伴随我国工业化进程加快, 建筑工业化成为行业发展的必然方向, 先进、集中、工业化的生产方式逐步取代过去分散、落后的手工业传统生产方式。工业化建筑模式, 既适应了城市建设, 提升了城市发展品质的需要, 同时也契合了国家落实节能环保和科学发展观的要求。

总体上看, 装配式建筑的现场安装设备机械化程度仍显不够, 工装设备利用率低, 导致预制构件现场安装效率偏低。目前装配式施工技术差异性较大, 标准化程度较低, 安装设备也不完善, 没有达到工业化生产的标准, 由此带来安装质量不高、效率低下等问题。在安装工具方面, 也缺少成套设备, 缺乏相应标准。

我国现行装配式剪力墙体系应用较普遍, 且预制剪力墙的安装工程量为最大、安装质量较大、安装难度最大。对于预制剪力墙的安装及标高调整, 仍以“撬”为主, 安装效率低且易造成构件损坏, 操作工人劳动强度大, 危险性大。

针对以上情况, 结合现场实际情况, 研发一种适用于装配式混凝土结构的预制剪力墙施工方法, 实现预制剪力墙的快速安装, 提高预制构件的安装效率, 降低施工成本。

沿海5期D地块9～14号楼项目位于武汉市东西湖区金山大道以北、张柏路以西, 总建筑面积 78 654.81m²。工程由6栋住宅楼组成, 采用装配式混凝土剪力墙结构, 1层地下室为框架结构。其中 12～14 号楼为高层住宅。各住宅楼装配式构件分布层数如表1所示。住宅楼底层层高5.1m, 第2层层高3.9m, 标准层层高2.9m。

楼层预制构件有:预制墙体、预制凸窗、预制内墙、PCF板、叠合板、预制阳台、预制空调板、预制楼梯等, 结构装配率达51%。

施工准备→预制墙体吊装→预制墙体就位→预制墙体标高轴线调整 (塔式起重机配合) →预制墙体斜撑安装→塔式起重机吊钩摘除。

吊装前由质量负责人核对墙板型号、尺寸, 检查质量无误后, 由专人负责挂钩, 待挂钩人员撤离至安全区域时, 由下面信号工人确认构件四周安全情况, 起吊至距地面0.5m左右时, 塔式起重机起吊装置确定安全后继续起吊。

将预制墙体吊装至安装位置处, 待墙体下放至距楼面0.5m处, 根据预先定位的导向架及控制线微调后缓慢下放。由2名专业操作工人手扶引导降落, 降落至100mm时1名工人利用专用目视镜观察连接钢筋是否对孔。

吊装人员提前将构件就位线弹出, 预埋钢筋位置调整好, 将垫铁准备好, 构件就位至控制线内, 并放置钢垫片。

预制墙体吊装前在墙体弹出500mm标高控制线。塔式起重机将预制墙体吊装就位后, 根据预制墙体上的500mm控制线, 配合撬棍进行标高调整。调整时, 缝隙塞钢垫块进行调平。

预制墙体标高及轴线调整到位后, 安装钢管斜支撑, 再松开塔式起重机吊钩, 吊装下一件。

对现场预制构件安装进行分析, 预制墙体 (外墙) 质量大、数量多、安装难度大, 用传统撬棍配合塔式起重机进行标高调整工效较低, 塔式起重机的时间被大量占用。撬棍容易对预制构件造成破坏, 工人塞钢垫块时, 预制构件与撬棍结合处容易破损, 易导致工人手被砸伤, 发生安全事故。

针对以上情况, 结合现场实际情况, 研发一种工具式集成施工方法, 实现预制墙体快速、高效吊装与就位。

针对预制外墙吊装各工艺环节, 开发适用、专业的安装工具, 同时对预制墙体的安装工艺做适当优化和调整, 以达到提高工效的目的。

1) 预制外墙施工准备时, 研发一种钢筋定位检查工具, 通过该工具对楼层套筒连接钢筋的定位进行检查。若此工具能顺利套入钢筋, 则外伸钢筋定位准确;否则需要使用钢筋矫正工具对钢筋进行矫正, 直至顺利套入钢筋。

2) 在预制墙体施工准备环节, 研发一种钢筋定位矫正工具, 通过该工具矫正钢筋, 同时确保预留钢筋垂直度, 能与预制墙体上的灌浆套筒顺利拼接。

3) 在预制墙体吊装环节, 研发一种可伸缩的平衡梁, 对预制剪力墙进行吊装, 实现一套平衡梁适应不同种类、不同尺寸的预制剪力墙吊装。

4) 在预制墙体吊装环节, 研发一种自动脱钩装置。通过带遥控的自动脱钩装置, 方便现场吊装作业, 提高工效, 减少高空作业, 降低危险性。

5) 在预制墙体安装环节, 通过可分离式液压千斤顶, 实现预制墙体的标高、轴线调整, 精确就位。

6) 在预制墙体安装环节, 通过七字码辅助墙体落位和临时固定, 与工具式钢管斜支撑共同构成预制墙体支撑体系。

7) 在预制墙体安装环节, 通过带套筒灌浆循环计量系统的灌浆工具, 保证套筒内灌浆料饱满, 避免了灌浆料过度饱和而溢出, 从而引起环境污染和资源浪费。

通过以上施工工具的集成, 形成一套完整的预制墙体工具式集成施工方法。

对预制墙体的安装工艺调整为:施工准备→预制墙体吊装→预制墙体就位→塔式起重机摘钩→标高轴线调整→分仓封堵→灌浆。

清理接合面, 根据定位轴线, 在已施工完成的楼层板上放出预制墙体定位边线及200mm控制线。对墙体接合面进行凿毛或拉毛处理。

使用弹性密封胶条对灌浆区域进行分仓, 为后期灌浆做准备。采用水泥钉将密封胶条固定于地面, 堵缝效果要确保不漏浆。墙体轴线定位如图1所示, 弹性密封胶条固定如图2所示。

根据预制构件尺寸, 调整好可伸缩平衡梁长度, 使平衡梁在吊装预制墙体时下部吊索呈竖直状态。

测出待吊装楼层预制墙体落位处的安装高度, 按该计算高度设置钢垫片。

在吊装预制构件前, 使用钢筋定位检查工具对套筒钢筋位置进行检查, 若能顺利套入钢筋, 则外伸钢筋定位准确, 否则使用钢筋矫正工具进行矫正, 直至钢筋定位检查工具能顺利套入钢筋。钢筋定位检查工具如图3所示, 钢筋定位矫正工具如图4所示。

采用可伸缩平衡梁并配置自动脱钩吊钩进行预制墙体吊装。

吊装时安排2名信号工人, 起吊处1名, 吊装楼层上1名。另外, 墙吊装时配备1名挂钩人员, 楼层上配备3名安放及固定外墙人员。

预制墙体堆场起吊, 距离地面0.3m左右时暂停提升, 检查钢丝绳、卸扣、平衡梁等, 确认安全后继续起吊。待预制墙体吊装至距楼面0.5m处, 2名专业操作工人手扶引导缓慢降落, 将预制墙体降落至预先放置好的钢垫片上。预制墙体吊装如图5所示。

墙体放置于垫片上后, 利用斜支撑和七字码临时固定预制墙体。

预制墙体下部无钢筋套筒连接时, 需在斜支撑固定完成后在墙体底部安装七字码, 用于加强墙体与主体结构的连接, 确保后续作业时墙体不产生位移。每块墙体安装2根可调节斜支撑和2个七字码 (见图6) 。

斜支撑和七字码固定到位后, 通过可伸缩平衡梁上的自动脱钩吊钩进行摘钩, 塔式起重机吊装下一片预制墙体, 以提升作业效率。

预制墙体就位后, 对预制墙体标高及轴线进行复核。标高有误差时, 在靠近预制墙体两端处放置可分离式液压千斤顶, 如图7a所示, 通过液压千斤顶的顶升和降落调整预制墙体标高。

预制墙体轴线有误差时, 采用双向液压千斤顶, 配备超高压液压手动泵, 如图7b所示, 实现预制构件的轴线调整。

封堵前, 先用吹风机将墙体周边及缝隙内杂物清理干净。采用3cm宽的密封胶条进行墙体封堵, 其中1cm进入结构体, 2cm在保温板上。墙体内侧采用砂浆进行封堵, 使用专用抹灰铲保证砂浆进入结构内≤1cm。

砂浆封堵4h后可进行灌浆。采用一种带套筒灌浆循环计量系统的灌浆设备。灌浆时, 用塞子先将下排灌浆孔封堵, 待浆料从上排出浆孔溢出后逐个进行封堵。要求注浆连续进行, 每次拌制的浆料需在30min内用完。

1) 构件吊装前, 检查各施工工具的质量, 确保各施工工具正常使用。

2) 结构安装前, 施工人员应对构件吊点等有关技术问题进行核算与选定, 编制合理的施工方案, 并在施工时进行技术交底。

3) 各楼层墙体定位轴线放样定位时, 在底层轴线控制点布设后, 用线锤将该层底板的轴线基准点通过观测孔引测到顶板施工楼层面, 确保轴线定位准确。

4) 安装人员应严格按照预制墙体的安装顺序进行安装与校正。

5) 注浆前应充分润湿注浆孔洞, 防止因孔内混凝土吸水导致注浆料开裂。

6) 灌浆完毕, 立即用清水清洗注浆机、搅拌设备等。灌浆完成后24h内禁止扰动墙体。

7) 吊装作业时, 吊装区域应设置警戒区, 非作业人员严禁入内, 起重臂和重物下方严禁停留、工作或通过, 应待吊物降落至作业面1m内方准靠近。

8) 对预制墙板的侧向斜支撑, 其上支撑点宜布置在墙板高的2/3处, 且≥1/2墙板高度。下部支撑垫块应沿中心线对称布置。

从实施情况看, 项目由原来的15～20d每个结构层施工周期, 缩短至7～10d/结构层, 施工周期缩短了1/2左右, 操作工人的劳动强度降低, 工效和安装质量得到提高, 操作工人的安全风险降低。

从实施效果看, 所采取的工法缩短了工期。节约了成本, 制造和使用技术难度低, 现场操作简便易行。所使用的工法体现了工具化、装备化, 适用于装配式混凝土建筑的现场施工。

本工具式集成施工方法极大地改变了现场安装效率, 降低了工人劳动强度, 使塔式起重机的工作效率提升, 整体工期缩短, 人工费、设备租赁费、管理费相应降低, 成本优势明显。工具式集成施工的质量易保证、施工效率高, 特别适于装配式混凝土建筑的标准化、工具化应用, 代表了现代施工水平, 具有较高的推广意义和价值。