建筑业的传统生产方式已不能满足当下可持续发展的要求, 高消耗、高污染、低利润、低效率、交付质量差及工程通病多等问题明显。建筑工业化是解决建筑业传统生产方式痼疾的有力手段, 是建筑业转型升级的必由之路, 是按照大工业生产方式改造建筑业, 使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。装配式建筑是建筑工业化的一种方式, 尽管装配式建造相较于传统生产方式有一定优势, 但仍存在如异地建厂、设计标准化未彻底解决、构件节点设计复杂以及对工人技能要求高等问题。建筑工业化需要新的解决方案, 实现生产方式的系统性变革。

近年来业内专家学者对建筑工业化的理论探索不断深入。有研究者指出, 新型工业化建造的目标应是采用数字化信息技术控制下的智能建造系统, 使大规模成批建造方式转变为大产量定制建造方式, 并实现菜单式订购。有研究者认为实施建筑工业化的目的是提高施工机械化水平与劳动生产率、实现绿色施工, 消除传统粗放建设方式的沉疴;同时指出在达到此目标的前提下, 若能取得一定的经济效益, 无论是采取预制装配还是现场现浇都应积极发展、推广及应用。有研究者提出发展新型建筑工业化需要加强对工业化集成技术体系的研究与管理模式的创新, 推动产业联盟建设及行业队伍建设。有研究者指出建筑工业化有多种发展途径, 如施工机械化、预制装配化、现场工业化以及工业化新技术应用等。也有研究者认为住房建筑工业化并不只有装配式一条路径, 适宜装配的部件可采用装配方式;不适宜的部分则要实事求是, 采用合适的建造方法。

伴随着我国建筑工业化发展步伐的全面提速, 众多龙头企业正带动整个建筑行业积极探索和转型发展, 加强自主创新, 研发新型建筑技术与建造体系并在实践中推广应用。在碧桂园集团探索我国住宅产业化与建筑工业化发展的过程中, SSGF高质量建造体系应运而生, 并在项目实践中取得了良好效益。SSGF是新型建筑工业化的解决方案, 是一种面向现场现浇的工业化建造方式, 追求更安全、优质、高效、绿色生态环保和可持续发展, 是独具特色、自我更新的高质量建造体系。本文在阐述SSGF高质量建造体系及其技术构成的基础上, 全面剖析SSGF高质量建造体系的实施战略与管理体系, 总结SSGF高质量建造体系的突出优势, 以期对建筑业转型升级有所启示。

SSGF高质量建造体系 (以下简称“SSGF”) 遵循“Safe&share安全共享、Sci-tech科技创新、Green绿色可持续、Fine优质高效”的理念, 以装配、现浇、机电、内装等工业化为基础, 整合分级标准化设计、模具化空中装配、全过程有序施工、人工智能化应用等技术和管理措施, 在保证建筑质量、施工安全及综合效益不降低的前提下, 通过不同技术体系和管理体系的创新与组合, 提升建造质量与安全性能, 最终交付给用户绿色低碳环保、可持续发展的美好人居。目前多个采用SSGF的“花园式工地”已入围“广厦奖”候选项目。截至2018年8月, SSGF已在广东、北京、河北、江苏、浙江、湖南、四川等全国30个省市、400多个项目进行推广应用。

SSGF高质量建造体系采用的成套工法能大幅减少渗漏、空鼓、开裂等质量问题, 提高建造质量, 达到交付给用户高品质住宅的目标。成套工法是SSGF发展的基础, 通过技术的自主创新与管理水平的提升可实现成套工法的更新迭代, 保持行业领先地位, 故SSGF具有内生的发展动力。

SSGF的成套工法包括智能爬架、高精度铝质模具、高精度楼面、全混凝土外墙、自愈合防水、“中国式”SI分离技术与集成式装修等诸多核心工艺, 关键技术如下:

SSGF采用的智能爬架可依靠自身的升降设备和装置随着工程结构进度逐层爬升, 主体施工完后半个月内可解体拆架。智能爬架整体采用全钢结构, 可一次搭设完成, 免除传统脚手架的拆装工序, 节省材料与人工;并可结合控制设备实现智能化升降运行和安全监控, 具有集成化装备、低搭高用、全封闭防护、作业环境安全环保、使用广泛、无火灾与高空坠落隐患等优点。采用智能爬架能有效解决全过程有序施工的成品保护问题, 室外、外墙及室内装修均可提前组织有序施工, 且易于可视化和标准化管理。

高精度铝质模具 (以下简称“铝模”) 通过工厂化生产, 具有质量轻、刚度高、精度高、施工简便、拆模整体观感好、无火灾隐患及回收价值高等优点。SSGF采用铝模克服了传统模板的装、拆困难, 解决了传统模板刚度差、强度差而导致的建筑工程主体质量问题, 同时可保证构件成型表面平整精度, 实现结构免抹灰, 在较大程度上避免渗漏、开裂、空鼓等质量问题。铝模的应用使得建筑装饰、檐口等细部均可与主体结构一次性浇筑, 提升施工质量与效率。

高精度楼面则是在混凝土浇筑阶段配备专业收面工人与实测人员进行收面, 控制楼面平整度与水平度, 大幅提高建造精度, 可免除装修时的二次砂浆找平, 达到木地板可以在结构上直接安装的效果。高精度楼面是实现楼板免抹灰、地面结构免抹灰和地砖薄贴的前提条件, 能保障后续装修的高质和高效。

SSGF采用铝模及结构拉缝技术实现全混凝土外墙。通过对建筑外门窗洞口、防水企口、滴水线、空调板、阳台反坎、外立面线条等进行优化, 实现主体结构一次浇筑成型, 免除外墙的二次结构施工和墙体内外抹灰工序, 减少外墙和窗边渗漏等质量问题, 提高结构的安全性和耐久性。

自愈合防水属于被动式防水做法, 在混凝土结构上干撒或涂刷自愈合防水材料, 使混凝土结构防水形成自修复系统。在通常情况下, 地面下的自愈合颗粒处于休眠状态, 当有水通过裂缝进入地面时, 自愈合防水材料可与水发生反应, 使其生成晶体以修复裂缝, 达到防水的效果。自愈合防水不仅能防止混凝土结构发生渗漏, 还能保护主体结构内配筋, 且维护成本也低。

SSGF采用“中国式”SI分离技术, 以国际成熟的SI工法原理为基础, 依托新型管线及自主研发的装修材料, 将建筑中的支撑体 (Skeleton) 部分与填充体 (Infill) 部分有效分离, 独立规划、分开施工, 实现主体结构的耐久性与内装的适应性。SI分离技术具有成本低、安装快捷、空间可变、易于维修且不损坏建筑主体结构的特点, 并对延长建筑结构使用寿命具有积极意义。对于填充体部分, SSGF采用集成式装修, 避免传统装修湿作业多、噪声污染、废弃物多、粉尘多的缺点;同时在标准化、模块化、成品化的数据库模板基础上, 可根据客户喜好搭配不同个性化空间, 将内装部品移至工厂精细化生产, 后期在现场只进行组装, 保障部品生产质量, 减少环境破坏。

在建筑业转型升级的背景下, SSGF将随建筑业五个阶段的发展历程, 依照两大战略稳步推进实施, 在积累成功经验的基础上对技术与管理体系进行集成创新, 不断实现建造体系的迭代更新。

SSGF从建造技术发展的角度深度剖析, 总结和规划了建筑业整体发展的5个阶段 (见图1) , 即传统建造阶段、改良提效阶段、高质高效阶段、智慧建造阶段及无人建造阶段。

第一阶段即传统建造阶段, 主要采用传统现浇的建造方式, 建设工程量大, 发展时间长, 但存在资源浪费严重、环保问题突出、安全隐患多、施工工效低、质量缺陷多等问题。

第二阶段即改良提效阶段, 主要指传统装配式建造阶段。采用传统装配式建造方式在一定程度上解决了传统建造阶段现场浇筑质量随意性大、现场工作环境差等问题, 但异地建厂、运输及吊装困难、节点构造复杂、对产业工人素质要求高以及成本和工期优势不明显等缺点限制了传统装配式建造的进一步发展。

第三阶段即高质高效阶段, 是SSGF发展的里程碑阶段。SSGF将核心技术与管理手段相组合, 结合传统现浇与装配的优势, 形成高质量的建造体系。相比前两个阶段, 高质高效阶段的主体结构更加耐久、装修和装饰更加绿色环保、新技术不断发明应用、管理更加精细化, 并且从业人员素质更高。

第四阶段即智慧建造阶段, 建筑业将采用数字化机器语言解释和优化建筑语言, 将新型建造技术与智慧化、数字化等技术融合创新以打造智慧工地, 并将产业工人从高强度的重复劳动中解脱出来, 使现场施工作业高效化、规范化。目前SSGF已提前布局智慧建造阶段, 正在进行多种建筑机器人的研发, 未来将用于游牧式工厂水平运输、高精度楼面激光整平、高精度楼面精准打磨、混凝土精准布料、钢筋自动化开料、钢筋骨架成型、钢筋焊接、实测实量三维检测及混凝土自动喷淋养护等的自动化作业。同时SSGF也布局铝模安装/拆运机器人、建筑墙板安装机器人、外墙喷涂机器人及与集成式装修有关的机器人研发。

第五阶段即无人建造阶段, 将是建筑业智能化水平最高、工序最优和建造品质最精的阶段, 也是SSGF不懈追求的目标。在此阶段基本上所有的重复性体力劳动都由智慧化的高精度建筑机器人完成, 大部分检测、监测、流程管理和安全管理也由先进的智慧化管理机器人或设备完成, 建造现场几乎不需工人进行手工作业。无人建造阶段将极大减少施工现场对人的依赖, 建造过程中将基本不存在变更和返工问题, 建筑产品基本无品质缺陷, 达到建造质量和综合效益的全面提高。

SSGF高质量建造体系推进全生命周期的一大战略是“百年绿建”, 其布局如图2-a所示。百年绿建战略提出了百年结构、绿色建造、户型可变、智慧工地、智慧家居与被动式住宅等发展方向, 以满足不同家庭阶段的用户需求, 并发展贯穿建筑全生命周期的绿色设计、绿色施工、绿色空间、绿色社区的“四绿”综合体系, 为用户创建美好的生活环境。

SSGF高质量建造体系的另一战略是推进10+“0”体系, 内容如图2-b所示。SSGF的10+“0”体系以建筑设计和建造过程中的多个“零”为目标, 有力推进高质量管理体系的实施, 主要包括:零伤亡体系、零通病体系、零变更体系、零木模体系、零预埋体系、零反坎体系、零抹灰体系、零腻子体系、零墙砖体系、零粉尘体系、零垃圾体系等。这些“零”代表了SSGF的研发方向和努力目标, 在现阶段SSGF通过创新研发尽量接近或达到这些“零”的指标, 不断提升建造质量, 努力实现施工管理、施工环境、施工质量等的全面突破。

技术是SSGF的骨架, 管理是SSGF的血肉, 科学有效的管理体系是SSGF形成与发展的关键。SSGF的科学管理体系主要包括高质量常态管理、零变更集成深化、全过程有序施工、8+1精细管理、全天候工地开放和云管控智慧平台六项管理手段。

(1) 高质量常态管理的内容涵盖了现场安全管理、绿色施工管理、文明管理、项目管理、深化设计管理、材料质量控制以及土建、安装和装修阶段的分项标准化管理。高质量常态管理通过专项跟进、定期通报、重奖重罚, 实现全周期运营风险管控的标准化及提前预警;通过人脸识别、VR安全体验、智能摄像监控等信息化手段加强现场安全生产管理。通过建立绿色施工组织架构, 明确施工建设各参与方职责, 制定各项巡查和奖罚制度, 在施工场地加强绿色施工宣传引导和教育交底, 并落实环境监测与保护措施, 提升施工现场安全文明水平。

(2) SSGF综合采用零变更集成深化管理。在设计阶段, 通过三维可视化的虚拟建造, 有机结合建筑、结构、水电、装修、部品五大专业的分级标准化设计;并对铝模深化、装修深化、园林深化三大类, 包括铝模深化平面图、铝模深化早拆体系布置图、铝模斜撑布置图、预制墙板深化图、燃气管走向布置图、浴室柜定位尺寸安装大样图等共计31项图纸进行叠图深化设计, 以减少设计的错漏和冲突以及后期的设计变更。采用BIM技术辅助成本计算以优选设计方案, 在施工中进行工程进度的仿真模拟, 提升工程管理水平。

(3) 全过程有序施工是在保障施工安全与建筑质量的前提下, SSGF通过施工前合理策划, 实现包括市政、主体、外墙、地下室、机电、装修、部品和园林在内的全专业、全工序的紧密衔接。全过程有序施工的理念是从时间与空间两个维度对施工工序进行合理穿插和精细管理, 采用新技术减少施工工序, 或将部分无增值的关键线路工序变为非关键线路工序, 去除了无增值活动与不必要的等待时间。在理想情况下, SSGF采用铝模、全混凝土外墙、预制内墙板、爬架等技术可实现标准层5天一层的流水施工, 在主体结构施工阶段合理穿插了户内精装修等分部分项工程, 以“N”层表示主体结构施工作业层, 在“N-1”层进行铝模拆除, “N-2”层进行快拆支撑体系的拆除、窗框栏杆的安装, “N-3”层进行墙板安装等等, 最后在“N-10”层进行天花、墙面腻子的打磨与验收。“N-10装修完成”则表示当主体结构施工至11层时首层标准层的装修湿作业完成。全过程有序施工打破了传统施工过程中密集施工、集中安排、流水节拍大的模式, 在保证施工安全与提高工程质量的前提下, 科学合理地提升建造效率, 减少对各专业施工劳动力集中使用的需求。

(4) 8+1精细管理指在符合国家和有关管理规定的基础上, SSGF项目通过总体筹划、前置管理、过程管控、动态纠偏等管理措施, 实现八大关键节点即完美开工、完美正负零、完美“N-10”、完美开盘、完美封顶、完美竣工、完美交付、完美结算的完美实施, 前置考虑并优化项目的全过程管理。

八大关键节点的内容包括:第一, 完美开工, 将设计、招采、成本等工作前置, 高质量完成土建、精装修、安装等图纸合图和深化设计, 实现零变更;第二, 完美正负零, 利用有效的技术手段, 合理组织策划, 高质量完成地下室工程;第三, 完美“N-10”, 实现“N-10”有序穿插施工需要高效完成前置工作, 同时各参与方能为项目提供有效支持, 例如完成铝窗和栏杆单位的招标工作能为铝窗及栏杆在“N-2”层的有序穿插提供保障;第四, 完美开盘, 做好工地开放策划, 完美实现“全天候”工地开放;第五, 完美封顶, 按照“N-10”的合理策划, 在主体结构封顶后完成集成式装修;第六, 完美竣工, 验收前置条件应在封顶前梳理清楚, 完成屋面机房施工、室内电梯的安装以及施工电梯的拆除;第七, 完美交付, 关注地下室设备与公共部位等涉及到物业验收的区域, 装修完成后严格落实承接查验和整改工作;第八, 完美结算, 按照总价包干完成项目结算, 项目部主动催促施工单位完成结算工作。

(5) 全天候工地开放是为响应国家关于健全工程质量安全保障体系、积极发展创新监管方式的要求, SSGF在行业内首创的一项客户参与式监管方式。全天候工地开放主要包括开盘前的客户工地见面会、开盘后的业主工地开放日以及建造中的全天候施工观摩, 邀请客户在购买之前先参观工地, 购房后可以实时对房屋进行监管。全天候工地开放既能提升工程质量和现场安全文明施工管理, 倒逼建造过程向绿色环保发展, 同时也能提升客户满意度, 缓解由于住房质量问题引发的各类社会矛盾。

(6) 云管控智慧平台是SSGF基于云管控技术建立的项目全维度管理平台 (见图3) , 通过项目云软件打通集团内与项目有关工作平台数据信息的交流渠道, 实现全产业链信息闭合。云管控智慧平台将AI、传感技术、AR等技术植入到现场建筑、机械、人员穿戴以及场地安全保卫设施中, 形成基于项目管理的物联网, 通过物联网与互联网的交互, 实现工程管理与施工现场的信息互通和高效管理, 提高管理指令和执行的明确性、高效性和灵活性, 并为SSGF向智慧建造和无人建造阶段发展提供助力。

SSGF高质量建造体系的核心优势在于通过技术体系和管理体系的创新组合, 基于SSGF成套工法并不断更新迭代, 全方位提升建造体系, 使得整个价值链和产业链上的利益相关者均有正向的收益, 充分调动产业链各方积极性, 实现项目利益相关各方如行业、企业、社会、工人及客户等的共赢, SSGF由此迅速推广并得到行业认可。总结SSGF带给各方的效益如表1所示。

SSGF在企业关注的技术、管理及经济层面具有明显优势, 这是SSGF得以推广应用的内在原因。

在技术层面, SSGF兼具现浇与装配的优点, 成为新型建筑工业化的解决方案。SSGF极大改进了传统现浇方式, 在保证结构稳定性的基础上, 不断提升建造质量;同时又尽可能地融入装配式理念, 预制构件及部品的使用可以减少现场手工作业, 提升建造效率, 实现生产方式的领先。

在经济层面, SSGF摒弃了只考虑将单独工艺工序的成本优化到极致的传统思维, 通过总体工艺与工序的整合优化, 在不降低综合效益的基础上去除无效成本, 实现增质提效, 有效控制全过程成本。

在管理层面, SSGF具有自己独特的科学管理体系, 高质量常态管理等手段多管齐下, 将成套工法与建造过程有机地结合, 保证住宅的高品质以及施工现场的安全、绿色、环保与文明;在推动企业各职能部门变革的同时也降低了项目管理难度, 提升了团队人均效能。

本文阐述了SSGF高质量建造体系及其技术构成, 从建筑业的发展路径、实施战略与科学管理体系的角度, 对SSGF的实施框架作深入剖析, 总结SSGF在多方共赢与企业技术、经济及管理方面的优势。SSGF是对我国几十年来现浇建造经验与工法的继承和改良, 是建筑业转型升级的新途径, 推进SSGF将为建筑工业化的发展提供新助力。随着SSGF高质量建造体系以用户需求为驱动的不断迭代更新, 新建造科技将不断涌现, 进而为人民建造舒适宜居、绿色优质的高品质住宅。