浅谈装配式结构施工工艺

卢敏

摘要：装配式结构施工工艺是当前建筑领域的一项重要技术，随着建筑标准化的不断发展，传统的现浇结构不仅耗时费力，质量控制还因施工作业人员的熟练程度不同而存在偏差。预制混凝土装配式结构是指房屋的主要混凝土构件在预制构件厂内进行构件的标准化加工、浇筑、养护，待达到设计强度后运至施工现场进行拼装。与传统的现浇结构相比，既保证了施工质量、提高了施工效率，又有利于减少环境污染；本文将详细介绍装配式结构施工工艺的原理、优势和应用范围，以期为该领域的发展和推广提供参考。

关键词：装配式结构；标准化；施工工艺

引言

装配式结构施工工艺是将楼板、墙板、楼梯等通过深化设计分为各个模块，在预制构件厂进行钢筋绑扎、混凝土浇筑、蒸汽养护；达到设计强度后运至施工现场进行拼装、灌浆。预制墙板安装是将预制墙板预留孔对准楼面混凝土内预埋的插筋吊放完成，安装斜支撑进行临时固定后灌浆。预制楼板安装是将叠合板吊放至楼层内支撑架上，叠合板下工具式支撑系统由铝合金梁、独立钢支柱和稳定三脚架组成。在叠合板上绑扎钢筋、预埋管线后现浇混凝土。与传统施工方法相比：装配式结构主要构件在预制构件厂内蒸汽养护，混凝土养护条件优于现场养护，混凝土强度更有保证。利用叠合板做底模，模板的用量大幅度减少，减少施工废弃物的产生。通过信息化技术，每个预制构件均有二维码标识，扫描二维码可得到预制构件的混凝土强度、预制构件编号、预制构件位置等信息，避免预制构件方向、位置安装错误。

这项研究对于促进建筑工业化发展，提高建筑质量和节约施工成本具有重要意义。

1.工程概况

该项目是位于北京市通州区潞城镇的古月佳园置换房项目。该项目包括3#楼和4#楼为住宅建筑、19#楼为配套建筑，以及地下车库。3#楼为18层住宅建筑，4#楼为20层住宅建筑，地下一层为自行车库。地下车库为地下四层，二至四层为汽车库、人防地下室、设备用房和库房。该项目总建筑面积为66543.27㎡。本工程采用装配式剪力墙结构作为住宅建筑的主要结构形式，而配套建筑为钢筋混凝土框架结构。住宅建筑自2层开始为标准层架构，预制水平构件部位为一层顶及以上（除屋面层）楼板、阳台板、空调板；预制竖向构件部位为四层及以上内墙、外墙；一层至顶层预制楼梯。套筒灌浆连接钢筋的规格有C16、C14、C12。

2.连接结构原理

2.1 连接件设计原理

连接结构的设计原理是通过连接件将预制构件与现浇结构紧密连接，形成整体结构。连接件设计的关键在于确保连接的牢固性、稳定性和耐久性。通常采用的连接件包括套筒、螺栓、焊接等形式，其设计考虑了受力传递、变形控制、施工便捷性等因素。连接件的选材、尺寸和安装方式需符合相关标准和规范，以确保连接的可靠性和安全性[1]。

2.2 结构组装方式

连接结构的结构组装方式主要包括竖向连接和水平连接两个方面。竖向连接指预制墙板安装是将预制墙板预留孔对准楼面混凝土内预埋的插筋吊放完成，安装斜支撑进行临时固定后灌浆。水平连接指预制楼板安装是将叠合板吊放至楼层内支撑架上，叠合板下工具式支撑系统由铝合金梁、独立钢支柱和稳定三脚架组成。在叠合板上绑扎钢筋、预埋管线后现浇混凝土。

3.工艺施工流程

3.1施工前准备

在进行施工之前，需要进行一系列的施工前准备工作，以确保施工的顺利进行和质量保障。首先，需要进行详细的工程设计和方案制定。根据建筑设计图纸和相关要求，确定预制构件的类型、规格和数量，设计连接件的形式和尺寸，并制定详细的施工方案和工艺流程。其次，进行相关材料和设备的采购和准备。根据工程设计要求，采购符合标准和规范的预制构件和连接件，同时准备好所需的施工材料，如混凝土、钢筋、灌浆材料等。还需要准备好必要的施工设备和工具，如吊装设备、搅拌设备、水平仪、测量工具等。然后，进行现场施工条件的准备。确保施工现场的平整、清洁，便于预制构件的组装和连接。同时，确保现场的安全措施完善，包括施工区域的隔离、警示标识的设置，以及施工人员的安全培训和防护措施的配备。接下来，进行施工人员的组织和培训。安排合适的施工团队，并对他们进行相应的培训，使其熟悉施工工艺和操作要点，确保施工质量和安全。最后，进行现场的试验和检测。在施工前进行必要的试验和检测，包括预制构件的尺寸和质量检验，连接件的强度和稳定性试验等，以确保预制构件和连接件的质量符合要求[2]。通过以上的施工前准备工作，可以为免浇筑连接结构的工艺施工奠定良好的基础。准备工作的充分和细致，能够提高施工的效率和质量，减少施工中的问题和风险，确保工程的顺利进行。

3.2 构件加工与质量控制

在工艺施工中，构件的加工和质量控制是关键环节，直接影响整体结构的安全和稳定性。

第一，预制构件的加工需要严格按照设计要求进行。在工厂化生产中，预制构件的加工包括材料的选取、模具的制作和构件的成型等过程。材料的选取应符合相关标准和规范，确保其强度和耐久性。模具的制作需要精确控制尺寸和形状，以保证预制构件的准确度和一致性。构件的成型过程需要注意混凝土的配比、搅拌和浇注等操作，以确保构件的质量和外观。

第二，对预制构件进行质量控制。在加工过程中，需要进行严格的质量检查和测试。例如，通过检测混凝土的强度、密实度和抗渗性能，确保其满足设计要求。同时，还需要检查预制构件的尺寸、形状和表面质量，确保其符合施工要求。对于特殊构件，如钢筋混凝土梁、柱等，还需要进行钢筋的焊接和质量检测，确保其连接牢固和强度满足要求。

第三，还需要对连接件进行质量控制。连接件的加工和质量控制同样重要。例如，对套筒连接件，需要保证其尺寸精确、内部光洁，以确保连接的稳固和灌浆的效果。对螺栓连接件，需要严格控制螺纹的尺寸和强度，以确保连接的可靠性和耐久性。

3.3 施工现场组装流程

在预制构件和连接件的加工完成后，进行施工现场的组装是工艺施工的关键步骤。具体的施工现场组装流程如下：

（1）现场准备：清理施工区域，确保平整、无垃圾和杂物。设置足够的工作空间和安全警示标识，并确保施工人员的安全防护。

（2）预制构件安装：根据施工图纸和方案，进行预制构件的吊装和安装。使用合适的吊装设备，将预制构件准确地安装到设计位置，并进行临时支撑，以保证构件的稳定和安全。

（3）连接件安装：根据设计要求，选择合适的连接件进行安装。对于套筒连接件，首先在预制构件上预留或打孔，然后将套筒插入并灌浆固定。对于螺栓连接件，根据设计要求进行螺栓的穿孔和固定，以确保连接的可靠性。

（4）灌浆处理：对于套筒连接件，进行灌浆处理，以填充套筒内部的空隙，增加连接的牢固性和密实度。将下构件伸出的钢筋插入上构件预制的套筒中，然后注入由水泥、细骨料与外加剂等组成的无收缩高强度灌浆料，待灌浆料硬化后将套筒内壁与钢筋表面紧密的结合在一起，使应力有效的传递。确保灌浆材料的选用和搅拌符合相关标准和规范，严格控制灌浆的流动性和充实度[3]。

在该项目中灌浆过程中需要注意以下几点：

1）灌浆料的拌制：根据需要灌浆的接头数量或灌浆空间体积，计算出所需的灌浆料用量。每袋灌浆料（25kg）加水量为3.0kg，不超过3.25kg。将水和灌浆料粉料加入搅拌桶中，搅拌约10分钟至浆体均匀，然后静置2分钟排气。

2）流动度检测：流动度是指灌浆材料的流动性能，通常使用截锥圆模进行测试。将灌浆材料导入截锥圆模中，让浆体自由流动直至停止，测量扩散直径与垂直直径，并计算平均值。初始流动度应不小于300mm，30分钟后流动度不小于260mm。

3）套筒灌浆：在进行灌浆之前，需检查注浆口和出浆口是否阻塞或有杂物。将拌制好的灌浆料倒入灌浆机中，待灌浆机流出连续、均匀、稳定的浆料后，将灌浆嘴插入灌浆孔内开始灌浆。按照分仓顺序依次灌浆，从每个仓位于中间的接头灌浆口进行灌浆。当出浆口均匀流出浆料时封堵，当所有出浆口均匀出浆时即为灌满。保压0.5分钟后拔掉灌浆嘴，及时封堵灌浆口。

4）其他注意事项：控制灌浆料的温度在10~30℃之间，确保连续进行灌浆并尽可能缩短灌浆时间。接头完成灌浆后，填写灌浆作业记录表，在灌浆完成后的两个小时内，应该巡视检查已灌浆的接头，如有漏浆，及时处理。灌浆料凝固后，取下灌浆口、排浆口的封堵胶塞，检查孔内凝固灌浆料位置，灌浆料上表面应高于孔下边缘5mm以上。

灌浆结束后，应立即清洗搅拌机、灌浆机和灌浆管。残留的灌浆料如超过40分钟或流动度不符合要求，应废弃。施工结束后1天内不得施加有害震动或冲击。

（5）检查和调整：在墙板连接件安装和墙板注浆孔灌浆完成后，及时进行检查和调整。检查连接的牢固性、水平度和垂直度，及时调整和修正，确保连接的准确度和稳定性。

3.4安全与环保措施

在工艺施工中，安全与环保措施是不可或缺的重要环节。为了确保施工过程中的安全，施工单位应建立健全的安全管理制度，包括明确的安全操作规程、安全教育培训和提供必要的个人防护装备等措施。同时，在施工现场设置清晰的警示标识和安全警戒线，定期检查和维护施工设备，以及加强安全生产培训，都是确保施工安全的关键步骤。因预制构件安装时对吊装安全要求较高，吊装作业时必须由专人指挥，塔吊司机、信号工、司索工持证上岗，严格执行“十不吊”的规定，塔吊吊装范围内严禁无关人员随意穿行。吊装前必须了解不同规格构件的重量、几何尺寸、重心位置，起钩前必须检查钢丝绳、卡环处在最合理的受力状态，预制外墙板没有经斜撑固定前不允许摘钩。

而在环保方面，施工单位严格执行环境管理制度，减少废弃物排放，控制噪声和粉尘污染，合理使用水资源，并在施工结束后进行植被保护和绿化。这些安全与环保措施的有效实施，不仅可以保障施工人员的安全和健康，也有助于减少对环境的不良影响，实现可持续发展的目标[4]。

4.技术挑战与未来展望

装配式结构施工工艺作为一项新兴的建筑技术，虽然带来了诸多优势，但也面临着一些技术挑战。具体包括以下几点：一是连接件的设计与制造。连接件需要满足强度要求，同时还要考虑安装方便、可靠性和耐久性等因素。目前，连接件的标准化设计与制造尚处于初级阶段，需要进一步研究和改进。未来，随着材料科学和制造技术的发展，预计会出现更加先进和高性能的连接件，以适应不同结构和施工需求。二是预制构件的加工与质量控制。预制构件的精确加工和质量控制对于保证整体结构的稳定性和安全性至关重要。目前，尚需改进预制构件加工工艺，提高加工精度和质量控制水平。未来，随着数字化技术的应用和工艺的改进，预计可以实现更加精确和高效的预制构件加工，从而提高整体施工效率和质量。三是施工现场的组装与灌浆工艺。组装过程中需要确保构件的准确对位和连接稳固，而灌浆工艺则需要保证灌浆材料的充填效果和强度。目前，施工现场的组装和灌浆工艺仍需要进一步优化和改进，以提高施工效率和质量。未来，可以考虑引入自动化装配和智能监测技术，提高施工的精确度和效率。

尽管装配式结构施工工艺面临一些挑战，但对其未来发展充满信心。首先，随着技术的不断创新和发展，传统的施工工艺将逐渐被替代，装配式施工将成为建筑行业的主流。装配式结构施工工艺将逐渐得到更多的关注和应用。其次，装配式施工具有较高的施工效率和质量，减少了人力和时间成本，符合现代社会对于快速建设的需求。此外，装配式施工对环境的影响较小，可以减少施工废弃物的产生和对土地的占用。装配式结构施工工艺的推广应用将进一步推动建筑行业向可持续发展方向转变，为保护环境和促进可持续发展做出贡献。

5.结束语

综上所述，装配式结构施工工艺是建筑行业中一项重要的技术创新。通过该工艺的应用，提高了施工效率和质量，减少了对环境的影响。然而，该工艺仍面临着一些技术挑战，如连接件的设计与制造、预制构件的加工与质量控制以及施工现场的组装与灌浆工艺等。但随着技术的不断创新与发展，这些挑战有望得到解决。未来，装配式结构施工工艺有望成为建筑行业的主流，为建筑领域的可持续发展做出重要贡献。同时，我们也需密切关注该工艺的发展，加强研究与实践，推动其进一步完善与推广应用。

参考文献

[1]姚锡伟,毛朝勋,刘世雄等.装配式钢结构免浇筑连接结构施工技术[J].内江科技,2023,44(10):59-61.

[2]胡含笑.基于BIM技术的装配式钢结构建筑施工技术研究[J].产业创新研究,2023(20):128-130.

[3]马江龙.BIM技术在钢结构装配式建筑施工现场的运用[J].江苏建材,2023(05):110-112.

[4]袁春燕,魏玥平,柴国芫等.可持续性视角下装配式钢结构成本分析[J].建筑科学,2023,39(10):150-158+167.