装配式混凝土结构施工技术研究*

傅培耕

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司 太原 030024)

1 工程概况

怡和天润园项目包括五栋装配式高层建筑,总计面积58 397 m2;地下2层,地上12层,建筑高度35.9 m,层高2.9 m,项目应用装配整体式剪力墙结构、叠合板、预制楼梯,预制墙板最大长度8m,重量6.2 t,楼板最大跨度4.2 m,重量1.2 t,装配率为64%,为山西省首批装配式示范项目。

叠合板厚度为60 mm,桁架钢筋高度100 mm,入墙侧钢筋长度100 mm,两叠合板间现浇带处钢筋长度300 mm。

预制墙板采用三明治夹心结构,为200 mm 混凝土内墙+60 mm 挤塑板+60 mm 混凝土外叶板三层,采用玻璃纤维筋连接。

2 前期准备

2.1 构件深化

构件深化主要包括预留预埋,水平构件的预埋主要包括安装线盒,预埋较为简单。竖向构件预埋量较大,包括灌浆套筒,螺杆孔、爬架孔、斜支撑预埋件、塔吊附着预留孔、施工电梯附着预留孔、及部分竖向安装管线等,预埋量大,需要建模深化避免碰撞。

2.2 场地布置

装配式混凝土结构构件运输主要采用半挂车运输,对施工道路要求较高,场内运输道路转弯半径不能少于15 m,道路坡度不能陡于1∶10。构件运输前应提前进行探路,避免出现超高、超宽情况。

构件堆场划分时应尽量靠近塔吊,越重的构件存放位置距离塔吊应越近。场地应和塔吊位于同一侧。

如在地库顶板上布置施工场地,施工道路及堆场下部采用满堂架进行回顶。道路采用碎石铺路,上盖钢板。

2.3 构件存放原则

预制构件需通过运输到达现场,场地准备需考虑道路形成循环,便于车库通行,车辆载重较大,道路经洞口、管线等部位需有支撑加固或铺钢板特殊处理。

预制构件可以根据就近使用原则,包围建筑物的方式进行堆放,特殊情况可以适当调整位置。

存放库区场地尽量靠近道路、建筑及塔吊,并避开场地上的洞口;同时应尽量避开后浇带位置;对于变压器等特殊构筑物,需要留有2 m 以上安全距离;在起重设备有效起重区内;考虑泵车架设及材料卸车;远离施工主要人流通道;且不占用现场消防场地;并满足施工进度需求存放量;构件按照型号和单位工程分别存放,相邻库区间通道宽度不小于800 mm。堆放合适能很大程度提高吊装效率。

整体现场布置完成后还要考虑泵车架设及材料卸车,为各个工序留有足够空间,确实车辆运输需要上地库,相关位置需加强支撑并做好受力验算。

2.4 构件存放区设置

(1)构件堆放时,按施工吊装装顺序分类堆放,便于场地周转和安装;保证最下层构件垫实,层与层之间用10 cm×10 cm 方木垫平、垫实,垫块位置和脱模、吊装的起吊位置一致;各层支垫应上下对齐,最下面一层支垫通长布置;预埋吊点方向宜向上;标识朝向堆垛间的通道,标明该区构件的种类和吊装序号。

(2)桁架叠合楼板宜采用平放,板两端及跨中均设置垫木且间距不大于1.6 m,堆码层数不超过5层。叠合板堆放示意如图1所示。

图1 叠合板堆放示意图

(3)预制空调板、PCF 板采用平放,板两端以及跨中均设置垫木且间距应不大于1.6 m,堆码层数不超过2层。

(4)预制楼梯构件采用平放,支点用木方的位置和大小考虑起吊角度,堆码层数不超过5层楼梯到场后立即成品保护(起吊时防止端头磕碰;起吊角度大于安装角度1°～2°)。

(5)墙板用定制的存放架进行码放或通用存放架存放,存放架的刚度和承载力应经过验算,存放架与地面倾斜角度大于80°,预制外墙板插放时,墙板构件下部与架体底部接触部位和构件与架体横栏接触部位用10 cm×10 cm 通长方木垫隔离,以防对保温板及外侧的外页板造成损坏。存放架和地下室顶板用支撑进行锚固。

3 装配式混凝土结构构件吊装

3.1 吊装方案设计

在吊装阶段,合理的吊装方案设计是确保结构安全的首要任务。笔者将从构件特性、吊装设备选择、吊装过程中的危险源分析等方面详细论述吊装方案设计的关键考虑因素。

3.1.1 塔吊配置

与传统现浇结构相比,装配式结构的塔吊是其绝对的核心垂直运输机械,构件的运输及安装都需要塔吊来实现,其对塔吊的运输能力要求整体上升了一个档次。

塔吊型号的配置首先要考虑构件重量,通常情况下构件质量以墙板为最一般能到6t左右,楼梯次之能达到3t,叠合板一般重量为1t左右,由于建筑物山墙位置窗户少,体积大,一般山墙位置构件为最重构件,塔吊选型时,首先必须满足墙体吊装要求,在没有墙体的情况下,考虑楼梯重量,由于叠合板重量较轻,一般不需要专门选用塔吊。在有墙板的情况下一般考虑采用7030级别以上塔吊,臂端吊重能达到3t,一般能满足装配式墙体要求。

塔吊位置一般同样要考虑构件分布,通常情况下,装配式结构建筑较为规整,塔吊一般放置在楼座中央,保证两侧山墙均能起吊,没有预制墙体的结构则主要考虑楼梯位置,优先设置在楼梯间附近(见图2)。

图2 塔吊位置示意

同时塔吊位置也需要考虑构件运输道路位置,避免因道路距离塔吊过远,出现大体积构件无法卸车的问题。

3.1.2 构件拆分

建筑复杂程度对构件拆分图影响,装配式建筑施工起重机械与构件拆分应互相配合,保证楼座在塔吊覆盖范围内不存在重量过大无法吊起构件。

构件拆分主要针对墙体构件,为保证吊装效率,同时保证吊装方案的可行性,一般构件拆分需要和塔吊布置进行配合,距离远的构件重量低,距离塔吊近的构件重量可以进行部分提高,加快吊装速度。

3.2 吊装施工工艺

装配式混凝土结构与传统现浇结构最大的工艺差别在于吊装施工,装配式混凝土结构将在工厂内生产的成品构件或半成品构件利用起重机械安装至既定位置,是区别于现浇结构新增的一道关键工序,其施工质量的高低直接影响到最终成品的建筑物的主要受力结构。吊装过程中的精密控制是防止结构变形和损坏的关键。通过现场监测和实时数据反馈,确保吊装过程中的稳定性和安全性,降低工程事故的发生概率。

3.2.1 楼板吊装

装配式混凝土结构施工水平构件一般采用叠合板,板下部不少于60 mm 的预制层,上部不少于70 mm 的现浇层,两层之间采用桁架钢筋进行连接,利用现浇部分连接楼板与其他楼板及墙体,将水平竖向构件连接为一个整体。

叠合板类似于顶板模板,由于叠合板本身具备刚度,可以不支设顶板模板,同时对支撑体系要求较低,下部采用独立支撑,空间较满堂架更开阔。

楼板吊装前使用独立支撑三脚架体系进行布设支撑,支撑类似于铝模板支撑体系。

叠合板吊装应按吊装顺序进行吊装。吊装时吊点位置以深化设计图的吊点位置为准,一般为4个专用钓点,不得随意改变吊点位置,吊点对称分布,确保构件吊装时受力均匀、吊装平稳。叠合板吊至支撑体系上后利用撬棍进行微调,施工较为简易。

叠合板与预制墙板之间一般存在1 cm 缝隙用于缓解构件生产及安装误差,该缝隙可采用废模板裁切木条配合射钉枪封堵。

3.2.2 墙板吊装

墙板吊装是装配式混凝土结构施工吊装工序中的核心,由于墙板构件重量大,施工就位难度高,墙板吊装的质量是施工的关键。

3.2.2.1 转换层施工

为保证转换层插筋能够与上部墙板套筒顺利结合,插筋中心线偏差不得大于5 mm,施工过程中由于现场条件,插筋具有极大难度,主要包括:

(1)插筋位于梁上,梁钢筋较粗,插筋会出现大量碰撞,需要现场进行弯折。

(2)插筋精度要求高,对工人要求高。

(3)插筋固定在梁钢筋上,本身并不稳固。

(4)插筋数量庞大,容易出现规格错误。

为保证插筋施工质量,可选用焊接梯子钢筋固定插筋的方式固定。

转换层施工需要投入更多管理资源,要求管理人员对插筋进行多次复核,测量其偏位及规格,保证首层墙板的顺利施工。

转换层施工中新增用于固定上层墙板的斜支撑预埋件,包括预埋拉环或者预埋套筒。

3.2.2.2 吊装前准备

墙板与吊装面一般存在20 mm 间隙用于灌浆连接上下层结构。

墙板吊装前需要安装垫板以控制墙板标高,垫板材质一般为铁板。

墙板吊装前为保证后续灌浆工序需要对墙板进行分仓及封堵,分仓采用专用分仓高强度砂浆进行分仓,外墙封堵采用橡胶条进行封堵,内墙采用塞缝砂浆在墙板吊装完成后封堵。

3.2.2.3 墙板吊装

预制墙板顶部一般会预留吊装用吊钉或者吊环,使用专用吊具将墙板连接后进行试吊,试吊无误后继续进行吊装施工。

吊装就位时利用墙边控制线定位,由于底部灌浆套筒位置不便于观察,可以采用镜子对准套筒进行调整,墙板慢慢下落就位,保证预埋钢筋插入到灌浆套筒中,钢筋存在少量偏差时可用撬棍调整钢筋。

预制墙板就位后,利用斜支撑临时固定并调整位置,待灌浆结束,本层混凝土强度达到要求后方可拆除支撑。

4 装配式混凝土结构构件灌浆

装配式结构灌浆是用于将墙板与下部结构连接的方式,采用装配式结构连接中强连接方式,一般采用浆锚搭接的套筒连接方式。

4.1 灌浆材料选择

灌浆料一般采用高强砂浆,由于上下部浆锚搭接尺寸较小,同时需要保证连接的早期强度,对的灌浆料早期强度要求较高,设计强度一般在C80以上。同时流动度,凝结时间需要满足灌浆施工需求,30 min内流动度下降不能过于严重。

4.2 灌浆工艺

灌浆施工属于难以检测施工质量的隐蔽工程,其质量一方面从灌浆料原材上保证,如强度高流动性好,一方面从施工上保证其充盈度。

4.2.1 施工准备

灌浆施工在墙板吊装完成,内外缝封堵完成,底部分仓完成后施工。

在正式灌浆前,逐个检查各接头的灌浆孔和出浆孔内有无影响浆料流动的杂物,确保孔路畅通。

4.2.2 浆料制备

灌浆料制备一般根据说明书比例及顺序进行填料搅拌,流动度以320～340 mm 为宜;搅拌时间不小于5 min。停机静置1～3 min,待表面气泡消失后,即可进行灌注施工。

4.2.3 灌浆施工

钢筋套筒灌浆应采用压浆法从灌浆套筒下注浆口注入,待灌浆料浆体从其他注浆孔流出后进行封堵。

注浆机启动后,先将注浆枪头内杂物排出,待注浆枪头流出的灌浆料与注浆料斗中浆体流动度一致时,方可进行注浆施工。

注浆速度控制:注浆过程中应保持连续匀速缓慢注浆,尽量避免引入气囊或气泡夹层,注浆过程必须保证连贯性,非意外情况,不得中途停机。

出浆封堵:当浆体以整柱状流出时候,要进行出浆封堵。

5 质量控制和安全管理

质量控制和安全管理是任何建筑工程中都不可忽视的重要方面。通过引入现代化的质量控制手段和安全管理体系,确保吊装和灌浆过程中各项工作的规范执行,最大程度地降低施工事故的风险。

5.1 质量控制

5.1.1 吊装施工质量控制

吊装施工质量控制的关键在于墙板吊装,控制点在于轴线位置、标高、垂直度。

轴线位置在构件吊装时进行控制,利用内外边线及两侧边线进行控制,下落完成后利用撬棍进行调整。

标高控制主要靠钢垫片,在吊装前利用水准仪测定标高,将垫片垫至设计高程,一般由2～3组垫片控制墙板标高。

墙板垂直度主要利用临时支撑调整,通过调整支撑螺杆的松紧调整墙板垂直度。

5.1.2 灌浆施工质量控制

灌浆施工的质量控制关键在于保证其充盈度。

灌浆套筒一般有下部灌浆孔及上部出浆孔两个孔组成,每个墙板下的灌浆套筒通过墙板下部20 mm 的底板缝进行联通。

灌浆采用专用灌浆机压力注浆,由一个套筒的下部注浆孔进行注浆,待浆料从其他套筒的注浆孔及灌浆孔呈柱状流出后使用胶塞进行封堵,如出现未出浆,但是注浆压力过大情况,应检查套筒是否堵塞。灌浆完成初步凝固后,应检测每个套筒是否灌浆密实,不密实应进行补浆。

5.2 安全管理

装配式混凝土结构施工的安全控制要点主要在于构件的吊装施工。

由于混凝土构件重量大,一旦发生脱钩、断绳等事故后果十分严重。

吊装前首先要检查钢丝绳、卡环等吊具的磨损情况,磨损较大应及时更换。同时检查构件上吊点的外观质量,不能有明显缺陷。

起吊时应先进行试吊,起吊500 mm 后观察吊具及构件情况,确认安全无误后再正式起吊安装。

起吊过程中人员不得经过构件下部,并远离构件坠落半径。

6 结语

通过对装配式混凝土结构施工技术进行深入研究,分析多个工程施工总结出一定施工经验,为相关领域的从业者提供一定参考。对装配式混凝土结构的应用进行一定程度的推广。