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浅析预制装配式建筑施工工艺要点

2019/07/20 阅读:

摘要:随着我国城市化进程的加快,相较在现场施工作业的传统建筑模式,装配式建筑已成为近年来建筑行业发展的趋势[1],越来越多的建筑采用装配式结构,但在实际施工中,装配式建筑还存在一定的施工技术缺陷,影响工程质量,需要我们逐步完善。结合工程实例,对高层住宅的预制装配式建筑施工的相关技术进行了研究,旨在为后续工程的施工提供一定的参考和借鉴。

关键词:装配式建筑;PC预制构件;吊装;灌浆;施工技术

引言

随着我国经济、建设的飞速发展,工业化、信息化、机械化进程的不断加速,社会及广大群众对住宅建筑产品的建造将会朝着规模化、高品质、少污染、可持续的方向发展。传统手工操作式的建筑生产方式已经不能满足对建筑产品的这种建造需求,实现建筑工业化是解决环境污染及可持续发展问题的必要途径。现浇混凝土结构体系存在的缺陷及问题阻碍了其实现建筑规模化、工业化的生产,而预制装配式建筑将真正实现建筑从“建造”向“制造”的转变,是目前实现建筑规模化、工厂化的有效途径,将建筑拆分成各种构件(墙、柱、梁、板、楼梯等)模块,在特定工厂进行预制工业化生产,再将构件模块运至现场吊装就位,通过各种形式的节点连接、局部现浇拼装成整体的装配式结构[2]。

1工程概况

本工程为南京市江宁开发区某人才公寓工程(3#、4#、5#楼以及R-Q轴间后浇带以北区域),位于吉印大道与将军大道交叉口。本项目建筑面积为119624.35m2(我标段总建筑面积64013.67m2),本工程包括3#楼、4#楼和5#楼配套服务用房以及R-Q轴间后浇带以北地下车库,其中3#楼和4#楼均为地上18层,地下1层,建筑物高度56.15m,装配整体式剪力墙结构,桩筏板基础;5#楼地上4层,地下1层,建筑物高度16.95m,装配整体式框架结构,柱墩筏板基础;3#楼和4#楼为人才公寓,5#楼为服务配套用房。本项目5#楼单体预制率为35.8%;3#、4#楼单体预制率为31.6%。3#、4#楼水平构件1层开始预制,楼梯1层开始预制,竖向构件3层开始预制。5#楼预制构件主要包含预制柱、叠合板、叠合梁;3#、4#楼预制构件主要包含预制墙板、叠合板、叠合梁、预制阳台板、预制空调板及预制楼梯。

2PC结构施工

2.1施工现场平面布置(见图1)

2.1.1施工道路布置本工程施工场地较小,考虑到对地下结构的保护,上部结构施工阶段的道路主要利用场地东侧的主施工便道作为PC运输车辆道路,保证道路布置在塔吊覆盖范围内。考虑运输构件车辆的总重量在60t,临时施工道路采用钢筋混凝土铺筑,具体做法为:路基素土夯实,要求密实度不小于0.94,铺200mm碎石垫层夯实,再浇筑300mm厚C25混凝土(内配12钢筋双层双向,间距150mm)。

2.1.2堆场布置PC构件堆场的设置以便于吊装为原则,并结合施工运输道路与场地的大小确定[3]。本工程设置2个PC构件堆场,分别在3#楼东侧、4#、5#楼之间东侧。堆场应做加固处理,具体做法为:根据施工现场实际情况,本项目堆场设置在地下车库东侧外墙边,土方回填采用素土分层回填,土方回填必须分层夯实,回填密实度不小于0.94,需满足地基承载力的要求,最上层回填300mm厚碎石夯实,再做200mm厚C25的混凝土硬化(内配14二级钢筋双层双向间距200mm),确保承载力满足20t/m2。采用静载法检测承载力要求。构件堆场应有良好的排水设施。构件堆放要求(见图2~图4):⑴预制构件堆场进行分块管理,做好构件堆放顺序的管理,构件堆放顺序与吊装顺序应一致[4]。⑵各单体的构件堆放位置必须在相应的塔吊的工作范围内。⑶做好现场堆放构件用专用支架的摆放工作,做到整洁有序,同时不影响吊装作业,相邻构件之间墙板中心线宜相隔0.4m距离;预制叠合楼板宜平放,堆垛层数不应超过5层。梁、柱等每隔200mm不间断放置。⑷预制构件混凝土面之间、预制构件混凝土与铁制物品间,应采用垫块塞垫的方式达到成品保护要求,垫块上下应在同一之间位置且塞垫宜位于构件的1/4~1/3跨度位置。⑸现场构件堆置,预制墙板采取竖向放置,节省场地、便于吊装提高工效。⑹预制构件吊装的范围应用钢管或者彩旗划分出吊装区域并设置相关标识。⑺较重的预制构件应堆放在距离塔吊较近的堆放点。2.1.3塔吊选型塔吊的配置数量应根据施工流水段的划分以及施工进度安排等综合考虑。塔吊设置位置应根据建筑物的结构型式以及施工现场的总体规划确定。塔吊型号须根据塔吊布置位置以及作业半径、吊装预制构件的重量、施工段的面积和高度等诸多因素来确定[5]。根据构件设计图纸计算出预制构件最大重量,确定塔吊型号与塔吊作业半径,还需考虑预制构件卸车点和堆放位置应处于塔吊作业半径,结合实际施工情况选择合理的塔吊型号(见表1)。根据各单体实际吊装需求,现场共配置塔吊3台,其中3#、4#楼各配置1台TC7030塔吊,回转半径65m。5#楼拟配置1台TC7020塔吊,回转半径45m。考虑到钢丝绳、吊具等的重量,构件吊装安全系数取1.2,分别分析塔吊吊装工况。根据每种构件的最重构件,分析起吊的卸车点、起吊过程中、吊装安装时3种情况下的最大起吊半径及额定起吊重量(见表2、表3)。

2.2PC构件吊装及就位

2.2.1PC施工流程本工程3#、4#楼PC结构为装配式整体剪力墙结构,主要预制构件为预制墙板、叠合板、叠合梁、预制阳台板、预制空调板、预制楼梯等。5#楼PC结构为装配式整体框架结构,主要预制构件为预制柱、叠合板、叠合梁等。根据本项目特点确定标准层的施工流程如图5所示。

2.2.2转换层预留钢筋定位施工3#、4#楼转换层为第3层,5#楼转换层为第1层,因为转换层的钢筋定位关系着第1层预制构件吊装的精度,故本工序关系着吊装施工质量及精度,根据施工经验,制作定位模板,方法如下:⑴测量放样:平台模板安装完成后楼面钢筋绑扎前,在木板上根据上一层楼面的留设控制点测设预留钢筋定位控制线。⑵预先按照设计图纸连接钢筋要求,制作定位钢板;定位钢板孔洞(即钢筋孔)之间的偏差不超过2mm,孔与控制线的偏差不超过5mm(见图6)。

2.2.3预制墙、柱安装施工⑴准备工作墙柱根据设计图纸中钢筋位置弹线(见图7),并进行本层的高程复核,墙柱底面应清理干净[6]。吊装前应准备好吊装工具和安装设备,吊装工具如吊装钢框、吊装钢扁担(见图8)、钢丝绳及卸扣、防风型垂直尺、登高铝梯等;安装设备如斜撑、斜撑固定铁件、螺栓、预制墙柱底调整高程的垫片[6]。⑵预制墙、柱吊装施工流程(包括填充墙)如图9所示。⑶预制墙板、柱吊装调整主要工序施工要点预制墙、柱垂直度调整到位后及时将斜撑固定在墙柱及楼板预埋件上,然后对预制墙、柱的垂直度进行复核,同时通过可调节长度的斜撑进行垂直度调整(见图10),直至垂直度满足要求,斜撑的临时固定作用必须稳定,不得松动。斜撑的安装与预埋拉环的埋设位置应提前根据斜撑的长度,斜撑预埋件的高度确定,应提前计算好每一块预制构件的预埋拉环埋设位置,本项目设计虽然给出了预埋拉环的埋设位置,但仍需根据实际情况确定各构件预埋拉环的埋设位置。

2.3灌浆

本工程采用逐层灌浆法,采用高强无收缩灌浆料,并配合专用灌浆机对PC墙体(柱)进行灌浆。此材料凝结硬化速度较快,灌浆施工材料要严格按照配合比随拌随用。灌浆时从下一排的灌浆孔灌浆,直至所有出浆孔出浆,则视为灌浆饱满[7]。出浆孔溢浆后采用橡皮塞进行封堵。

2.3.1灌浆施工工艺要点⑴灌浆料称量配比及搅拌时间应控制准确,并应在30min内用完,不得二次搅拌使用。灌浆料中严禁加入任何外加剂或外掺剂。⑵拼接面清理,包括构件底部灌浆清理及座浆面清理,有条件的应使用高压气枪清理柱底部及拼接座浆底面杂物,如泡绵、碎石、泥灰等,避免因松散骨料或其他杂质影响拼接面后期结合强度。⑶重分湿润拼接缝表面,砂浆接触面在杂物清理干净后,应用水充分湿润但不得有明水。⑷灌浆施工时,施工环境温度应在5℃~30℃;当环境温度高于30℃时,可适当采用冷水搅拌,降低灌浆料拌合物温度。灌浆作业采用压浆法,从灌浆套管的下排灌浆孔注入,当灌浆料拌合物从构件其余灌浆孔或出浆孔流出时,即视为灌满,及时拔掉注浆管并封堵密实[8]。⑸灌浆结束后,构件可自然养护,但养护温度不应低于5℃或高于30℃,否则应采取保温或降温措施。⑹灌浆后24h内不可受到振动,3d内不可受载。灌浆料同条件养护试件抗压强度达到35MPa后,方可进行后续施工;临时加固用的斜撑,应在灌浆料的抗压强度能确保结构达到后续施工承载要求后,再行拆除[9]。灌浆操作步骤如图11所示。

2.4楼梯端支座优化

⑴楼梯上下端节点原设计做法为固定铰端安装法,优化后改为滑动铰端安装法,此法省去灌浆,结构简洁、施工方便(见图12)。楼梯滑动支座只承受压力而不传递弯矩,可以使平台楼板和楼梯自由变形平移,减少地震破坏性。⑵原设计预制叠梁两端下部纵筋保护层厚度均为35mm,在现场安装时两段梁的纵筋在同一位置,无法安装。经过优化,将预制叠梁一端下部纵筋保护层厚度改为50mm,这样可以使两侧梁纵筋相互错开(见图13)。⑶原设计预制叠梁箍筋上口为两端135°,梁上部纵筋有3根,中间1根纵筋无法布置到箍筋内。经过优化,箍筋改为一端90°一端135°,交错布置,再增加箍筋帽(见图14)。

3常见施工问题及处理

3.1转换层钢筋定位不准确

在施工转换层时,需准确定位现浇层墙柱伸出的额钢筋。由于预制墙、柱的连接套筒孔径较小,所以对钢筋定位精度要求较高。如出现偏位,预制墙、柱将无法安装。除此之外,还应严格控制钢筋外露长度。要求PC施工班组制作钢筋定位板,定位板应焊接牢固。定位板安装完成后应派专职人员逐根复查,复查无误后方可浇筑转换层混凝土。

3.2外墙渗漏水

预制外墙板的接缝处是防水薄弱部位,首先预制外墙板接缝采用构造防水时,水平缝宜采用外低内高的高低缝或企口缝,竖缝宜采用双直槽缝,并在预制外墙板一字缝部位每隔3层设置排水管引水外流。预制外墙板接缝采用材料防水时,应采用防水性能、相容性、耐候性能和耐老化性能优良的硅酮防水密封胶作嵌缝材料。板缝宽不宜大于20mm,嵌缝深度应不小于20mm[10]。

4结语

综上所述,装配式住宅建筑在实际应用中具有重要的实用价值,在进行相关理论和实践的学习与探索中,不断优化改进预制装配式住宅施工技术,才能进一步提升装配式建筑施工质量,并促进建筑行业的长期稳定发展和市场竞争力。

参考文献

[1]沈丽娟.降低装配整体式混凝土结构建造成本的方法[J].建筑施工,2016,38(7):993-994.

[2]王长勇.新型预制装配式房屋结构体系在实践中的应用[J].广东科技,2011,20(14):160-161.

[3]沈健强.装配式结构施工的关键技术及问题处理[J].建筑施工,2017,39(8):1191-1193.

[4]何旭辉,连彬.浅谈装配式钢筋混凝土结构吊装施工质量控制[J].低碳世界,2017(6):151-152.

[5]沈倍敏.装配整体式框架结构公共建筑的施工与质量管理[J].绿色建筑,2017,9(3):7-10+14.

[6]田黎.预制装配式住宅现场施工技术与安全风险管理[J].住宅科技,2014,34(6):91-96.

[7]郭正兴,颜文.装配式混凝土结构套筒灌浆连接灌浆料饱满度试验研究[J].江苏建筑,2018(3):4-8.

[8]钢筋套筒灌浆连接应用技术规程:JGJ355-2015[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[9]李鹏.高强灌浆技术在装配整体式住宅施工中的应用[J].建筑施工,2014,36(5):539-540.

[10]张兴龙.装配整体式混凝土结构施工安装常见质量通病与防治[J].安徽建筑,2014,21(4):99-100+106.

作者:施永雷 单位:上海同济建设有限公司

浅析预制装配式建筑施工工艺要点

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