装配式混凝土结构施工现场连接技术与质量控制研究

徐惠华（中铁二十二局集团市政工程有限公司，广东 广州 510800）

与传统现浇建筑不同，装配式建筑是通过在工厂预制不同种类的结构构件，并使用机械运输至现场，通过特定的连接方式拼装组合起来的建筑物，避免了大量的现场人工现浇[1]。装配式建筑可以实现工厂化生产、机械化施工，标准化和信息化能够贯穿生产、运输、装配和使用，施工方式具有节能高效、绿色低碳的特点，与传统粗放型和劳动密集型的建筑施工方式有着本质区别，因此在我国得到了广泛的推广应用[2-3]。相对于施工体系完善、工艺成熟的现浇建筑，装配式建筑的发展还处于起步阶段，与之配套的技术体系还不完善、不健全[3]。

由于装配式建筑需要通过不同的连接节点将各个预制构件拼接起来，施工现场连接技术和质量控制成为发展装配式建筑道路上的重中之重，也是保障结构整体安全性能和使用耐久性的关键，其制约着装配式建筑的推广应用和建筑工业化的发展进程，研究装配式建筑的施工连接工艺以及控制预制构件的施工质量成为建筑工程领域的重点方向之一。本文结合实际工程案例，在综合分析装配式混凝土结构现场施工现场连接技术的基础上，确定了预制构件的连接施工工艺，并对墙体、柱体和梁体的中心线对轴线位置安装精度进行实测和统计分析。研究成果可用于高层建筑高装配率建筑工程预制构件的连接施工。

1 工程概况

广州市某高层装配式住宅楼工程项目总建筑面积122700m2，由3栋33层的住宅楼、6栋7层住宅楼组成。33 层建筑物均为装配式混凝土框架剪力墙结构，建筑物高度99m，7 层建筑物均为装配式混凝土框架结构，建筑高度24.5m，整体建筑装配率75%，属于超高装配率混凝土结构。建筑物设置2层地下室结构，地下室采用现浇混凝土框架结构。结合工程实际，确定项目装配式建筑的主要施工工艺如图1所示。

2 装配式建筑施工现场连接技术分析

目前，装配式建筑的现场施工连接方式众多，主要分为套筒灌浆连接、浆锚搭接连接、水平锚环灌浆连接、焊接连接、螺栓连接和现浇连接[4-5]。

其中，套筒灌浆连接是装配式结构系统应用最为广泛的现场连接方式，由套筒、灌浆料和被连接钢筋3部分组成。灌浆料发挥媒介作用，硬化后将套筒和被连接钢筋形成整体，实现荷载的传递，如图2所示。管径套筒具有力学性能可靠、锚固长度较小、适用性广、安装方便等特点，可以在抗震设防区与高层建筑中使用[6]。套筒的材质普遍为金属，从外形上可以分为锥形、圆柱形和异形，套筒的内直径越小，对灌浆的约束作用越长，钢筋直径与套筒壁厚的比值一般小于13，钢筋的直径不宜小于12mm，不宜大于40mm，钢筋的黏结长度一般大于其直径的8倍，灌浆料为高强水泥基胶凝材料。

图2 灌浆套筒的连接方式

浆锚搭接连接主要用于剪力墙结构中小直径钢筋连接，通过预制构件表面外伸的带肋钢筋插入所要连接的预制构件对应位置的预留孔道，预留孔道按照成型方式的不同可以分为预埋金属波纹管成孔和钢管抽芯成孔两大类，如图3 所示，钢筋与孔道内壁之间灌注入高强早强微膨胀特性的灌浆料，从而形成约束浆锚搭接连接，该搭接方式属于间接连接，搭接长度较长，但连接成本较低。

图3 浆锚搭接连接方式

水平锚环灌浆连接主要运用于预制墙板的竖向接缝连接，预制墙板构件边缘预埋螺纹套筒和钢锚环，并在预留操作手孔中甩出，施工时将需要连接的预制墙板进行对准，操作手孔内的钢锚环进行对准，并将相邻剪力墙就位拧紧，随后把钢筋穿过左右墙体内的钢锚环，对操作手孔进行后灌浆，硬化后实现构件的连接。为保证墙体连接的整体性能，后浇手孔的混凝土强度等级应大于预制墙板的混凝土强度等级[7-8]。

焊接连接是在预制构件边缘（底面或侧面）预留钢板，在预制构件吊装到设计位置后，通过焊接的方式将墙板、楼板、构造柱连接起来。构件之间如钢结构一样用焊接方式连接，该连接方式为干式连接，具有施工简单、污染少、整体强度高、可拆卸替换等特点，适用于多种装配式建筑施工环境。

螺栓连接同样是一种干式连接方法，也是装配混凝土结构的主要连接方法，可应用于非抗震设计或低抗震设防烈度设计的底层或多层建筑。螺栓连接充分发挥了螺栓节点和装配式结构的技术优势，在预制构件中预埋钢板和螺栓孔，将分布钢筋的套筒灌浆或后浇混凝土等湿法连接转化为预制构件的直接连接，预制构件组装完成后，直接拧紧螺栓完成装配式建筑连接。该施工工艺具有操作简单、成本较低、传力简单、施工效率高、质量可控等优势。

后浇连接是在预制构件之间预留后浇缝或后浇带，通过相邻两个构件的钢筋连接后浇筑高强度混凝土形成整体，预制构件的钢筋连接可以为搭接、焊接、套筒注胶连接、套筒机械连接、错环连接、钢丝绳索套加钢筋销连接等方式[9]。

综合以上分析，结合项目的施工条件以及施工工艺成熟度，并考虑施工速度和施工成本，研究确定装配建筑的连接技术为灌浆套筒施工技术。

3 装配式建筑施工现场预制构件连接质量控制分析

为分析装配式建筑施工现场预制构件连接质量控制，对墙体、柱体和梁体的中心线对轴线位置安装精度进行实测，并统计分析，结果如图4所示。

图4 不同预制构件轴线安装精度质量控制结果

由图4（a）可知，梁体的轴线安装偏差大致呈偏正态分布，频数主要集中在误差较小的范围，梁体的在轴向安装偏差主要分布在2mm～8mm 之间，占比83%，其中误差为5mm 的频数最大，达到50 个，平均偏差为5.57mm，满足规范规定的梁体允许偏差为10mm 的要求，超出允许值的频数为21个。

由图4（b）可知，柱体的轴线安装偏差大致呈偏正态分布，频数主要集中在误差较小的范围，柱体的在轴向安装偏差主要分布在2mm～10mm之间，占比87%，其中误差为4mm 的频数最大，达到206 个，平均偏差为6.03mm，满足规范规定的梁体允许偏差为15mm 的要求，超出允许值的频数为18个。

由图4（c）可知，墙体的轴线安装偏差大致呈偏正态分布，频数主要集中在误差较小的范围，墙体的在轴向安装偏差主要分布在3mm～7mm 之间，占比85%，其中误差为4mm 的频数最大，达到150 个，平均偏差为4.68mm，满足规范规定的梁体允许偏差为10mm 的要求，超出允许值的频数为4个。

4 结语

本文以广州市某高层装配式住宅楼工程项目为研究对象，在综合分析装配式混凝土结构现场施工现场连接技术的基础上，确定了预制构件的连接施工工艺，并对墙体、柱体和梁体的中心线对轴线位置安装精度进行实测和统计分析，得到以下结论：

（1）装配式建筑的现场施工连接方式主要分为套筒灌浆连接、浆锚搭接连接、水平锚环灌浆连接、焊接连接、螺栓连接和现浇连接，结合项目的施工条件以及施工工艺成熟度，并考虑施工速度和施工成本，研究确定装配建筑的连接技术为灌浆套筒施工技术。

（2）现场实测表明，墙体、柱体和梁体的中心线对轴线位置安装的误差分布均呈现偏正态分布，频数主要集中在误差较小的范围，梁体平均偏差为5.57mm，柱体平均偏差为6.03mm，墙体平均偏差为4.68mm，均满足规范要求，预制构件施工质量控制良好。