预制夹心保温外墙装配式结构施工技术研究

李建辉，王欢欢，黄俊波，候保星*，王许朋

（1.郑州国投房地产开发有限公司，郑州 450000；2.中国建筑第五工程局有限公司，长沙 410000）

装配式建筑结合了传统建筑业以及制造业的优良做法，并结合国家可持续发展理念的建筑工业化、信息化深度融合的建筑结构形式。预制夹心保温外墙集承重、围护、保温、防水和防火等多功能为一体，内叶墙、保温层及外叶墙一次成型，通过可靠连接件形成整体，整体性好，由于具有现场施工采取拼装+现浇相结合的方式，使得标准工期短、利于绿色发展等特点，在新型建筑行业中得到广泛应用，是当今新型建筑行业项目发展的重点，目前针对预制夹心保温装配式结构研究方向主要以预制混凝土夹心保温墙板连接件受力性能、冷桥现象及构件生产工艺等为主，涉及现场施工工艺、施工难点分析的研究相对较少。因此，开展对预制夹心保温外墙装配式结构施工技术的研究，对于新型建筑行业项目的发展有着积极的实际意义。

1 现场施工工艺

1.1 前期策划

1.1.1 场地布置

1）场内道路。装配式建筑场内道路分为以下几个类别。①直通型：要求道路宽度不小于4.5 m，单车道需设置会车点。②闭环型：双车道要求道路宽度不小于6.5 m，单车道要求道路宽度不小于4.5 m，单车道需设置会车点。③环型：要求道路宽度不小于4.5 m，单车道需设置会车点。④截断型：要求道路宽度不小于6.5 m，需设置回车场，一般不推荐使用。直角转弯道路宽度大于等于6.5 m，一般不推荐使用，圆角转弯直线段道路宽度大于等于4.5 m、圆弧段道路宽度大于等于6.5 m、转弯内径R≥15 m，为装配式项目推荐使用，装配式项目施工现场PC构件运输道路坡道要求施工道路坡度小于15°。

2）大门要求。①进场通道大门处无坡道时，施工进场大门内净高度H≥6 m。②进场通道大门处有坡道时，施工进场大门内净高度H≥6.5 m，道路坡度小于等于15°。③市政道路和场内道路均垂直于进场大门时：市政道路最小宽度不小于8 m 时，大门宽度不小于12 m，场内道路宽度不小于8 m；市政道路最小宽度不小于10 m 时，大门宽度不小于9 m，场内道路宽度不小于16 m。

1.1.2 垂直运输设备布置及选型

垂直运输设备选择基本要求及影响因素见表1。

表1 垂直运输设备选择基本要求及影响因素

1.1.3 施工方案的选择

施工体系：铝模+PC+爬架一体化。

优点：有效降低人力物力，响应绿色施工理念，更符合工业化的发展方向；提高砼质量，免抹灰（或薄抹灰），减少后期维修，降低成本；铝模强度高、精度高，周转次数高，易于总承包管理。

缺点：增加现场一定的技术深化难度。

1.2 工艺流程

装配式施工工艺流程如图1 所示。

图1 装配式施工工艺流程

1.3 工序施工要点

1）预制构件进场。现场工期进度计划、预制构件厂排产计划、预制构件装车及运输计划三者应统一调配。在现场施工前应将预制构件施工需求计划及运输相关事宜协商好。如构件厂构件装车时间、顺序、数量，吊装进度计划、运输时间、需求计划及到货周期等。

2）竖向墙板安装。①放线：现场使用激光铅垂仪投射激光，使首层放线中心位置与施工楼层的接收靶中心点在一条直线，将经纬仪架设至施工楼层，然后放出主控线，复核控制轴线，使楼层控制线控制到毫级精度。 然后再根据楼层控制轴线、施工图纸尺寸依次放出图纸中的所有轴线，然后再根据墙柱图纸及装配式平面布置图放出预制墙体两侧边线和端线、300 mm 控制线等。安装前，在墙板上的内侧弹出1 000 mm 水平安装线，以便后期安装时进行水平控制。②凿毛、清理：根据墙两侧边线、端线及控制线所确定位置，对预制构件计划吊装位置处楼板进行凿毛，并清理干净。③垫片找平：根据墙板线和垫块定位图，在墙板线内标注出垫块位置，外墙板垫块放置在轴线上面，100 mm 厚隔墙板放置在墙板下缝中放置。4 m 以下墙板放置2 组垫块，4~6 m 墙板放置3 组垫块，大于6 m 放置4 组垫块。每组垫块组合按最小垫块个数组合，放置时避开墙板下水电预留孔洞位置。例如采用水准仪或红外线以楼层1 m 标高线控制垫片高度，垫片高度作为预制墙体吊装时的控制高度。④转换层钢筋校正：构件吊装前，对钢筋位置、长度、间距进行严格验收，确保构件安装准确。使用定位框检查竖向连接钢筋是否偏位（钢筋位置偏差不得大于±3 mm，长度偏差在0~15 mm），针对偏位钢筋用钢筋扳手进行校正，要求钢筋表面干净，无严重锈蚀，无粘贴物；并填写检查记录表，便于后续预制墙体精确安装。⑤检查构件连接面：构件水平接缝基础面干净，不得有浮灰、粘贴物、木屑及油污等杂物且没有活动的混凝土碎石和石子；保证构件接缝严密、不漏浆；高温干燥季节应对构件表面做润湿处理，保证构件表面处于湿润状态且无明显积水。清理楼层面，根据楼层控制轴线，在施工楼层上根据墙柱图纸及装配式平面布置图放出预制墙体两侧边线和端线、300 mm 控制线。现场通过标记300 mm 控制线来便于现场吊装人员施工以及墙体控制。⑥墙体安装精度调节：墙体的标高调整根据1m 控制线在墙体吊装就位时完成，主要通过墙体底部垫片厚度调整进行控制。墙体的位置和垂直度通过上下两道斜支撑调整。斜支撑的可调伸长度一般为±100 mm。调节时，利用短斜支撑及撬棒根据墙体边线、端线及300 mm 控制线进行精确定位。将水平位置偏差精确度控制2 mm 以内，在施工楼层左右侧利用红外线、撬棒及调节垫片厚度进行施工作业面内精确定位，将偏差精确度控制在2 mm 以内。

3）灌浆。灌浆过程中做好影像资料留存，灌浆完成后对灌浆饱满度进行检查及记录。

4）支撑架搭设。确保标高线与预制墙板安装标高线一致，避免控制线偏差造成模板螺杆洞与PC 预留螺杆洞位置存在偏差，影响施工进度，模板合模前，竖向构件粘贴双面胶作为停检点，避免流浆、错台现象。

5）叠合板、空调板安装。叠合板空调板吊装前，根据装配式施工图纸放出1 cm 控制线，在板带及叠合板四周位置双面胶粘贴作为停检点，避免流浆现象。叠合板水平定位及标高控制如下。①叠合板平面位置定位的控制：现场吊装先组织对靠近PC 外墙侧的叠合板施工，叠合板吊装前，进行水平位置的测量放线，确定吊装水平位置。叠合板与竖向构件、预制梁及底部支撑模板相互搭接1 cm。②叠合板板底标高控制：由于叠合板是通过铝模独立支撑或者盘扣钢管架进行受力支撑的，叠合板底部标高通过调节架体标高控制。调节架体标高时，根据预制竖向构件控制标高线调节独立支撑，使结构施工控制线在一个标高，避免标高控制线倒转过程出现标高误差，影响后续主体施工进度。

1.4 标准工期模型

通过郑州某项目施工，总结出标准层“6 天进度模型”，如图2 所示。

图2 6 天进度模型

1.5 技术难点分析

难点一：多个PC 构件现浇连接处施工吊装难度大，吊装过程中存在钢筋打架现象。

解决措施：利用BIM 进行三维建模，模拟吊装顺序，及时优化，例如本文载体项目，存在碰撞现象，优先吊装YGQ9 构件，将YGQ10 构件梁筋以直螺纹套筒连接方式进行后期拧入，避免钢筋打架问题。

难点二：施工过程中容易产生空间斜撑碰撞。装配式建筑与铝模各自拥有一套独立的斜撑体系，因施工层上操作空间有限，装配式建筑墙板的斜撑与铝模的斜撑空间往往会产生出现干涉碰撞的情况，彼此之间会相互限制。另外，在装配式建筑构件与铝模交接的位置缺少铝模斜撑安置空间，施工人员在操作过程中也容易出现缺漏个别铝模斜撑的现象，尤其是在转角或斜撑密集区域，很容易导致爆模、漏浆的问题。

解决措施：由于两者的支撑体系存在冲突，深化时将两者相互整合。设计的时候将PC 和铝模的斜撑位置设计在同一处地方，通过PC 预埋螺栓孔与铝模开孔连接，铝模增设竖向背楞，与PC 的斜撑完美组合成斜支撑加固件，避免了碰撞，节省了空间，方便了施工。

难点三：施工过程中铝模与PC 构件无法紧密结合。吊装预制构件偏位，铝模安装体系未调平，预制构件和铝模板的加工尺寸公差过大，平整度不够，都容易造成装配式建筑构件与铝模一体化安装时出现偏差，因此尤其是在墙板阴角、平台板阴角等尺寸偏差较大的部位，导致两者无法紧密结合，容易缝隙过大出现漏浆，影响结构的垂直平整度。

解决措施：吊装前，施工楼面先平整化处理，放线定位，标注标高线，提前预埋连接件和接驳钢筋，缝隙槽口处需进行贴胶条处理。吊装后需根据放线，标高调整位置，对预制构件XYZ 三轴位置和垂直度进行校正，调节完后加装斜支撑和下脚固定角码。检查钢筋节点绑扎的问题，不合格的钢筋锚固需及时上报处理并整改，针对构件设计尺寸采用3~5 mm 负偏差设计，防止铝模板顶死无法进行安装。

难点四：混凝土浇筑时，外墙侧压力大，易造成预制夹心保温外墙外页变形，轻则影响结构外墙装饰效果，重则引起质量事故。

解决措施：①加强进场质量验收，及时规避进场缺陷。②增设钢丝网，并采取分段浇筑，降低外墙夹心板侧压力。③外页板增加预埋螺母，以便外页板与内墙模板加固体系连成一个整体。

难点五：装配式建筑在转换层位置以下结构是现浇混凝土，转换层结构是预制构件。在现浇与预制转换的楼层，即首层装配结构，转换层下部现浇结构中预留插筋的定位准确性对上部预制构件吊装施工质量、进度的影响起着质量至关重要的作用。

解决措施：①根据PC 深化图插筋节点大样先进行转换层连接钢筋精加工，然后根据图纸平面位置和控制轴线进行连接钢筋定位预埋，预埋应做到定位准确、加工精良、无弯折、无毛刺及长度满足设计要求。注意预埋钢筋规格、外漏及锚固尺寸、定位尺寸。②梁钢筋骨架绑扎时，根据PC 深化图插筋平面图在钢筋骨架进行连接钢筋的初步定位，钢筋绑扎完成后应对连接钢筋的垂直度进行修正处理。钢筋骨架验收时，一方面按照施工结构图进行钢筋间距、数量、锚固长度的验收；另一方面对连接钢筋的直径、钢筋级别、预埋位置和外甩长度进行检查。

难点六：K 板在较大上翻梁及山墙部位存在爬架附墙与铝模板的碰撞。

解决措施：较大上翻梁部位K 板需在爬架附墙处断开，山墙位置支座附墙移至K 板以下。

难点七：板面露筋。

解决措施：叠合板构件生产时，将桁架筋采取负3~5 mm 偏差，满足规范要求，避免露筋现象。

难点八：现场铝模施工过程中存在铝模螺杆位置与机电点位位置重合，现场铝模施工将点位拆除现象。

解决措施：铝模深化时，对拉螺杆位置针对机电点位进行避让，避免后期施工中存在碰撞问题。

难点九：爬架导轨离结构外边缘距离小、无法保证铝模外墙大模拆除及提升。

解决措施：深化时将爬架导轨离结构外边缘至少保证250 mm，宜设置为300 mm。

1.6 效益分析

1.6.1 经济效益

大部分构件由工厂化生产，采用钢模定型化生产，只需配备一层构件模板即可，同时钢模还可以回收利用；现场只有关键节点为现浇混凝土，模板使用量为全现浇结构的70%，模板使用量大大降低，单模板一项节约成本约150 万元；构件工厂化预制，施工现场混凝土使用减少约60%，混凝土损耗量同比减少，节约成本约20 万元。该施工方法由于施工速度快，缩短了设备、周转材等使用时间，降低了施工成本，提高了资金使用周转率，这对施工投资周转是非常重要的。

1.6.2 工期效益

预制夹心保温外墙、预制飘窗等在预制厂完成预制，外墙防水、涂料等施工工序通过爬架或吊篮就可以完成施工，且工序不在关键线路上。以一栋20 层左右的高层建筑而言，通过装配式施工就可以节约工期6个月左右。倘若建筑行业全面实行构件设计与加工，后续施工速度将会更快。

1.6.3 社会效益

装配式施工技术便于施工、操作简单方便、现场施工周期短，相对于传统施工方法在周转材料、人工花费上能够节约20%~30%；在装饰装修方面，工程竣工时间上能够缩短1/6~1/4 的时间，针对现场湿作业能够基本避免，减少建筑施工垃圾70%，节约一半的施工用水，噪声污染也能大大减少，符合国家绿色施工的发展理念。

1.6.4 安全效益

传统现浇混凝土结构现场施工人员聚集，现场垂直交叉作业多，在现场施工过程中容易产生物体打击、高空坠落等现象。通过将结构构件预制化，作业场所转移至构件工厂，使得潜在危险源减少，减少事故发生的频率与概率。

2 结束语

本文以郑州某项目为工程研究背景，通过研究发现以下特点。

1）通过现场控制施工要点、优化技术难点、做好统筹协调，装配式标准层施工可以达到6 天一层的标准工期，具有较好的经济效益、工期效益。

2）预制夹心保温外墙装配式结构施工具有很好的环境效益，对环境保护具有重大意义，符合我国生态文明建设和可持续发展的理念。