刍议如何实现装配式建筑施工技术精细化

韦素青,胡 博

(南宁职业技术学院,广西 南宁 530008)

装配式建筑是建造方式的重大革新,是驱动建造业转型升级、实现绿色发展的重要手段,有利于促进建筑业工业化与信息化相融合。装配式建筑是一个系统工程,是提前根据设计方案的图样要求,将构件由工厂进行预制性的加工生产,在施工现场进行质检、定位和拼装等而形成的建筑技术。为更好地提高装配式建筑工程的建设水平,在施工技术的应用中必须予以精细化处理,关注影响项目质量、安全等技术问题,确保装配式建筑工程设计满足实际需求。

1.1 提升工程效率

装配式工程建设在施工前期会要求工厂将相关的预制构件提前进行加工生产,在工程建设的现场不需要对其进行切割和其他加工,不仅能够更好地提升构件的尺寸精确度,还能提升工程建设效率,更符合现代化工程建设的需求。在建筑行业技术智能化发展的过程中,许多施工设备都能够和装配式工程形成较好的衔接,如在预制性的混凝土构件施工时就可对其耐压度、抗渗性等进行严格控制,相较于现浇施工具有更大的优势[1]。装配式工程施工不会因为预制构件的应用而缩减建材用料,但在工程质量上可以通过精细化处理的方式予以有效控制,因此在许多建筑项目当中都有广泛应用。

1.2 实现节能减耗

装配式工程建设在建材能耗方面的应用较为高效,特别是在水电等基础资源的使用量上有明显的缩减,是一种更符合可持续发展要求的建设工业。许多预制构件的生产在工厂进行加工处理时都可以通过机械设备的精确操控完成集成化处理,对建材的利用上也有明显的优势,可以避免在工程现场进行材料切割处理时产生的扬尘污染和材料浪费。钢筋、板材和混凝土等材料的应用明显减少,施工中产生的垃圾也更为可控,可以严格按照城市垃圾分类的要求对其进行处理,一些可供回收利用的建材也可更好地发挥其价值,对节约施工单位的建设成本、实现低碳环保的绿色发展具有重要意义。

1.3 智能化的管理更为科学高效

装配式建筑构件工厂化生产,可以采用流水作业。从图纸识别、材料分解、构件生产、质量养护到构件出入库等,均采用建筑信息模型(BIM)技术进行全过程运维管理。同时,利用5G大数据信息技术的优势,实现生产过程监控、数据追根及溯源。建筑智能化可以打造高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化、智能化工厂。

2.1 图样协调性差

为确保预制构件在生产加工过程当中的精细度,设计人员需要将每一个图样的尺寸和形制进行单独的设计与标注,以计算机辅助设计(CAD)图纸的方式传输给加工工厂,便于实现机械化的调整。在一些工程设计方案中,构件图样的协调性存在不匹配的问题,按照单独的图样尺寸和形制加工而成的预制构件在工程现场进行拼接加工时会出现接口偏差、长短不一致等问题,这反映出装配式工程建设在前期的图样设计时忽略了预制构件的协调性问题,给后续的工程加工与实操建设带来了很大的负面影响[2]。在控制装配式工程建设质量的过程当中,不仅要关注工程技艺和相关设备的灵活运用,预制构件的生产质量也是其中重要的影响因素,必须加强重视并做好管控处理。

2.2 技术精细度弱

在装配式工程建设当中,对技术的精细化落实有更高的要求,特别是在综合布线和墙体建设等这些对实际工程的使用体验感会产生较大影响的环节中,必须予以关注并形成多种技术的综合协调。一些施工单位在进行装配式工程建设时没有考虑到不同工序之间带来的影响,完全按照常规的建筑工程施工流程开展实操项目,在后续的埋线处理、强度测试等过程当中发现一些需要预留的孔径位置已经被混凝土浇筑填充,需要重新测量打孔后才能施工,对工程项目的质量和进度产生了较大的影响,也反映出施工人员在建设前期技术交底不足、图纸研究不透彻的问题。

2.3 构件质量问题

2.3.1 预制构件钢筋定位偏差

预制构件工厂化生产由于时间紧、任务重,在生产过程中,管理人员疏于管理,对构件钢筋加工尺寸、锚固措施等隐蔽工程检验不到位,产业工人质量意识不强,工序自检、互检、专检制度没有落实到位等,致使构件钢筋定位出现偏差。

2.3.2 预埋件位置、尺寸偏差、错漏等

在装配式构件生产过程中,预埋件的定位必须准确,现场管理人员必须熟悉图纸,按图纸安放并固定好预埋件。由于产业工人对设计规范和图纸不熟悉、图纸尺寸计算偏差等,造成预埋件与构件冲突;
现场施工人员虽然按照图纸布置预埋件,但是预埋件的固定措施不牢固,在混凝土浇筑过程中,预埋件容易移动位置或变形;
预制构件在进行钢筋绑扎时,工人未按规范操作,踩踏或者在成品上随意堆放材料致使预埋件移位或变形;
混凝土浇筑作业时,振捣棒操作不当,预埋件被振捣棒碰撞;
工人未及时纠偏等,造成预埋件位置、尺寸出现偏差、错漏等。

3.1 优化设计图纸,构件尺寸参数化管理,改善图样的协调性

在进行装配式工程建设前期,工程方案设计是预制构件生产、现场拼接建设的重要指导和参考,设计人员必须重视工程方案的优化,考虑到后续实操建设过程中所使用到的技术、设备和建材,确保装配式工程的规划建设更具全局性。在进行项目设计时,可以考虑应用CAD软件进行标注,或通过BIM技术将其转化为三维立体的模型结构,便于和施工人员快速完成技术交底工作[3]。在进行预制构件的生产时会涉及一些不规则的图形结构,设计人员在进行不同的角度切换和模型变换时要注意对这些构件的结构和尺寸进行调节,使其在不同的建设环节中能够保持参数的一致性,规避设计方案不协调的问题。在装配式工程中涉及的一些配套性环节也需要在设计方案中予以明确,更有利于在工序优化环节提供技术参考。装配式建筑结构有别于传统的建筑现浇结构,现浇混凝土结构浇筑完成后还可以根据安装管道图纸进行洞口开槽,但预制装配式构件因其已生产完成,不能在成型后任意开洞或开槽,所以对所需的预留洞口、穿管线等,设计时必须在构件图中清楚标出,使构件生产方能够精准制作构件。构件安全起吊,对起吊点的预埋很重要,因此设计时要特别注意吊点的位置安排,必须根据相关安全操作规范,合理布置吊点,确保吊装施工安全。

3.2 调整建设工序,强化布局协调,提升技术精细度

装配式工程现场需要对预制构件进行组装和拼接,一些预埋性的建设环节需要提前和模板建设、混凝土浇筑等形成交叉,在项目的工序优化上必须保证科学合理。在墙体建设时要按照三层建设的原则进行墙板的安装,并对板材的缝隙处进行加固处理,使其形成更加稳定的连接。室内的叠合梁、承重柱和剪力墙依次完成其模板的拼装建设,并进行浇筑施工达到硬度标准后再予以拆除。高层建筑中的电梯通道需要先搭建好模板后再对其他材料进行安装建设,同时对井道的稳定性进行处理以保证电梯的运行安全[4]。楼板施工涉及的钢筋、板材等都是预制性建设的结构,施工单位要严格落实好建设工程的顺序性要求,确保每个环节的质检标准能够落实,避免出现返工延误的问题。相较于现浇式建筑,装配式建筑各构件主要是通过在工厂预制构生产,质量检验合格后再运输到施工现场,现场根据施工程序,吊装就位完成施工建设。为了确保工厂生产的预制构件满足质量需求,要从源头入手进行质量管理,即从设计阶段开始进行质量把控。

针对多项装配式工程建设技术的交叉应用,需要提前对其进行整体性的布局,使项目建设能够在建设效率、设备利用率等方面得到更好的优化。例如,在建筑工程的水电线路布设过程中,需要严格按照设计图纸的标注进行刻槽、埋设,槽子的尺寸和管道的直径之间要确保形成精确匹配,其中涉及管线倾斜的位置要对角度进行严格控制,避免留存偏差。水电线路在安装前必须经过碰撞测试,确保不存在矛盾隐患点后才能够预置铺设,管线预埋的孔径位置需要在混凝土浇筑前期预留,结合建筑信息模型(BIM)对其进行优化排布后不断提升室内综合管线布设的科学性[5]。管道线路在建设时还需要为后期的运营检修留存好空间位置,避免技术人员的修剪工具无法深入管线洞口内。在剪力墙的施工建设过程中,要注意对墙体的实际荷载能力进行有效控制,通过优化墙体套筒与钢筋连接、节点与组件调整等方式不断优化其抗压性。

我国装配式建筑还处在起步阶段,设计图与施工图还不能做到一体化,构件需要深化设计。目前各企业沿用的是与钢结构建筑模式类似的结构设计,即设计院按建设程序完成建筑施工图纸,专业的构件生产厂家与专业深化设计机构合作,按生产任务要求逐项对各构件进行二次拆分。按内外墙、楼板、楼梯、阳台、空调板等拆分,对于工程中梁、柱等主要受力构件目前基本未拆分,所以仅能实现部分装配化。构件工厂化生产相较现场施工更为复杂,构件里还涉及各种管线预埋、孔洞预留等;
在现场安装构件时,不同构件之间可能产生碰撞,所以生产管理也较复杂。因此信息化管理、合理布局就非常重要,即将信息技术、管理技术与制造技术相结合,实现构件设计的信息化、构件生产过程的智能化管理。

3.3 重视构件预制及施工全过程质量安全管理,强化质量意识

装配式构件质量直接影响工程的安全,质量的影响因素包含人员、材料、机器、方法和环境等,其中人员是主要的影响因素。所以在质量管理上要加强作业人员专业技能培训,强化全员、全过程质量意识,加强关键工序的质量验收和监督检查。

装配式工程建设的安全性是技术应用和精细化管理当中的重要内容,一些不规则和较为复杂的预制性构件拼装建设时会涉及现场吊装的环节,技术人员必须对前端的绑绳定位和预制构件的重心进行匹配性调节,对起重设备的扶板进行固定处理,避免构件在起吊后发生晃动和偏转的问题,引发工程现场的建设隐患。装配式建筑构件吊装工艺复杂、吊装施工机械化程度高、施工现场安全保证措施要求高。在构件安装前,施工单位可以利用BIM技术进行装配式构件安装的施工动画模拟和仿真技术模拟,模拟施工现场的预制构件起吊就位、安装等施工过程,对施工流程进行优化比选;
还可以模拟不同施工环境下现场可能出现的突发事件,进一步完善构件吊装施工现场安全管理应急预案,排除安全隐患,避免施工安全质量事故的发生。BIM技术的应用,可以对施工场地平面布置和场地内车辆运行交通路线进行优化,减少构件及其他工程材料的场内二次搬运,合理布置垂直运输机械设备,使其最大限度地覆盖施工范围,提高垂直运输机械的吊装作业效率。

在安装楼板、楼梯和钢筋时,也需要不断强调装配式工程的安全要求。装配性的楼梯段需要吊装移动到对应的楼层楼板处进行叠合式建设,施工人员必须对其工作面进行安全防护,强化工程现场实操的安全准则。针对不同的装配式工程建设环节,其安全要求的要点也有一定的差异,要求技术人员结合技术特点和设备实况展开全面的管理,充分按照建筑安全法规的要求维护装配式项目的施工。

在促进装配式工程建设技术精细化发展的过程中,必须结合业主的建设需求进行设计方案的优化和调整,使预制构件的生产精度得到更好的控制,为后续的装配建设做好准备工作。工程项目中的工序对建设质量、进度等会产生较大影响,必须结合实际情况提前明确,并关注水电等较为重要的基础环节。在建设项目的不同工序间要予以充分协调,使设备、建材和技术更好地融合,规避后期碰撞返工等问题,不断优化装配式建筑技术体系。

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