李浩：典型装配整体式剪力墙住宅施工要点分析

一、基于套筒灌浆体系装配式剪力墙体系概述

装配整体式剪力墙结构体系为主的住宅工程，无论按预制率或装配率要求进行设计，对施工来说都只是带来工程量的变化，进而直接影响施工组织方案的策划，“因地制宜、因时制宜”的施工组织变得尤为重要。在施工组织过程中，装配式建筑的质量究竟受到哪些因素的影响。本文以几个实际项目为例，将其相关工艺、问题与工程数据进行比较，对装配整体式剪力墙住宅施工要点进行简要分析。



装配整体式剪力墙结构体系最重要的节点是竖向构件及其连接，较为常用节点连接工艺有浆锚搭接、约束箍筋浆锚连接、套筒灌浆连接，虽然技术和各厂家的产品均有不同特点，但是对施工组织并没有影响。水平结构也一样，虽然叠合构件包括有肋的、无肋的、预应力的、非预应力的，仅仅改变的是模板工程的投入量，或者说是模架支撑量，不同的连接方式对施工组织设计来讲并没有本质的差别，见图1、图2。









装配整体式剪力墙建筑的特点就像用构件拼成一个房子，不同的构件在预制范围中有一定比例，如图3案例所示。





以预制率为55%的装配式剪力墙结构为例，地上结构55%混凝土用量转移到构件加工厂进行作业，减少现场施工量；现场施工内容转移到构件深化设计、构件安装工艺及质量控制、精细化工器具使用，这三方面是装配撞体式剪力墙住宅施工的重要组成部分，见图4。





二、深化设计与现场施工关联

装配式住宅工程为什么要做深化设计？深化设计的主要目的就是整合所有专业图纸信息，并融合现场施工、构件生产阶段的施工措施，使构件在各阶段使用过程中顺利进行，减少或者杜绝可能出现的设计变更。


在实际工程中，我们参与了很多的深化设计，选择深化设计的主要原因包括以下几个方面（见图5）：





目前存在一个误区：将深化设计等同为“拆分构件”。深化设计是综合设计，以图3结构为例，为了实现55%的工程量在现场很便捷的施工而完成的综合设计。这种综合设计的必要性在于：传统设计习惯了专业分割模式，因为建筑、结构、机电、精装修等各个专业的信息在各个专业的图纸上，而一个预制构件的所有信息需要综合，信息之间有可能发生碰撞与冲突，此外还有很多信息在设计图纸中是不覆盖的，例如：不同施工单位的模架信息，需要预留预埋的时候是不一致。在施工之前，需要把以上所有信息都综合在一张图纸上，就是最终完成的深化图纸。图6所示是一个比较复杂的三维图，这是一个预制外墙带飘窗的设计，要含有装饰排砖做法，这个在原设计图纸上通常是找不到的。结构专业的钢筋、连接件的尺寸、定位，要让制作加工的人一目了然。此外，所有吊装预埋点会因施工企业选择的支撑体系等不同导致深化图纸改变，如支撑、窗框等，见图7。综合设计、生产与施工信息的图纸才是我们最需要的图纸，是一个完整信息的表达。








深化设计图信息的缺失或不确定都会给后续施工环节带来无穷的麻烦。综合精装修、现场施工、构件加工等诸多问题，这么多信息结合到一起就会出现冲突和碰撞。因此，深化设计过程就需要分两步走：第一，要把所有会在工程现场出现的信息整合，见图8；第二，就是解决所有信息可能发生的冲突与碰撞，见图9。信息化的解决手段，可以做到让我们在正式施工之前把所有可能出现的问题通过软件模拟进行解决，进而保证装配整体式剪力墙预制构件深化设计可以顺畅完成。







那么，深化设计的图纸量到底有多大呢？某工程案例，两种户型，图纸量如下表：




出现这么多图纸的原因包括：由于镜像关系图纸量增加了一倍；标准层和顶层的不同，例如顶层的施工塔吊要附着定位，有电梯就需要施工预埋等等，这样就会出现大量有差异的图纸，导致图纸量翻倍。虽然有人说施工深化设计图纸就是含金量不高的辛苦活，但是如果不花心思认真做好，生产与施工现场就完全无法顺利进行下去。


深化设计工作如果存在后期变更将会带来大量的图纸调整工作。设计得再好也会有临时想改变的设计意向，然而，设计变更对深化设计工作量的影响是成倍增加的。以建筑改变面砖的排布或颜色为例，如图10所示，直接导致首层、标准层、奇数偶数层、屋面的机房层等都要修改，最终导致施工深化设计图修改了10多张；如果机电要增加一个线盒，设计变更只需要修改两张图，而对深化设计图纸而言，每张墙板图都要增加，模具图也会增加，深化设计图纸发生十倍工作量的变化，造成了施工不顺畅。









三、装配式剪力墙结构工艺节点

装配式建筑的施工工期是值得关注的问题，例如有的装配式建筑施工7天一层，有的5天一层，这就是资源投入带来的影响，不同的资源投入对工期影响会很大，是有规律可循的。常见的工期有两种：六天一层和七天一层，对于住宅而言，就是整体现浇和分体现浇两种情况，其工期对比分析见图12。




第二，对比传统顶板满堂架（碗扣架）支撑，预制顶板选用独立支撑施工更加方便快捷，操作简单，材料用料极少，减少人工、增加工效，每层提效0.5天（支模+拆模）。考虑到传统的现浇墙体浇筑并拆模后，再支设顶板并浇筑，将占有大约2~3天。如果采用铝模快拆体系，配合叠合板实现墙顶一次性支模和浇筑，可以省去拆除墙模的间歇时间，进一步提升工效，每层提效1天。


因此，施工问题绝不是一成不变的，它一定是随着你的资源投入与组织时刻变化着的，重点是目标是什么。六天一层的工期，是我们目前认为是资源投入和劳动力组织比较均衡的一种做法，见图13。但是,如果有多流水工作段的时候，吊装工使用就安排得更为合理，这就是一个标准的工期。




施工另一个重要关注内容就是质量，影响的因素有以下六个方面：第一，构件的加工精度，会对施工质量造成比较大的影响；第二，安装定位插筋，目前，我国的国标和地标中，对预留钢筋定位验收不明确，亟待解决，图14（a）中的表格是施工单位自制表格，用这个表至少可以预先了解钢筋的伸出长度和位置、分仓方式；第三，灌浆及基层处理，分仓方式需要在吊装之前检查确认，直接影响灌浆问题的好坏，灌浆料是否合格、报告和现场复试是否合格需要现场试验确认（见图15），这个管控应作为施工现场的核心；第四，安装标高控制和垂直度，吊装时候的垂直度会把不确定性往后传递；第五，节点模板支设；第六，节点混凝土浇筑，目前节点区混凝土多少会出现开裂问题，一直没有很好的解决。
















分享两点施工经验，做预制构件的深化设计时可以实现很多工厂化设计，例如窗框定型定尺及窗洞口上下鹰嘴预留（图16）、墙板与模板连接部位增加企口（图17），就是为了解决现场不好做的部分在工厂完成，这两点非常重要，既不会增加造价，又不会影响工厂化制作工期，对装配式建筑又是尤为重要。







装配式建筑施工现场实现工具化和标准化，才能真正体现装配式建筑的意义，如图18。






四、效益分析


本章以实际工程为案例进行分析


（1）做装配式一定是节省人工的。本项目支撑体系用工66人，如图19所示，55%的工作量在工厂完成，现场钢筋工、架子工、模板工用工量都有很大下降，且下降幅度超过预判，单层下降了30%。本工程用独立支撑，2工/日，如果用碗扣架支撑，12工/日，相差80%，但租赁费很高，装配式费用的增量都被此项抵消，如图20。








（2）以外架体系为例，仅以外围护工程对比，用工减少了70%，如图21。






但是，装配式建筑的总成本如何，目前仍无法统一定论，以一个真实案例测算：一个现浇施工的建筑，机械成本占20%，人工成本占80%；一个装配式建筑，构件厂成本占30%，产业化工人成本占30%，机械成本占30%，现场精细化工具成本占10%，如图22。




由此可见，一个装配式建筑比一个传统现浇施工的建筑机械化程度提高了整整一倍，30%的成本投入在高水准的工厂化生产，现场的机械化和精细工具化加起来达到40%，等同于70%的工厂化、机械化、工具化生产占了装配式建筑70%的成本，这就大大减少了施工中对人员的依赖，成本花在了我们认为应该导向的地方，将施工模式由粗放型转化为集约型，这就是我个人对我们目前推进装配式建筑工作最大的体会，这就是装配建筑的最大社会效益。