同步控制等进行了预判，并无形之中提高了工程施工建设效率。此外，本工程还引入了“激光点云式构件自动测量系统”，实现对生产好的构件进行高精度自动扫描检测，实现了预制装配式“智造”的新型转变。

2.1 应用目的

预制装配式设计在建筑工程的应用，能在工厂预制建筑结构件，再于施工现场加以组装。该施工技术在工程建设项目上的投产，能整体保障建筑施工质量，并获得了显著的效果。同时在具体的施工实践中，通过合理承重墙板设置，以适应不同气候环境下的保温层厚度等合理选择；还可充分考虑集成度，防范后续对施工质量造成负面影响。

2.2 应用状况

我国的预制装配式技术在应用领域尚浅显，多以初级的楼板建造为主，因而施工中对抗震结构和保温层的关注，多以现场浇筑为主[3]。从本次预制装配式建筑在轨道交通车站的应用为例，构件目标体系的制定，要求结合具体的施工设计实践，在施工不同阶段进行有针对性的设计。以弹性设计（具备良好的强度和刚度）提升恶劣天气环境下的适应性（抗震能力和变形能力），在构件连接上，防范连接位置出现较大裂缝，保证构件连接处具有良好的抗渗性。该施工技术最初在生产制造型企业厂房建设中应用，由于其抗震性、环保性、施工成本、施工周期等多方面都有着良好的优势，促使预制装配式建筑逐渐渗透住宅建设中，逐渐朝着标准化的智能制造方向上前进[4]。施工中，首先将底板预制构件定位拼装至16m，由人工配合龙门吊吊装A、B 构件，利用肥槽空隙对称张拉环向精轧螺纹钢连接A、B 构件，过程中与反力架连接锁定。其中A 构件对中后1 次张拉就位，B 构件对中后须分4 次张拉就位，每环复核校正。其次吊运拼装装备部件进行分体安装，调试结束后，安装两侧C 构件，由人工配合龙门吊将C 块与B 块对中，利用拼装装备精调纵向及环向垂直度，固定C 块并拧紧高强螺栓，过程中与反力架连接锁定。最后进行顶板预制构件定位拼装，分别吊运D、E 块至拼装装备平台上，利用拼装装备完成合龙、张拉连接、三维调整及回落等动作后，固定拱脚并拧紧高强螺栓，过程中与反力架连接锁定。首环拼装结束后，后续在不同环的拼装施工中，还逐步朝着协同连接成片的整体化、智能化张拉设计上前进。并在不同拼装施工中，每块构件缝宽均控制在7mm 以内。

其中空心板施工工艺流程图如图1 所示。

图1 空心板施工工艺流程图

2.3 相关施工工艺和技术

2.3.1 防水技术

墙体上部现浇混凝土、预制板间，为实现节省耗材的效果。优化模板材料，同时采取针对性防水方案，启用BIM 技术优化车站设计。在施工建模中，通过模型分布保障管线敷设的正确性，并能整体提升混凝土浇筑施工整体性，确保施工设计和检验符合预留要求。

2.3.2 对建筑整体性加以规划

此次车站施工中，考虑建筑空间的使用功能，要求透光、透风；最大限度降低运营成本，减少预算，对整个建筑工程的管理及相关构件运输及应用予以合理化分析，最大限度提高施工作业效率。

2.3.3 预制构件厂内质量控制

预留钢筋定位的准确性，要求技术人员进行质量控制，并在进场前严格避免钢筋偏位、定位不准确等问题出现。预制构件厂的模具优化，以提升预制构件内预留钢筋定位精度。此次工程施工中，采用组合模式的方法，将限位套筒垂直焊接至角钢一侧等边，用套筒临时固定预留钢筋水平方向、避免可能出现的预留钢筋偏位等问题的出现。

2.3.4 构件管理

混凝土浇筑是预制装配式建筑构件施工中的主要环节，对构件模具的质量做好检验，对提升设计的合理性，确保均匀浇筑提供了管理依据。监测主要对象是预制构件在浇筑过程中的形变情况，并尽早补强，确保构件性能稳定。构件运输环节，除了选择合适的运输设备外，还要确保运输过程中能够满足构件的存放要求。要求对运输设备中的预制构件进行加固，防范运输过程中出现构件掉落或磕碰现象。构件的存放环节，做好现场清洁工作与压实工作。吊装技术上，要根据施工现场的具体情况选用合理的施工方式。放样、吊装预制柱和大梁及小梁等为基础，接着要吊装楼板、外墙、阳台板、楼梯等，而后进行混凝土的现浇和配置机电设施，最后要对楼板进行灌浆操作。

建筑外墙的设计及施工等环节，严格落实外墙施工技术要点，另外在制作过程中借助翻转台法脱模，使其进行脱模操作。预制装配式混凝土外墙施工技术在应用领域的前景广阔，并以智能制造实现了“节能增效”的施工效果，还直接提高了施工材料的利用率，还在“降本”上，无形之中提高了工程施工建设整体质量，并使得施工单位社会效益和经济效益达到最大化[5]。最后，构件连接上，通过对关键部分的构件进行预制连接，无形之中确保了顺利脱模。从参建单位的统筹与协调、设计方案的绿色施工可行性、绿色施工管理前置、施工过程动态管理、绿色施工后评价等方面，预制装配式建筑绿色施工中，引入BIM 技术的模型优势；以某装配式住宅小区为例进行分析；预制装配式建筑与绿色施工理念的契合度很高；推广应用预制装配式建筑绿色施工是建筑行业转型发展的一种有效途径；充分恰当地应用BIM技术，能够切实提高预制装配式建筑绿色施工的实施效果，提升企业核心竞争力[6]。

2.4 施工中的关键点

首先，此次施工心中，通过“搭积木”方式对车站进行预制拼装，并务求“平稳”。首先，将基面精平作为整个施工的核心，实现了拼装后整个站体的稳定性效果。为解决基面精平难题，还在整个预留空间注浆隔断中，寻求精平条带支点方法。此次建筑施工技术上，由拼装体基面细分为小面积的数个条带，并通过控制条带表面平整度及其条带隔仓预留空间注浆工艺，实现了对构件安装后的填平效果，并最大限度保证了拼装体基面的大面积精平效果。基面施工的关键和重点为小面积的条带施工平整度控制，这就要求在施工中，预制装配设计在宽25m 的车站基坑内，以五条1.2m 宽的水泥条带（不同条带间间隔4.2m）。由此在建筑施工的构件落地支撑中，以角钢固定等措施保证了标高精度，确保了不同水泥条带表面高低误差在（±2mm）。且在不同条带间的混凝土填充作业中，基面≤水泥条带面1.5cm，以确保后续构件安装和预埋导管的注浆找平符合安装要求。

车站防水设计作为不可忽略的问题。要求在不同构件安装吊运前，于预留2.5cm 的小孔上安装球形阀门，以确保注入环氧树脂对构件榫槽缝隙的密封性能，并能确保构件粘接符合整体性能要求。构件自身“微裂纹”的防水设计上，要求严格原材料的选择，并在施工工艺上，掺入耐久性配合比技术高的水泥、砂石等，外加剂比例的控制上，还要严格钢筋模具的振捣严实，确保窑内蒸养技术实施养护符合场内要求。在构件上安装“密封圈”，复合防水材料设计上，在预制好的两条构件沟槽中安装密封胶条并做好拼装前的准备。构件和构件拼好后，为防止吊装时碰坏防水圈，还要求在防水圈上以宽胶带保护。在拼装好的站体上，以齿状刮板在顶部和立面刮涂和喷涂非固化沥青，并在涂层外面覆盖聚乙烯丙纶复合防水卷材（具有抗拉能力）；车站外墙体防水施工完成后，还需层厚在2cm 左右的泡沫板拼成保护层，以此来防范回填土环节对防水层造成的破坏。

模具生产，空腔构件尺寸精准、外观完美、实现批量标准化生产目标。即在施工前先制作构件模具，再用泡沫混凝土制作成空腔体，并将其放入模具内绑入钢筋中，再专用混凝土浇筑，实施养护定型。节能环保上，设计的地上地下双层结构上，首层为站厅层（无立柱）、二层为站台层（主体采用装配式建设外部结构，中柱与中板现浇结构）。

2.5 预期建成效果与可行性分析

装配式施工与传统施工相比，方便快捷，减少建筑浪费，将复杂的建筑方式简易化，并且节能环保，而在装配式结构施工中，装配式节点连接是重要环节，那么如何处理好装配式结构节点，是施工的重要因素，影响施工的进度和质量[7-8]。装配式建筑结构承受压力，离不开竖向预制构件，而为发挥该节点的作用，要求进一步提高建筑物的抗震性能与整体性能，也是提高单体建筑预制装配率的关键[9]。

本工程施工建设中，建筑总面积1.2 万m2，共节省周转材料800m3；施工现场材料占地面积减少了1/3；建筑垃圾减少80%；现场施工劳动力节省了近半数。本次施工工期比之以往同类型的施工，至少节省了45d；施工中还极大程度地降低了对周围居民的干扰。施工工艺创新、优化措施上，通过技术攻关及应用总结，逐步形成了装配式建筑施工综合施工技术，质量和效率得到了同步提升。在预计时间内完成施工，还将消弭冬季恶劣天气下施工带来的火灾等安全隐患。

3 结论

本文结合具体的工程建设实践，强调了对预制装配式建筑施工予以管理。从施工关键技术上下功夫，提高建筑工程施工整体质量。本次结合轨道交通车站的施工技术，对降低建筑材料能源消耗，保护周围环境，使建筑工程施工做到真正的“智能制造”。深入推广预制装配式建筑结构体系，提高工程项目建设整体质量，实现建筑行业的长足发展。