張寒松 孔令海

山東平安建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250306

現(xiàn)代大型公共建筑多以干掛大理石材料或玻璃幕墻為主要設(shè)計(jì)風(fēng)格，但干掛石材造價(jià)高且隨著時(shí)間的推移，在自然外界的條件下易被污染，其維護(hù)成本較高；而玻璃幕墻不僅成本高，同時(shí)在高樓林立的城市群里由于玻璃聚光所產(chǎn)生的光污染也同樣被業(yè)界所詬病。清水混凝土則以凝重、自然、樸素厚重的風(fēng)格逐漸受到設(shè)計(jì)師的青睞，可以肯定，在不久的將來(lái)這種設(shè)計(jì)產(chǎn)品將深入人心，被社會(huì)公眾所接納。

濟(jì)南金域國(guó)際工程成功地將大型清水掛板應(yīng)用于高層建筑外立面并得到業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)與專家的好評(píng)，為引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。本文詳細(xì)介紹了裝配式大型清水混凝土預(yù)制構(gòu)件施工的整體過(guò)程，可為施工同行提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

濟(jì)南萬(wàn)科金域國(guó)際工程位于山東省濟(jì)南市高新區(qū)，工程總建筑面積為123 319 m2。地上為2棟高層公共建筑，西側(cè)為A樓，框架-核心筒結(jié)構(gòu)，建筑高度126.10 m，地上31層，為超高層公共建筑，框架抗震等級(jí)為三級(jí)，核心筒抗震等級(jí)為二級(jí)。東側(cè)為B樓，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度61.40 m，地上16層，B樓為高層公共建筑，抗震等級(jí)為三級(jí)，其中地上1、2層為商業(yè)，地下3層，為地下車庫(kù)，框架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為四級(jí)。

A、B樓和車庫(kù)抗震設(shè)防烈度均為6°，建筑設(shè)計(jì)使用年限為50年（圖1）。

圖1 濟(jì)南萬(wàn)科金域國(guó)際工程

2 大型清水掛板（以下簡(jiǎn)稱PC板）應(yīng)用實(shí)例

2.1 清水混凝土掛板概況

A樓地上3～31層和女兒墻采用PC掛板，一個(gè)窗戶一塊，局部采用玻璃幕墻，全PC板時(shí)單層76塊，局部幕墻時(shí)單層56塊。除轉(zhuǎn)角位置，大多數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)板（圖2），尺寸為2.08 m×3.78 m，質(zhì)量為3.21 t，最重的板尺寸為2.39 m×3.78 m，質(zhì)量為4.44 t，此種板每層有4塊。

B樓1、2層為玻璃幕墻，3～16層外墻采用外掛PC板，局部采用玻璃幕墻，全PC板時(shí)單層82塊板，局部玻璃幕墻時(shí)單層62塊板。標(biāo)準(zhǔn)板尺寸為2.08 m×3.77 m，質(zhì)量為2.49 t。

2.2 清水混凝土掛板制作工藝

2.2.1 高精度模具技術(shù)的應(yīng)用

外墻掛板產(chǎn)品要求掛板棱角清晰分明，誤差在2 mm之內(nèi)，因而只有采用高精度模具設(shè)計(jì)和制作技術(shù)，才能確保模具支拆方便、構(gòu)造合理，滿足掛板外形造型和高精度要求。為此，構(gòu)件生產(chǎn)車間深入研究脫模劑配制和涂刷技術(shù)，并參考相關(guān)國(guó)家規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，探索出模具質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法，為模具制作和安裝施工提供了技術(shù)理論依據(jù)[1-3]。

圖2 清水混凝土掛板標(biāo)準(zhǔn)板示意

1）模具材質(zhì)特殊性：普通模具一般選用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235和Q275鋼材制作加工，本工程掛板考慮建筑結(jié)構(gòu)高度高、吊裝難度大、產(chǎn)品棱角分明、精度要求高等特點(diǎn)，故選用低合金結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)Q345作為模具加工用鋼材，模具平面、立面鋼板壁厚由6 mm改為8 mm，端部鋼板壁厚由8 mm改為10 mm，從而確保PC構(gòu)件外觀幾何尺寸完全符合圖紙規(guī)范要求。模具委托專業(yè)廠家加工制作，由構(gòu)件廠首先對(duì)模具加工工廠進(jìn)行質(zhì)量和技術(shù)交底；待出具模具圖紙后，由構(gòu)件公司技術(shù)部門進(jìn)行審核，確保模具加工質(zhì)量的優(yōu)良性。

2）模具的設(shè)計(jì)思路：模具在加工制作預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品時(shí)，考慮反復(fù)利用的構(gòu)件生產(chǎn)特點(diǎn)，要既便于精度控制，又要方便工人操作，以獲得優(yōu)良的預(yù)制產(chǎn)品，在模具的長(zhǎng)邊與短邊各設(shè)置2套絲杠，利用機(jī)械杠桿原理，巧妙解決了模具開閉合問(wèn)題。該模具設(shè)計(jì)新穎，后期申請(qǐng)實(shí)用新型專利一項(xiàng)，專利號(hào)ZL201720076521.4。

3）模具的使用與維護(hù)：澆灌混凝土前，選用適合的脫模劑，均勻涂刷脫模劑，使構(gòu)件接觸面在脫模時(shí)平整、表面光滑、不損壞，確?；炷撩撃ＰЧ鹉：蠹皶r(shí)做好模具清理工作，保持鋼模板清潔，以保證后續(xù)構(gòu)件的制作質(zhì)量。

4）預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝流程：模具清理→涂刷脫模劑→加工完畢的鋼筋固定→預(yù)埋件安裝→質(zhì)檢驗(yàn)收→混凝土澆筑→蒸汽養(yǎng)護(hù)12 h→脫模→成品檢查→構(gòu)件細(xì)部處理→運(yùn)輸存放。

2.2.2 高性能混凝土配制技術(shù)的應(yīng)用

構(gòu)件生產(chǎn)車間重點(diǎn)對(duì)外墻掛板用C40混凝土配合比進(jìn)行研究，通過(guò)精心選擇原材料、合理設(shè)計(jì)和調(diào)整配合比，經(jīng)過(guò)20余種不同材料配比的試驗(yàn)研究，擇優(yōu)選擇出一組最優(yōu)配合比，該配比級(jí)配合理，有效減少了孔隙率，表面氣孔近乎于零。實(shí)踐表明：砂率為45%時(shí)，混凝土的坍落度和坍落擴(kuò)展度能同時(shí)達(dá)到最大值，而后再增大砂率時(shí)，坍落度和坍落擴(kuò)展度將減小。

在水泥漿一定的前提下，砂率越大則需要包裹的水泥漿越多，起到潤(rùn)滑的水泥漿越少，從而使流動(dòng)性降低，所以必須確定一組最優(yōu)配合比（表1）。

表1 清水混凝土外掛板配合比（單位：kg/m3）

采用表1所示的配合比，配制出的混凝土流動(dòng)性、黏聚性和保水性良好，不僅使混凝土高性能化得到了保證，而且均勻飽滿、富有光澤、觀感良好，滿足清水外墻掛板混凝土施工技術(shù)要求。

3 大型清水掛板吊裝施工技術(shù)研究

3.1 吊裝方案的選擇

項(xiàng)目部、公司技術(shù)部相關(guān)技術(shù)人員綜合工期、成本、作業(yè)人員的技術(shù)水平及施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小等因素，經(jīng)多次研討論證和集團(tuán)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并組織專家進(jìn)行論證，最終決定采用“汽車吊＋抱柱式旋臂起重機(jī)＋塔吊＋屋面吊”結(jié)合的吊裝方式，以滿足不同部位的安裝需求（圖3、圖4）。

圖3 A樓掛板平面

3.1.1 A樓吊裝方案

A樓設(shè)置4個(gè)吊裝過(guò)程。3、4層PC板采用汽車吊吊裝；5～14層、15～24層PC板采用抱柱式懸臂吊機(jī)（分別在15層和25層設(shè)置2臺(tái)）；25～31層及女兒墻PC板采用塔吊吊裝；塔吊和施工電梯部位PC板，待二者拆除完畢后，通過(guò)在屋面安裝小型屋面吊機(jī)進(jìn)行吊裝。

3.1.2 B樓吊裝方案

B樓只有16層，設(shè)置3個(gè)吊裝區(qū)段。3～8層PC板采用汽車吊的方式吊裝；9～16層PC板采用塔吊吊裝；塔吊和施工電梯部位PC板，待二者拆除后，通過(guò)在屋面安裝小型屋面吊機(jī)進(jìn)行吊裝。

圖4 B樓掛板平面

3.2 吊裝機(jī)械的選擇

3.2.1 汽車吊

A樓3、4層外墻PC掛板需提前安裝，采用汽車吊進(jìn)行試吊裝。通過(guò)試吊裝確定預(yù)埋件、螺栓是否滿足安裝要求，確定構(gòu)件就位、拼縫質(zhì)量是否符合規(guī)范要求，最終確定整套的施工工藝，以滿足后續(xù)全面開工的需要。4層PC板的頂部標(biāo)高為15.90 m，最重構(gòu)件為4.44 t，故擬采用20 t汽車吊。

B樓只有16層，且四周有支設(shè)汽車吊作業(yè)空間，故計(jì)劃3～8層外墻PC掛板采用汽車吊進(jìn)行吊裝，8層PC板頂部標(biāo)高為30.75 m，最重構(gòu)件為4.79 t，選用30 t汽車吊。

3.2.2 抱柱式懸臂起重機(jī)

本工程選購(gòu)2臺(tái)江蘇靖江市起重設(shè)備廠制造的5 t級(jí)懸臂起重機(jī)，臂長(zhǎng)8 m，高度2.6 m。該設(shè)備由安裝座、懸臂梁、起升機(jī)構(gòu)和電氣部分等機(jī)構(gòu)組成，安裝座通過(guò)12根高強(qiáng)螺栓和鋼板壓板固定于框架柱上，懸臂梁與安裝座連接，起升機(jī)構(gòu)安裝于懸臂梁上，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，起升高度達(dá)100 m。

抱柱式懸臂起重機(jī)（又稱壁柱式）是將起重機(jī)懸臂安裝在墻體或柱子上，和卷?yè)P(yáng)機(jī)或電動(dòng)葫蘆配套使用，能在180°范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)起吊重物的一種機(jī)械。該機(jī)械機(jī)構(gòu)獨(dú)特，安全可靠，具有高效、省時(shí)、省力、靈活等特點(diǎn)，A樓外墻PC的安裝主要以此方式進(jìn)行。

抱柱式懸臂起重機(jī)分別安裝在A樓結(jié)構(gòu)15層和25層的混凝土柱上，在樓的2個(gè)對(duì)邊對(duì)稱安裝（圖5），安裝時(shí)2臺(tái)吊機(jī)同時(shí)起吊，防止因建筑物一側(cè)PC板安裝過(guò)多，使整棟樓出現(xiàn)偏心受力的情況。

15層柱子截面尺寸為1 300 mm×1 300 mm，為勁性鋼骨混凝土柱，25層框柱截面為1 000 mm×1 000 mm，為鋼筋混凝土柱。

懸臂吊機(jī)在樓內(nèi)的位置移動(dòng)，利用塔吊或電動(dòng)葫蘆輔助，將懸臂吊機(jī)拆卸成部件，質(zhì)量小的部件由人工搬運(yùn)，質(zhì)量大的部件由塔吊或電動(dòng)葫蘆吊運(yùn)。

圖5 懸臂吊在樓內(nèi)布置示意

3.3 吊裝掛板施工方案的優(yōu)化

3.3.1 外墻PC板的吊裝技術(shù)

1）進(jìn)行PC板吊裝前，提前將待吊裝部位的連接角板與樓層預(yù)埋件焊接連接，焊接前做好精確定位，每個(gè)位置PC掛板豎向拉通線定位，保證豎向線條順直，上下2塊板之間不出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象；連接角板焊接完成，保證上下4個(gè)角板在同一個(gè)豎向平面內(nèi)。為了能夠調(diào)節(jié)PC板的高低，連接角板上的孔為長(zhǎng)圓孔。

2）外墻PC板起吊前，先將要吊裝的PC板轉(zhuǎn)運(yùn)至建筑物正下方，仔細(xì)核對(duì)PC板型號(hào)是否正確，待無(wú)問(wèn)題后將吊環(huán)用卡環(huán)連接專用吊具后即可起吊。立起時(shí)，PC板根部應(yīng)放置厚橡膠墊或硬泡沫材料保護(hù)，PC板慢慢提升至距地面500 mm處，略作停頓，再次檢查吊掛是否牢固，板面有無(wú)污染和破損，若有問(wèn)題立即處理。

3）起吊時(shí)速度應(yīng)保持均勻，靠近就位高度時(shí)放慢提升速度，使PC板慢慢靠近作業(yè)面，安裝工人采用2根溜繩與板背吊環(huán)綁牢，使之慢慢就位。就位時(shí)，慢慢調(diào)整PC板的位置，讓PC板上的連接螺栓穿入埋件上角板的孔內(nèi)，用螺帽固定，暫時(shí)不擰緊，4個(gè)連接點(diǎn)均用螺帽固定后，進(jìn)行卸載，吊機(jī)吊鉤緩緩下落，摘掉吊具與PC板的連接卡環(huán)，然后進(jìn)行下一塊板的吊裝[4-8]。

3.3.2 吊裝節(jié)點(diǎn)埋件精度控制

1）埋件材質(zhì)采用Q345B鋼材，表面均做鍍鋅處理，鋼板的垂直度偏差不應(yīng)大于1 mm，外形尺寸偏差不應(yīng)大于3 mm，孔徑偏差不應(yīng)大于1 mm。每塊PC掛板均為獨(dú)立承重構(gòu)件，每塊板有6個(gè)埋件，埋件位置的精確性直接關(guān)系到PC板安裝的精度。

2）邊梁綁扎時(shí)將預(yù)埋件臨時(shí)綁扎固定在鋼筋上，質(zhì)檢人員、監(jiān)理人員根據(jù)預(yù)埋件圖紙對(duì)預(yù)埋件的型號(hào)進(jìn)行確認(rèn)，精確調(diào)整預(yù)埋件在x、y軸方向上的位置，調(diào)整完成后將預(yù)埋件進(jìn)行點(diǎn)焊固定，精度控制在2 mm以內(nèi)。

3）對(duì)照預(yù)埋件圖紙進(jìn)行逐個(gè)檢查，核實(shí)預(yù)埋件位置和規(guī)格是否正確，直接在梁底模板上彈出梁底埋件位置線，然后將埋件固定在梁底上，可以有效防止因澆筑混凝土而造成的埋件移位，并將檢查數(shù)據(jù)記錄在專用檢查表上。

3.4 對(duì)重點(diǎn)及難點(diǎn)部位采取的技術(shù)措施

1）玻璃幕墻挑板處做法： A樓東南角部位從9層開始外立面是玻璃幕墻，長(zhǎng)度為41.6 m，9層外挑寬700 mm挑板；該部位8層的外墻PC板頂部與9層挑板只有80 mm的空隙，為了能夠順利安裝PC掛板，9層位置挑板只能先預(yù)留鋼筋，待8層PC板安裝完成后，再進(jìn)行混凝土二次澆筑。

2）B樓7～13層?xùn)|南角處有玻璃幕墻，長(zhǎng)度為40 m，有外挑梁和板，最大外挑尺寸為1 500 mm，為保證6層該部位外墻PC的安裝，該部位挑梁和挑板也需要二次澆筑；預(yù)留梁板鋼筋，待6層外墻板吊裝就位后，再澆筑混凝土。

3）外墻接縫處理：板縫防水施工前應(yīng)將板縫內(nèi)側(cè)清理干凈，破損部位用專用修補(bǔ)劑修理硬化后，在板縫中填塞適當(dāng)直徑的背襯圓棒，嚴(yán)格控制背襯塞入板縫的深度，防止水的毛細(xì)管滲透，不得過(guò)深，也不得過(guò)淺。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程清水掛板施工技術(shù)的成功應(yīng)用，不但解決了結(jié)構(gòu)支撐、掛板提升、角度轉(zhuǎn)換、安全吊運(yùn)等技術(shù)難題，同時(shí)也縮短了工期，節(jié)約了費(fèi)用，從而為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。