基于PC构件的装配式建筑施工技术分析*

张学文

(中铁十二局建筑安装工程有限公司 太原 030024)

随着我国建筑行业的发展,新的行业标准相继出现。装配式建筑作为一种新型技术,凭借其安全性和实效性,在现阶段得以广泛应用。在装配式建筑施工作业中,PC构件的应用可谓是重中之重。一方面,PC构件是装配式建筑的重要组成元素,在整个施工流程中不可或缺。另一方面,PC 构件的施工与安装,对技术人员的要求较高,其具有质量性、安全性和稳定性的特点。在实际的装配式建筑施工过程中,应基于PC构件研究相应的施工技术并加以完善,从而实现建筑行业的健康有序发展。

1 基于PC构件的装配式建筑特点研究

在现阶段的建筑工程中,装配式建筑较为常见,是当前建筑行业的主要类型之一。其特点较为突出,形式多种多样,具体包括预制装配式和整体装配式。不同于传统建筑风格和建筑模式的是,装配式建筑需要提前准备好构件,在施工过程中直接安装,从而确保整体工程的效率。简单来说,基于PC 构件的装配式建筑形式多元,工程效率较高,绿色节能环保,成本容易控制。同时,装配式建筑的整体设计方案较为容易确定,可以根据现场情况和实际需要灵活改变。所谓PC构件,全称为混凝土预制构件,是整个装配式建筑过程中不可或缺的重要材料。PC构件预先受压定型,可以有效提高建筑物的整体稳定性和抗压性,减少和避免裂缝情况出现,确保内外部结构的安全性。从安装方向上来看,PC构件大致可以分成3类,如表1所示。

表1 PC构件类型表

在实际的工程施工应用中,PC构件的应用类型和安装位置应该根据工程需要和现场条件确定,准确发挥PC构件的功能特点,进而找准安装定位,从而提高应用效果。

2 基于PC构件的装配式建筑施工要求分析

2.1 从性能的角度分析

从性能的角度来看,装配式建筑需要的PC 构件应符合建筑标准,确保PC 构件结构能够嵌入到建筑整体之中,与现浇部分实现良好结合,保障建筑整体性能。具体来说,PC 构件在建筑施工过程中的性能要求,可以从以下3点进行研究,如图1所示。

图1 PC构件性能要求分析图

2.2 从设计的角度分析

在装配式建筑施工作业中,为了确保PC 构件和施工技术的应用效果,提高整体建筑的作业质量,从设计的角度进行分析研究是很有必要的,其基本要求可以从以下两个方面进行分析。一方面,对于混凝土预制构件而言,在设计过程中所使用的混凝土材料大多为C30式(30 MPa≤fcu<35 MPa)混凝土。这种材料本身具有一定的稳定性和耐久性,应用该材料制作的PC构件,可以满足国家标准以及GB 50010-2010混凝土结构设计规范中的规定。工厂在实际生产的过程中应结合设计方案,合理设计PC构件的抗压强度,其抗压力强度应为混凝土程度的75%。当满足这一设计需求后,方可进行脱模作业。出厂时,PC 构件中的混凝土养护周期应高于15 d。另一方面,在生产制作PC构件的过程中所使用的钢筋材料应确保其强度合格,其强度的保证率应≥95%。其中,安装方向为斜向的PC构件及其框架,应达到国家所规定的抗震等级。安装方向为纵向的构件及其框架,应重点控制竖立钢筋的拉性和屈服强度。可拉性与屈服强度的比值应≤1.25,在最大拉力的情况下,所用钢筋的伸长率应≥9%。

3 基于PC构件的装配式建筑施工技术要点探索

3.1 生产与运输要点

对于装配式建筑施工而言,在应用PC 构件的过程中,生产及运输配件是工程作业的第一步,同时也是该工程的基础性作业。在生产过程中,设计和生产PC构件需应用符合国家标准JGJ 1-2014装配式混凝土结构技术规程的模具。针对需要与现浇混凝土接触的PC构件,在设计生产过程时需要在模具的表面提前涂刷脱模剂。一些有特殊外观要求,或是规格要求的PC构件,如拼接区域的PC构件,需要用止水条或是止水布进行密封。与此同时,在生产过程中,生产人员应严格按照专业图纸和施工方案所规定的标准进行生产。

生产前应核对预留孔的位置,确保预留孔满足需要后方能制作,并且PC构件与现浇混凝土的连接面,应制作成粗糙面,控制粗糙面的凹凸程度。一般来说,接触区域的凹凸程度应控制在4 mm 以上。在生产结束后,需要工程部门或是生产厂家进行运输,将PC 构件运输到装配式建筑施工现场。为保证PC 构件应用的便利性,在施工现场应划出专门区域进行堆放,并将吊装设备与专门区域相近的地方。在这过程中,为了避免PC 构件出现质量问题或是变形问题,具体可以采用吊装设备将其吊到特定位置上。

3.2 吊装要点

吊装施工是装配式建筑施工过程中的重要环节,同时也是PC构件应用到工程之中的关键流程。其吊装的结果和效果,影响了建筑的整体安全和质量。因此,在实际的作业过程中,施工人员应根据技术人员的指导明确吊装位置、精准定位,保障混凝土预制构件能够同现浇结构有效衔接、整体拼接。具体来说,其吊装要点包括以下3个方面:

(1)在墙板和支架的吊装过程中,吊装施工应秉承匀速、缓升、缓降的原则,稳中求进。在正式安装时,应提前查验好PC 构件的型号,确保其规格符合吊装区域需要。在实际吊装中,应采用人工微调的方式,拼装PC构件。在拼装完后及时固定,避免出现构件掉落的情况。其主要的结构和位置间距如表2所示。

表2 墙板、支架的吊装结构和位置间距

(2)技术人员应提前做好技术交底工作,确保作业人员能够按照施工图纸调节PC构件的吊装位置。当混凝土预制构件与吊装位置的间距达到1.5 m 时,可根据实际情况停止吊装机器。施工人员根据施工图纸和工程方案,需要调整构件的位置,确保构件安装的准确性。在调整过程中,为了确保混凝土预制构件装配区域实现有效结合,需将构件上的预留孔匹配嵌入到预留钢筋中,作业人员应在安全的前提下达到指定位置,缓慢移动构件。当与装配区域的距离为30 cm 时,借助定位工具进行调整,调整后及时固定。

(3)按照施工图纸吊装装配完PC 构件后,需安装固定装置,确保PC 构件与现浇结构能够有效连接。在安装时,若出现构件表面破损的情况,应及时展开修复工作,进行修复处理,确保构件合格后再次进行吊装。若遇到PC 构件结构破损的情况,应重新设计组装方案,验收构件质量,确保构件合格后投入使用,以此保障吊装的实际效果。其吊装的质量的具体参数如表3所示。

表3 基于PC构件的装配式建筑吊装质量参数

3.3 支撑固定要点

在装配式建筑施工作业过程中,当吊装作业完成后,需及时支撑固定PC 构件。这主要是因为吊装结束后,装配式建筑的整体性有待加强,稳固性偏弱。若不及时支撑固定,容易出现安全隐患和风险。因此,为了保障工程的施工质量,为了确保后期施工作业的顺利进行,应在吊装完成后及时进行支撑固定作业。一般来说,固定支撑PC 构件主要分成斜撑固定和固定角码两种方式。技术人员应合理分析现场情况和工程需要,根据施工要求,制定固定支撑方法,并指导施工人员固定。

在支撑固定开始前,技术人员应做好技术分析工作,重点针对工程数据情况展开分析,如吊装精度、拼接高度等。按照实际情况设计完善施工方案,针对一些特定位置的支撑固定作业,需要采用特定的方法,确保作业的针对性。不过应该需要注意的是,无论采用哪种支撑固定的方式,都需按照工程需要固定PC 构件,从而避免坍塌情况的出现。在施工结束后,应及时拆除固定装置,拆除的时间通常为灌浆结束后的7 d。

3.4 叠合板安装要点

叠合板作为一种常见PC 构件,在装配式建筑施工过程中常用。叠合板的安装极为重要,是基于PC构件的装配式建筑施工的重要技术要点。叠合板安装技术要点应根据其施工流程确定,最重要的就是控制偏差。其流程大致为:准备工作→放线作业→安装支模架→吊装叠合板→校正→支模→铺设水电线管→钢筋绑扎→混凝土浇筑,其主要安装偏差如表4所示。

表4 叠合板预制安装允许偏差表

在正式的施工过程中,叠合板的安装应具备完整的支撑系统。所谓支撑系统,包括三脚架、托座、工字梁、钢支柱等。这些构件组成叠合板的垂直支撑,承受来自梁、板结构的压力和重量以及施工过程中产生的荷载力。需要注意的是,在叠合板支撑系统中,钢支柱与横梁之间的间距,应该按照衡量的高度和荷载量进行计算。通常情况下,两者之间的距离应控制在2 m。在支柱施工的过程中,应根据纵向受力点,将钢筋经叠合板锚入墙面、支撑梁和后浇混凝土之中,锚的长度应大于钢筋直径的五倍,除此之外,叠合板的厚度应大于6 cm,后浇混凝土叠合板的厚度应大于7 cm。在实际的施工过程中,若采用的叠合板为空心板,则应提前封堵空腔,一些跨度较大的叠合板,可预制桁架钢筋。

3.5 后浇部位要点

为了保障装配式建筑科学合理地应用PC 构件,还应重视后浇筑部位的施工技术,重点关注后浇部位施工作业,确保施工人员可以在吊装固定后开展科学浇筑。在浇筑开始之前,技术人员和安全人员应提前检查模板情况,并根据混凝土材料的整体质量,分析浇筑区域的施工要求,确保质量合格后进行浇筑工作。

在作业开始前,还应提前做好清洁工作,清理表面污染物和杂质,修补和封堵一些留有的缝隙。当浇筑建筑墙柱底部时,混凝土砂浆的厚度应控制在4 cm 左右。在墙柱浇筑完毕后,还应根据实际情况计算不同区域的浇筑厚度。为了减少和避免空洞现象的出现,在浇筑过程中要及时振捣,采用快插慢拔的方式进行搅拌,浇筑完成后要开始养护工作,养护的时间控制在14 d左右。在注浆施工时,应保证灌浆的通畅性,检验材料的强度、流动性和抗压性,记录好流动速度降低的时间。灌浆时,要根据预制墙体的实际情况,提前了解灌浆面积、灌浆料和灌浆时间。具体可采用分区灌浆的方式进行作业,指导施工人员使用灌浆泵完成灌装。不过应注意的是,在灌浆开始前应湿润孔洞,以此避免开裂问题的出现。当灌浆时间过长时,应注意孔洞的堵塞情况,及时清理,防止堵塞。当灌浆工作结束后,应安排专业的技术人员检查注浆口,对于一些灌浆不合格的孔洞进行及时补注。

综上所述,对于现阶段建筑行业的发展而言,研究基于PC 构件的装配式建筑施工技术是很有必要的。基于PC构件的装配式建筑符合当前建筑行业高质量发展的需要;基于PC 构件的装配式建筑安全性和稳定性更好。因此,在实际的研究过程中,相关人员应结合PC 构件和装配式建筑的特点,合理地分析其技术要求,并在此基础上探索施工技术要点。