摘要:隨著國家政策導(dǎo)向,目前裝配式住宅的應(yīng)用愈加廣泛,精裝修房屋住宅成為各大房地產(chǎn)開發(fā)商的一種發(fā)展趨勢(shì),對(duì)預(yù)制率、裝配率都提出了更高要求。國家大力提倡裝配式建筑,為響應(yīng)國家號(hào)召,同時(shí)在工程質(zhì)量、降本增效、綠色建造等方面進(jìn)行探索,從國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì),并結(jié)合具體工程實(shí)例對(duì)裝配式住宅全穿插施工技術(shù)進(jìn)行闡述,以期在今后同類型工程項(xiàng)目中具有借鑒推廣價(jià)值,助力公司高質(zhì)量發(fā)展。
關(guān)鍵詞:裝配式; 全穿插; 施工技術(shù); 降本增效; 綠色建造
中圖分類號(hào):TU721.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B
0引言
目前建筑行業(yè)仍然存在技術(shù)水平較低、勞動(dòng)力密集、環(huán)境污染嚴(yán)重、施工效率低下、產(chǎn)業(yè)鏈割裂等痛點(diǎn),行業(yè)參與主體碎片化競爭特征明顯,房屋質(zhì)量問題、交房日期延后等問題層出不窮,與日益增長的精神文化需要與房屋住宅的高品質(zhì)需求不相適應(yīng)。相比于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),裝配式建筑生產(chǎn)方式擁有著諸多優(yōu)勢(shì),有助于減少建筑垃圾,提高建筑效率。因此,我國建筑業(yè)要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí),就必然要依托裝配式建筑[1]。而全穿插施工是一種快速施工組織方法,它是指在施工過程中,把室內(nèi)和室外、樓層部分的土建、水電和設(shè)備安裝等各項(xiàng)工程結(jié)合起來,多工種多工序相互穿插,緊密銜接,同步進(jìn)行施工作業(yè),這種施工方式充分利用了空間和時(shí)間,從而加快了施工進(jìn)度,降低了建造成本,這對(duì)規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序繁瑣、專業(yè)繁多、工期緊張的工程顯得尤為重要。發(fā)展裝配式建筑,采用全穿插施工工藝,在加快推進(jìn)我國城市化進(jìn)程和提高人民對(duì)美好生活的向往方面發(fā)揮著重要的意義。
1行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國外現(xiàn)狀
日本某地下2層地上60層精裝修裝配式住宅,高208 m。該項(xiàng)目采用裝配式及全穿插施工工藝,日本的建筑產(chǎn)業(yè)化程度高,現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)少,成品、半成品安裝多,便于穿插施工、流水作業(yè),如圖1所示。
德國HUF HAUS倫敦樣板房建造,該項(xiàng)目采用裝配式結(jié)合全流程穿插施工工藝(,先把材料在標(biāo)準(zhǔn)化的工廠里完成,再運(yùn)到工地里,像搭積木似的進(jìn)行拼裝。從地下室墻體、主體結(jié)構(gòu)施工到室內(nèi)裝修,屋面結(jié)構(gòu),樓梯構(gòu)件等均采用預(yù)制裝配式構(gòu)件,現(xiàn)場(chǎng)組裝,大大提高了施工進(jìn)度,經(jīng)過技術(shù)措施的加固,房屋質(zhì)量得以保證,如圖2所示。
1.2國內(nèi)現(xiàn)狀
近年來裝配式建筑在國內(nèi)發(fā)展迅猛,一舉拿下近幾年全球裝配式建筑修建面積第一的寶座。中國目前的裝配式建筑形式主要以混凝土與輕鋼結(jié)構(gòu)為主要建筑形式?;炷僚c輕鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過這幾年的發(fā)展,快速增長的市場(chǎng)背后,也呈現(xiàn)出諸多問題。混凝土裝配結(jié)構(gòu),目前最大的問題就是,總體的裝配率不高,在無全穿插施工工藝的工程項(xiàng)目中施工周期與磚混結(jié)構(gòu)差不多,對(duì)環(huán)境影響依然很大,價(jià)格較高。
廣州新白云機(jī)場(chǎng)航站樓,設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特,豎向結(jié)構(gòu)體系、樓面結(jié)構(gòu)體系的選擇,使結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震能力和使用舒適性;該工程制作工藝難度大,塔樓結(jié)構(gòu)類型為鋼管柱、鋼框梁、鋼筋混凝土樓面梁、混凝土核心筒結(jié)構(gòu),裙房結(jié)構(gòu)類型為框架、剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,幾乎涵蓋了所有結(jié)構(gòu)形式。該工程采用裝配式施工工藝配合全穿插施工,大大提高了工程施工質(zhì)量,節(jié)約工期,如圖3所示。
西安綠地中心位于西安市西高新中央商務(wù)區(qū)錦業(yè)路和丈八二路交叉口處,建筑鋼結(jié)構(gòu)主要包括塔樓外框架鋼結(jié)構(gòu)、核心筒內(nèi)勁性鋼柱及鋼梁、伸臂桁架、屈曲約束支撐、塔樓頂部幕墻桁架。該工程采用裝配式施工工藝配合全穿插施工,進(jìn)一步提高了工程的節(jié)約集約化程度,如圖4所示。
2裝配式住宅全穿插施工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
近30多年來中國在房屋建筑上成為世界上每年消耗建材量最大,產(chǎn)生建筑垃圾最多的國家,但是建筑物的平均壽命只有25~30年,這種現(xiàn)象對(duì)中國的建筑業(yè)以及中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來許多不利影響[2]。這些傳統(tǒng)建筑的缺點(diǎn),裝配式建筑結(jié)合全穿插施工工藝可形成有效解決方案。裝配式建筑在設(shè)計(jì)過程中,精確建筑構(gòu)件,保證了建筑具備良好的抗震性能及防腐性能;而全穿插施工工藝在建造全流程上節(jié)約了建造時(shí)間,過程中對(duì)環(huán)境的友好程度較傳統(tǒng)施工工藝有很大提升。工廠流水線上生產(chǎn)出大量的建筑部品,在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)只是進(jìn)行裝配,結(jié)合全穿插施工工藝,大量減少了施工過程中造成的環(huán)境污染,具有較大推廣應(yīng)用價(jià)值。
3工程實(shí)例
該項(xiàng)目位于廣州市增城區(qū)中西部,西距廣州市中心38 km,東臨S118省道,為普通高層民用住宅;合同造價(jià)2.42億元;建筑總面積94 727 m2,地下建筑面積27 952 m2,項(xiàng)目包含1棟18層、2棟29層、2棟32層高層建筑住宅樓,1棟2層商業(yè)樓、1棟2層生活垃圾站,地下室為2層;結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年,結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí);如圖5所示。
本工程中2#、3#棟建筑采用PC預(yù)制構(gòu)件,PC構(gòu)件由專業(yè)公司進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)并進(jìn)行深化。根據(jù)深化圖紙,本工程PC結(jié)構(gòu)為2~32層,2#樓、3#標(biāo)準(zhǔn)層每層有47塊疊合板,預(yù)制樓梯4塊,2塊空調(diào)板。PC混凝土方量共計(jì)約1 077.51 m3,PC構(gòu)件單構(gòu)件最大重量不超過2.0 t(加吊具不超過2.2 t),外觀最大尺寸不超過5.5 m。各樓棟的其余部位如衛(wèi)生間、電梯部位、樓梯平臺(tái)等為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。
4工程項(xiàng)目實(shí)施難點(diǎn)
4.1深化設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析
該項(xiàng)目對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)圖進(jìn)行深化設(shè)計(jì)存在量大面廣,工作量較大;機(jī)電安裝設(shè)計(jì)圖深化設(shè)計(jì),需提前解決空間位置碰撞的檢查;對(duì)建筑做法及材料需進(jìn)行深化設(shè)計(jì),進(jìn)一步優(yōu)化做法和材料選擇。
4.2施工階段重點(diǎn)分析
為避免現(xiàn)場(chǎng)安裝兩構(gòu)件位置錯(cuò)動(dòng),要求預(yù)制構(gòu)件預(yù)留鋼筋、預(yù)埋套筒的位置精確度較高,加工過程對(duì)預(yù)埋件位置控制難度大;現(xiàn)場(chǎng)工況復(fù)雜,人工操作誤差較大,預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)鋼筋機(jī)械連接施工存在較多難點(diǎn),操作空間受限,各向鋼筋互相干擾,預(yù)留套簡位置與待錨固鋼筋位置錯(cuò)動(dòng)等;預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)拼縫不易封堵,防止漏漿較困難;大構(gòu)件吊裝作業(yè),構(gòu)件吊運(yùn)范圍大,對(duì)多個(gè)作業(yè)面產(chǎn)生安全隱患,實(shí)施全面的安全管理措施是又一大難點(diǎn)。
4.3具體解決方法
在深化設(shè)計(jì)方面由項(xiàng)目總包單位成立深化設(shè)計(jì)管理小組,負(fù)責(zé)全面管理深化設(shè)計(jì)工作;培養(yǎng)專業(yè)人才,與其他專業(yè)對(duì)接,管理深化設(shè)計(jì)工作;進(jìn)行深化設(shè)計(jì)策劃,編制深化設(shè)計(jì)內(nèi)容,明確責(zé)任人及要求;使用 BIM等先進(jìn)工具建模,協(xié)調(diào)解決空間位置碰撞問題;每周定期召開深化設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)會(huì),協(xié)調(diào)解決各專業(yè)間存在的設(shè)計(jì)沖突等問題;對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行歸納整理,統(tǒng)一分配編號(hào),對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)思路更清晰。
在施工階段定期對(duì)構(gòu)件加工廠進(jìn)行監(jiān)察考核,將加工廠的組織管理體系及職責(zé)落實(shí)情況、方案措施落實(shí)情況、構(gòu)件加工流程及質(zhì)量情況、試驗(yàn)檢驗(yàn)情況等納入考核,根據(jù)考核實(shí)行獎(jiǎng)罰措施;基坑施工階段保障人工、機(jī)械投入,利用睛好天氣,適當(dāng)加班加點(diǎn),盡快完成基坑施工,保證進(jìn)度,同時(shí)減小基坑危險(xiǎn)源持續(xù)時(shí)間;項(xiàng)目指定機(jī)械管理人員,對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理,監(jiān)督使用安全,定期檢修;合理組織施工工序及平、立面交叉施工作業(yè),吊裝區(qū)域設(shè)置警戒防護(hù),保證安全;進(jìn)行“樣板引路”,施工工藝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施前,建設(shè)施工樣板,特別對(duì)PC構(gòu)件節(jié)點(diǎn)施工工藝進(jìn)行樣板展示,向施工班組交底。
5施工關(guān)鍵技術(shù)
5.1BIM技術(shù)的應(yīng)用
本工程項(xiàng)目裝配式體量大,構(gòu)件數(shù)量多、體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜,跨度大、專業(yè)之間穿插多,相互影響大。采用BIM技術(shù)從深化設(shè)計(jì)到竣工驗(yàn)收實(shí)施全過程預(yù)案管理,利用建筑信息模型可視化技術(shù),提前檢查各部分間搭接、碰撞關(guān)系和施工預(yù)模擬,消除施工過程中的可預(yù)見技術(shù)難題。如圖6所示。
5.2鋁模板制安
5.2.1應(yīng)用流程
施工圖的確定和設(shè)計(jì)優(yōu)化是鋁合金模板應(yīng)用的關(guān)鍵,將決定模板的生產(chǎn)加工和現(xiàn)場(chǎng)安裝,同時(shí)決定著最終的質(zhì)量。安裝流程:施工圖紙—圖紙深化設(shè)計(jì)—鋁模設(shè)計(jì)深化審核—鋁模排產(chǎn)—鋁模試拼裝7天—試拼裝驗(yàn)收1天—運(yùn)輸入場(chǎng)1天—首模鋁模施工10天—首層鋁模后評(píng)估1天。
5.2.2各階段把控重點(diǎn)
圖紙準(zhǔn)備階段由設(shè)計(jì)院提供完整實(shí)施版建施圖、結(jié)施圖,后續(xù)圖紙不得隨意改版,如報(bào)建版與實(shí)際施工版有較大出入的,圖紙改版會(huì)增加前期深化時(shí)間節(jié)點(diǎn),相當(dāng)于重新深化一版圖紙[3]??紤]施工因素及鋁模板主要模數(shù)為50 mm,對(duì)設(shè)計(jì)院建出圖建議為標(biāo)準(zhǔn)層墻柱、梁及樓面板等截面尺寸不發(fā)生變化;統(tǒng)一外立面線條或采用成品構(gòu)件二次施工;各個(gè)構(gòu)件截面尺寸優(yōu)選50 mm的倍數(shù),以減少異型模板的使用;總包單位確定鋁模實(shí)施方案包括外架形式、放線孔、泵管孔等;建設(shè)單位確定鋁模設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn),外墻是否全現(xiàn)澆、窗戶防水、墻體免抹灰、滴水線、門過梁及墻垛等是否一次成型工藝做法的確定,三方確定最終鋁模深化圖;鋁模設(shè)計(jì)及生產(chǎn)單位在配模階段如遇變更則會(huì)增加配模所需時(shí)間,直接影響材料清單下發(fā)至生產(chǎn),影響鋁模生產(chǎn)的因素主要有因總包材料預(yù)付款未及時(shí)到位導(dǎo)致原材料欠缺而無法加工;設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致的時(shí)間延長,鋁模屬于定制化加工產(chǎn)品,往往僅修改局部墻、梁及板都影響相關(guān)結(jié)構(gòu)部位的模板及加固件,此階段如需變更模板控制量建議在10 m2內(nèi);出貨至工地現(xiàn)場(chǎng)施工的交通環(huán)境、必備的卸貨機(jī)械、天氣情況等。
5.2.3標(biāo)準(zhǔn)層安裝控制要點(diǎn)
鋁模標(biāo)準(zhǔn)層施工流程圖如圖7所示。
5.2.4 進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃
防護(hù)平臺(tái)(爬架)鋁模進(jìn)場(chǎng)流程如圖8所示。
5.3全鋼防護(hù)平臺(tái)(爬架)安裝要點(diǎn)
5.3.1防護(hù)平臺(tái)(爬架)安裝流程
(1)防護(hù)平臺(tái)(爬架)第一次搭設(shè)高度到5層;(2)防護(hù)平臺(tái)(爬架)底層與結(jié)構(gòu)之間設(shè)置擋板封閉;(3)施工電梯上防護(hù)平臺(tái)(爬架)N-2層;(4)塔吊附墻布置塔吊附墻處專用吊橋式折疊架。安裝示意如圖9所示。
5.3.2防護(hù)平臺(tái)(爬架)安裝流程
防護(hù)平臺(tái)(爬架)安裝流程:平臺(tái)搭設(shè)—走道板鋪設(shè)—立桿安裝—網(wǎng)片安裝—導(dǎo)軌安裝—支座安裝—葫蘆掛設(shè)—電控安裝。
5.4高精砌塊薄砌薄抹施工
5.4.1材料選擇
高精砌塊薄砌薄抹施工材料采用高精度砌體(AAC)、專用薄層砌筑砂漿、L型鐵件、專用薄層砂漿所有材料符合《蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土(AAC)砌塊和板材結(jié)構(gòu)構(gòu)造(06CG01》要求。
5.4.2施工方法
高精砌塊薄砌薄抹施工工藝流程:墻體采用專用粘貼劑并使用齒型刮刀上漿—頂縫使用專用填縫槍和成品砂漿填塞效果好—頂縫設(shè)計(jì)使用水泥砂漿填塞—薄抹灰要先進(jìn)行沖筋—薄抹灰要分層施工—使用L型鐵片與結(jié)構(gòu)拉結(jié),拉結(jié)件射釘固定—砌體和混凝土交接處抹灰前設(shè)置防裂措施。
5.4.3注意事項(xiàng)
樣板先行,樣板驗(yàn)收通過后方可進(jìn)行大面積施工;專用薄砌筑砂漿、輕質(zhì)薄層抹灰砂漿在貯存和運(yùn)輸過程中應(yīng)防止受潮,貯存時(shí)間不能過長,原則上應(yīng)在3個(gè)月內(nèi)使用完畢[4];使用中發(fā)現(xiàn)少量結(jié)塊,應(yīng)過篩使用;專用砌筑砂漿、輕質(zhì)薄層抹灰砂漿的初凝時(shí)間一般不大于1 h ,終凝時(shí)間不大于4 h ;故拌合砂漿時(shí)不要一次拌灰過多,避免在使用過程中加水二次拌合使用,使專用輕質(zhì)薄層抹灰砂漿強(qiáng)度降低或喪失,造成返工損失;施工完畢,要及時(shí)清理門窗、水電線管、結(jié)構(gòu)層等處殘留的砂漿[5]。加強(qiáng)成品保護(hù),保持室內(nèi)干燥通風(fēng);專用輕質(zhì)薄層抹灰砂漿只適用于室內(nèi)干燥環(huán)境,衛(wèi)生間、廚房間等潮濕環(huán)境使用聚合物防水砂漿。
5.5全穿插施工工藝
5.5.1全穿插施工計(jì)劃
穿插示意如圖10所示。
5.5.2樓層截水成品保護(hù)工藝
考慮穿插施工需要,樓層截水是重要的成品保護(hù)措施。樓層截水的總體做法將樓層劃分為干區(qū)和濕區(qū)2個(gè)區(qū)域?!案蓞^(qū)”為電梯廳及戶內(nèi)房間;“濕區(qū)”為消防樓梯及外墻。干區(qū)截流做法采用封堵加引流,濕區(qū)截流做法采用設(shè)雨水及施工用水收集點(diǎn)加引流系統(tǒng)。截水系統(tǒng)為穿插施工提供必要條件,需要考慮成本投入。截水系統(tǒng)的重點(diǎn)關(guān)注包括過程管控、避免截水失敗造成成品損壞與返工。如圖11所示。
5.6裝配式施工
5.6.1施工工藝流程
裝配式施工流程圖如圖12所示。
5.6.2施工注意事項(xiàng)
(1)重點(diǎn)因素一:(塔吊及材料堆場(chǎng))塔吊要滿足能夠安全起吊所有預(yù)制構(gòu)件;堆場(chǎng)盡量避開地下室頂板,如條件限制可回頂。同時(shí)考慮裝飾與主體同步進(jìn)行時(shí),裝飾材料堆放的位置,避免后期場(chǎng)地材料堆放打架。優(yōu)先考慮豎向構(gòu)件及樓梯堆放,堆放場(chǎng)地同時(shí)也要滿足構(gòu)件安全起吊;場(chǎng)內(nèi)道路考慮車輛安全進(jìn)出轉(zhuǎn)彎半徑保證15 m以上。遇有坡道的,豎向構(gòu)件坡度小于9°,水平構(gòu)件小于14°[6]。
(2)重點(diǎn)因素二:(安全、進(jìn)度、質(zhì)量控制要點(diǎn))①裝配施工質(zhì)量控制:重點(diǎn)預(yù)制構(gòu)件成品質(zhì)量,預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆部位結(jié)合處的質(zhì)量控制,細(xì)部節(jié)點(diǎn)處理,其他與傳統(tǒng)相同;②進(jìn)度控制要點(diǎn):豎向構(gòu)件安裝時(shí)間控制與豎向鋼筋水電同步完成;水平構(gòu)件的樓板吊裝在主施工線路上,要控制好樓板吊裝的時(shí)間;現(xiàn)澆梁鋼筋與樓面鋼筋綁扎時(shí)間;③安全注意事項(xiàng):裝配式增加了塔吊使用的頻率,要注意塔吊的安全使用及維修;吊裝安全作業(yè);材料堆場(chǎng)的安全防護(hù)。
6效益分析
6.1經(jīng)濟(jì)效益
基于BIM軟件模型建立建筑信息模型,結(jié)合Auto CAD軟件,將三維模型轉(zhuǎn)化為平面表達(dá)方式,對(duì)建筑物進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、加工、測(cè)量、預(yù)拼裝,保證了工程制作質(zhì)量;利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法,準(zhǔn)確地定位構(gòu)件的安裝坐標(biāo),縮短了操作人員的工作時(shí)間,節(jié)約人工費(fèi)及輔材費(fèi)用,減少了返工率,提前工期,降低制作成本;現(xiàn)場(chǎng)采用綜合吊裝方案,減少措施支架的投入,提高安全操作性,節(jié)約機(jī)械臺(tái)班費(fèi)。高精砌塊和薄抹灰施工技術(shù)、高層建筑大穿插施工關(guān)鍵技術(shù)等,提高了科技創(chuàng)新能力,提高高層建筑的生產(chǎn)效率,降低施工成本,加快了工期,為后續(xù)承接超類似高層建筑工程打下了基礎(chǔ),為企業(yè)帶來收益。
6.2環(huán)保效益
采用裝配式預(yù)制構(gòu)件,減少了施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑量,連續(xù)作業(yè)性好,減少了材料浪費(fèi)和建筑垃圾的產(chǎn)生,降低了對(duì)施工區(qū)周邊的環(huán)境影響;全穿插施工工藝充分利用了空間和時(shí)間,從而加快了施工進(jìn)度,降低了建造成本。
7結(jié)束語
近年來,隨著國家政策的持續(xù)導(dǎo)向和激勵(lì)以及人們對(duì)建筑的安全、美觀實(shí)用的要求,裝配式建筑及全穿插施工工藝進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)代。該技術(shù)與環(huán)保限產(chǎn)、美麗中國、 長租公寓、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革與各地新區(qū)建設(shè)等政策主題完美契合;由于裝配式建筑及全穿插施工工藝相比傳統(tǒng)能極大降低污染和資源浪費(fèi),加速提高該技術(shù)的市場(chǎng)滲透率且有助于環(huán)??己四繕?biāo)實(shí)現(xiàn)及美麗中國主題的貫徹;裝配式建筑及全穿插施工工藝施工周期短,規(guī)?;a(chǎn)等特點(diǎn)與可與租賃住房建設(shè)有效結(jié)合;黨中央提出建設(shè)的國家級(jí)新區(qū)及各地省級(jí)新區(qū)的建設(shè),新區(qū)建筑裝配式建筑占比將持續(xù)提高,這又為裝配式建筑及全穿插施工工藝的推廣與發(fā)展添上濃墨重彩的一筆,該技術(shù)將取得更加廣泛的應(yīng)用。
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[作者簡介]趙彪(1990— ),男,本科,工程師,主要從事技術(shù)質(zhì)量、科技創(chuàng)新、環(huán)境保護(hù)工作。