预制装配式混凝土施工技术是通过在工厂预制混凝土构件, 然后运输至施工现场拼装、组合, 辅助部分现浇施工的新型建筑施工技术。预制装配式混凝土施工技术具有施工效率高、节约劳动力、绿色环保、施工周期短等优势。随着国内劳动力成本逐渐提高、国家防尘治理日益严格, 该项新型施工技术在国内建筑市场得到快速发展^[1]。

2017年1月13日, 山东省人民政府办公厅在《关于大力发展装配式建筑的实施意见》中明确规定, 全省市区城市规划区内新建公共租赁住房、棚户区改造安置住房等项目全面实施装配式建造, 为预制装配式混凝土施工技术的推动和发展提供了重要保障。

滨城区棚户区改造项目——北镇新苑是滨州市城区棚户区改造的重点项目。该项目总建筑面积32.49万m², 包括12栋住宅楼, 地上33层。根据业主及设计要求, 工程部分主楼结构采用预制构件, 构件类型主要包括桁架钢筋混凝土叠合板和预制楼梯。由于工程体量大、工期紧、质量要求高, 实施预制装配式混凝土技术质量风险及控制措施研究是保证工程质量及工期的重要途径。

风险辨识是风险控制的前提。预制装配式混凝土施工质量控制主要涉及构件预制加工、构件运输及构件装配施工等过程。本文结合现场施工分析3个阶段的质量风险, 进而为质量风险防治措施的实施提供参考。

构件在工厂加工过程中存在的质量风险, 一般表现为原材质量风险和生产工艺风险两方面。构件加工风险分析是确保构件装配施工质量的重要前提。此阶段的风险识别需在项目开展前对预制混凝土工厂的施工工艺水平进行调研、考察, 同时在工程开展过程中定期指派专人对现场预制构件原材料及预制构件质量进行检查, 并对现场检查结果进行有效分析, 从而确定风险控制措施。

预制构件运输风险主要包括构件水平运输和垂直运输。因预制混凝土构件呈楼梯状或大型板状, 在水平运输 (包括场外及场内) 及垂直运输 (构件装卸、吊运) 过程中极易出现构件碰撞或磕损等现象, 从而影响现场安装质量。

装配式施工是预制构件施工过程中最重要的环节, 也是预制装配施工的核心难点, 因此对该阶段施工质量风险分析是控制预制装配式混凝土施工质量的核心要素。该环节风险主要包括预制构件吊装、安装定位、灌浆质量等, 现场施工时需根据装配施工风险制定合理的风险控制措施, 确保施工质量。

1) 原材料风险控制定期对预制构件加工厂的钢筋、混凝土等原材料进行检查, 如发现质量问题需立即调整, 确保原材料质量。

2) 构件加工风险控制包括对现场模板、钢筋、预埋线盒线管、注浆孔等装置的尺寸及测量定位。在混凝土浇筑过程中严格控制浇筑和振捣施工, 浇筑完成后按照方案要求进行养护。

1) 构件装卸吊装时, 吊具应根据构件形状、尺寸等参数进行配置, 同时保证吊点合力与重心重合, 整个吊运过程中做到满期、平稳行走, 避免碰撞产生构件损坏, 运输块数及高度应根据加工厂至施工现场道路合理设置^[2]。

2) 预制混凝土构件体积大、板块多, 运输过程中需确保现场临时道路宽度及拐弯半径等符合运输要求, 整个运输过程车速均匀, 避免放置构件出现倾覆、碰撞等风险。

装配施工质量控制措施是预制混凝土施工的重点。该阶段施工质量控制主要体现在以下方面。

1) 混凝土构件体积和重量均较大, 吊装作业前需对现场场地及吊装设备进行严格检查, 应确保吊具强度、刚度等性能满足设计要求。水平预制构件吊装时, 长度小于4m时采用4点起吊, 大于6m时采用6点起吊, 吊钩对称 (左右、前后) 固定于桁架纵向与腹筋的焊接位置, 相应位置内设加强筋, 且设挂钩标志。挂钩时应确保各吊点均匀受力 (见图1) ;预制梯段吊装时采用钢丝绳4点起吊 (见图2) 。

2) 预制楼板及楼梯出厂时先进行编号, 构件吊装前利用全站仪或水准仪复核标高, 构件按照编号依次吊装。构件到位后需进行高低差校核。吊装后须有专人校核底拼缝高低差, 确保拼缝高低差不大于3mm;楼梯梯段上、下部支撑休息平台长度一般为90mm。安装完成后再进行上部钢筋绑扎及混凝土浇筑。

3) 本工程灌浆施工主要用于叠合板与现浇混凝土剪力墙、预制楼梯孔灌浆施工中。现场进行灌浆施工时需按照塞缝 (坐浆) →封堵下排灌浆孔→拌制灌浆料→浆料检测→压力注浆→封堵上排灌浆孔→试块留置等步骤进行。值得注意的是, 每次灌浆均需保证上排灌浆孔有浆液流出方可完成灌浆^[3]。

BIM技术是以三维数字技术为基础的数字化工具, 通过建立参数模型将全生命周期的项目信息进行数字化表达, 并在项目策划、设计、施工、运维全过程进行传递和共享^[4]。

1) 深化设计是装配式建筑施工过程的重要环节, 通过深化设计, 使建筑各要素更具合理性。本工程在深化设计方面主要涉及混凝土构件尺寸优化、构件拆分、构件深化、碰撞检测等方面, 从而有效降低设计偏差, 避免施工阶段出现装配偏差问题^[5]。同时BIM深化设计还应用于机电管线的优化及碰撞检测。在设计阶段, BIM技术通过其参数化、可视化、联动性等特点对深化设计起到重要作用 (见图3, 4) 。

2) 预制加工BIM应用该阶段主要利用BIM技术实现预制构件的物流信息共享, 通过RFID技术对构件进行编码, RFID技术包含构件类型、尺寸、材质等信息, 现场管理人员可结合BIM信息库实时查看构件信息, 实现预制混凝土构件在加工阶段的全面管理 (见图5) 。

3) 拼装阶段BIM应用在预制混凝土拼装阶段, 利用BIM技术模拟施工从而优化施工流程;同时BIM技术还可实现可视化三维交底, 增强现场施工人员对装配式技术的了解;质量管理方面, BIM模型包含构件技术信息, 现场管理人员通过扫码等方式随时查看构件信息, 为现场构件的拼装和检查提供技术保证;BIM模型同样可实现现场拼装施工的工期管理, 通过查看BIM模型内的RFID可实时查看构件安装信息, 结合项目工期计划, 即可实现现场预制混凝土构件的进度管控^[6] (见图6, 7) 。

1) 近年来, 预制装配式混凝土施工技术在国内建筑市场得到快速发展, 通过预制混凝土构件加工、运输及现场装配施工等阶段分析施工质量风险, 并结合滨城区棚户区改造项目现场施工, 对预制混凝土装配施工质量风险防治技术进行研究, 提出全过程质量控制措施, 并在现场应用管理过程中取得显著效果。

2) 结合现场管理, 将BIM技术应用于预制混凝土装配施工管理全过程, 实现预制构件从深化设计、工厂加工、运输到现场装配的全过程管理, 为预制混凝土装配施工实现智慧型管理提供借鉴。