裝配式疊合板建造優(yōu)化和成本控制

曹巖，白繼朋，張雄飛，趙剛，趙哲豪

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司，北京 101101）

1 引言

裝配式建筑在我國(guó)的應(yīng)用日益普遍， 在施工中起到了很大的作用。 但在實(shí)際工程中，往往會(huì)遇到構(gòu)件種類多、運(yùn)輸成本高、電氣管線施工困難等問題。 此外，由于疊合板的施工難度較大，因此，如何減少預(yù)制件的施工成本，提高工效是施工的關(guān)鍵。 基于此，本文針對(duì)A 住宅樓工程的具體情況，對(duì)預(yù)制裝配質(zhì)量、 施工效率和造價(jià)進(jìn)行優(yōu)化， 提出以下幾點(diǎn)優(yōu)化措施：合理設(shè)計(jì)疊合板，合理確定尺寸，減少模板類型，加強(qiáng)規(guī)范化生產(chǎn)，使施工更加便捷；采用長(zhǎng)線法，既保證了疊合板的剛度，又提高了施工質(zhì)量和施工效率高，而且能有效減少施工費(fèi)用，避免了運(yùn)輸和安裝過程中容易出現(xiàn)的裂縫問題；將碗扣結(jié)構(gòu)改為獨(dú)立支承系統(tǒng)，節(jié)省了投資；采用吊模技術(shù)和無支承節(jié)板縫，防止了漏漿；通過減小錨固筋與梁的縱筋沖突次數(shù)、錨固筋與梁箍筋的沖突、附加筋與梁的縱筋沖突數(shù)，使工程質(zhì)量驗(yàn)收的合格率大幅度提升， 對(duì)疊合板的管道布局等關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析和優(yōu)化[1]。

2 疊合板的高效建造和成本控制策略

通過設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建造、有效協(xié)調(diào)，有效地進(jìn)行疊合板材的建造與造價(jià)的控制。 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)輸是其關(guān)鍵，包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修、裝配等施工內(nèi)容，通過技術(shù)管理改進(jìn)生產(chǎn)流程和制造方式，記錄、分析和優(yōu)化產(chǎn)品的制造流程。 強(qiáng)化技術(shù)工人技能培訓(xùn)，有利于提高層壓機(jī)產(chǎn)能、節(jié)約資源、促進(jìn)生產(chǎn)、改善產(chǎn)品品質(zhì)。強(qiáng)化工地管理，強(qiáng)化員工的安保監(jiān)管。根據(jù)組件、距離和成本確定最優(yōu)運(yùn)送方式，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)所需運(yùn)輸線路進(jìn)行分析，從而減少生產(chǎn)費(fèi)用。 運(yùn)輸時(shí)，要把貨物排列整齊，這樣可以加快零件的裝卸效率，減少人力費(fèi)用[2]。

3 裝配式疊合板建造優(yōu)化和成本控制——以A項(xiàng)目為例

3.1 項(xiàng)目概況

A 住宅區(qū)總建筑面積為30 萬m2，包括35 幢商品房等，裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要為疊合板、樓梯等。

3.2 項(xiàng)目難點(diǎn)問題剖析

該案例工程在實(shí)施過程中存在的難點(diǎn)問題可從以下幾個(gè)角度進(jìn)行剖析。

3.2.1 材料尺寸和數(shù)量與現(xiàn)場(chǎng)存放的要求

以上已簡(jiǎn)略說明，本案例工程雖然是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，但其主要組合式構(gòu)件為樓板，且樓板本身尺寸較大，占地面積較大，且在施工中由于使用速度較快，難免會(huì)發(fā)生物料堆放在工地的情況。 在工程實(shí)施過程中， 要考慮大量的物料堆放空間，以保證工程的質(zhì)量，并符合工地的規(guī)劃要求。 構(gòu)件的不合理儲(chǔ)存和工廠布局不僅會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的施工管理， 還會(huì)因?yàn)闃?gòu)件的損壞而影響項(xiàng)目的質(zhì)量。

3.2.2 構(gòu)件運(yùn)輸路途長(zhǎng)、運(yùn)輸過程的規(guī)劃和質(zhì)量

該項(xiàng)目的建設(shè)地點(diǎn)和預(yù)制構(gòu)件制造地點(diǎn)不在同一個(gè)地方，直線距離超過10 km，而且沿途還有河流、山地等特殊地形，給運(yùn)輸帶來了兩大難題：首先，崎嶇的地形，長(zhǎng)途的運(yùn)輸，會(huì)造成部件的性能損傷，從而影響施工質(zhì)量。 其次，由于距離遠(yuǎn)，存在諸多不確定性，導(dǎo)致零部件無法及時(shí)供貨，影響項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)施工，進(jìn)而影響整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。

3.2.3 施工現(xiàn)場(chǎng)面積小、管理難度大

項(xiàng)目實(shí)施中，由于各種因素的影響，使得項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)綜合管理工作存在諸多困難：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)小區(qū)的布局，該案例工程整體面積較小，同時(shí)為了保障裝配式工程的順利開展，需要利用多組驅(qū)動(dòng)設(shè)備滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需要。 因?yàn)楸卷?xiàng)目周圍有其他居住小區(qū)，其余部分緊鄰街道，對(duì)整個(gè)建設(shè)小區(qū)造成了一定的不利影響；多套吊裝設(shè)備交叉使用，有安全隱患。 由于本工程的其他管理指標(biāo)和工期的影響， 難免會(huì)產(chǎn)生多個(gè)專業(yè)的交叉施工，這也給現(xiàn)場(chǎng)工作增加了一定的難度。

3.2.4 工期要求緊張

本項(xiàng)目的工期管理問題比較突出，工期為一個(gè)自然年，但要考慮到項(xiàng)目的前期籌備和后期的驗(yàn)收， 同時(shí)， 在工程建設(shè)中，許多復(fù)雜的因素聯(lián)合作用，也會(huì)造成工期的無謂延期。 另外，在實(shí)施過程中，裝配式建筑的建設(shè)能否順利進(jìn)行，有賴于多種資源的協(xié)同保證。 而對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析，因前期經(jīng)驗(yàn)不足、當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)鏈不健全等原因，在資源保障上都是難題，而這些問題的綜合作用會(huì)對(duì)整個(gè)工程的工期管理工作產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也會(huì)造成項(xiàng)目的進(jìn)度控制風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 疊合板優(yōu)化要點(diǎn)

3.3.1 疊合板構(gòu)件分板標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化

在項(xiàng)目的前期規(guī)劃中，根據(jù)工程需求，以及設(shè)計(jì)圖紙、疊合板的制造和安裝情況，采用BIM 模型模擬施工。 根據(jù)“分塊、協(xié)調(diào)、安裝方便”的原則，將疊合板逐一拆解。 在拆分時(shí)，要盡量協(xié)調(diào)各疊合板的大小及類型， 并按疊合板編號(hào)后進(jìn)行工藝、安裝等方案的優(yōu)化，從而有效地減少了成本，提高了工效和質(zhì)量。 該工程是在廠房?jī)?nèi)預(yù)制，運(yùn)輸至工地組裝，然后在預(yù)制板上鋪設(shè)混凝土面層。在工程開始之前，對(duì)A 小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層兩個(gè)不同規(guī)格的疊合板進(jìn)行了劃分。 如在圖1a 所示的方案1中，標(biāo)準(zhǔn)板的設(shè)計(jì)是首先進(jìn)行的，其他的尺寸是不標(biāo)準(zhǔn)的。 采用6 種不同規(guī)格的疊合板樓板， 以防止疊合板和梁柱的結(jié)點(diǎn)發(fā)生碰撞，不但減少了標(biāo)準(zhǔn)化，也影響了施工的方便；如圖1b所示的方案2， 由于二次應(yīng)力方向的跨距中間的彎矩較小，因此，可以考慮沿第二應(yīng)力方向在跨距中部設(shè)置板縫，以滿足交通需求。 由于兩個(gè)寬度相同的預(yù)制板的相對(duì)位置可以互換，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到配筋的回避。 模板的類型減少，使規(guī)范化生產(chǎn)水平提高，施工更加便捷[3]。

圖1 分板示意圖

本項(xiàng)目在進(jìn)行規(guī)范化優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)的是：為了滿足交通、物流的需要，按一定的尺度，將各板塊的長(zhǎng)度分成n個(gè)部分。 因?yàn)閭?cè)向出筋通常限制了疊合板的模板，所以，在分板設(shè)計(jì)中應(yīng)明確各部件之間的互換和平移因子， 并盡可能選擇同一模具。 如圖2 所示，采用了層壓板預(yù)制地板的拼裝方法（以點(diǎn)為面）。 YSB01 各部件以相同的模具彼此互換， 如圖2a 所示，YSB01 和YSB01F 部件是彼此對(duì)稱的。 在連接過程中，為了保證板縫的寬度一致，選取了兩種不同的模具。 這樣可以確保疊合板的連接處具有相同的板縫寬度。 圖2a 是兩塊板的連接，而圖2b 是3 塊板的連接。

圖2 預(yù)制底板拼接方式圖

3.3.2 疊合板底板生產(chǎn)工藝優(yōu)化

若使用傳統(tǒng)的流水線生產(chǎn)， 一般會(huì)選擇小型的可移動(dòng)或固定的臺(tái)模，在模具上支好邊模，將所有鋼筋捆好，然后澆筑混凝土，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，最后進(jìn)行模具脫模。 傳統(tǒng)的流水線施工方法施工速度慢，成本高，而且采用人工拉毛，影響產(chǎn)品的外觀，而且對(duì)預(yù)應(yīng)力施工不利， 很容易在運(yùn)輸和安裝過程中產(chǎn)生裂縫。 采用長(zhǎng)線法，既保證了疊合板的剛度、質(zhì)量和施工效率，同時(shí)也能有效減少施工費(fèi)用，避免運(yùn)輸、安裝過程中出現(xiàn)裂縫問題，此外，采用長(zhǎng)線法還能便于進(jìn)行鋼筋桁架的加工、吊裝和運(yùn)輸；在安裝過程中，可以保證使用效率和節(jié)省費(fèi)用。 長(zhǎng)線法臺(tái)模具的寬度可以通過邊模具來調(diào)整， 只要在模具中部增加間隔模具，就可以加工出任意長(zhǎng)度的板材。 另外，在產(chǎn)能方面，采用長(zhǎng)線工藝可以達(dá)到1.8 m3/（人·d），而在傳統(tǒng)工藝下，其產(chǎn)量?jī)H為1.5 m3/（人·d）。 采用長(zhǎng)線法的水泥產(chǎn)量比常規(guī)方法多0.3 m3/（人·d）。 由此可見，流水線的布置超出了單條生產(chǎn)線的數(shù)量，是一種更加經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)工藝，可以有效減少人力成本，提高生產(chǎn)率[4]。

3.3.3 疊合板安裝模架支撐體系的優(yōu)化

疊合板裝配模架支承系統(tǒng)優(yōu)化前，立桿、頂桿、橫桿、水平龍骨需要大量的木材和其他材料，并且循環(huán)使用效率較低，從而大大提高了工程造價(jià)。 為了降低成本，根據(jù)“增加組合，減少規(guī)格”的原則，對(duì)模具架的數(shù)目和組合形式進(jìn)行了優(yōu)化，在保證模架體系穩(wěn)定， 計(jì)算符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)上， 選擇7.2 m×6.0 m 的單跨模板體系，對(duì)3 種不同的組合方案和疊合板獨(dú)立支撐體系的日常消耗進(jìn)行分析。 結(jié)果表明，在方案3 中，獨(dú)立支撐系統(tǒng)的造價(jià)最低。

為了防止疊合板間發(fā)生漏漿，采用以下措施：將海綿膠條粘貼到板縫的底部， 然后用腳手架將厚1.2 cm 的木質(zhì)膠合板兩端固定，采用無支承連接的板縫選擇吊模工藝。

3.3.4 疊合板管線安裝和構(gòu)件板厚設(shè)計(jì)優(yōu)化

若疊合板厚度不足，管道安裝時(shí)極易發(fā)生管道間的沖撞，為了避免發(fā)生沖撞，通常需要增大現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的表層厚度。 按照J(rèn)GJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，疊合板預(yù)制板的設(shè)計(jì)板厚為60 mm。 為了保證疊合板管線和預(yù)留孔的精確度，建立BIM 模型，按照規(guī)格型號(hào)少、組合多的原則對(duì)管線和電線盒的位置以及線路的具體布置進(jìn)行了優(yōu)化。 在優(yōu)化過程中，盡量減少了管線的碰撞和重疊，從而降低了鋼筋桁架的穩(wěn)定性和外觀效果[5]。 多根管線并聯(lián)時(shí)，必須有20 mm 以上的間隔。 鋪設(shè)管線時(shí)，應(yīng)盡可能避開鋼筋，并在生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確確定管線和電箱的位置；在疊合板車間生產(chǎn)時(shí)，要預(yù)留好導(dǎo)線箱槽，以防止未來出現(xiàn)縫隙，并對(duì)其進(jìn)行維修，有效控制成本，保證設(shè)備的安裝質(zhì)量。 通過BIM 技術(shù)對(duì)疊合板管道進(jìn)行造型設(shè)計(jì)的優(yōu)化，極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量驗(yàn)收合格率。

3.3.5 優(yōu)化效益分析

經(jīng)過優(yōu)化，所有標(biāo)準(zhǔn)部件，如預(yù)應(yīng)力疊合板，都是通用的，優(yōu)化后的產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高。 在工廠按照零件分解表進(jìn)行分層處理，可以大大提高物料的利用率[6]。另外，在使用過程中，也達(dá)到了高效的節(jié)水效果。 經(jīng)過優(yōu)化，每一層的建設(shè)周期都會(huì)縮短6 h，大大縮短了工期，大大降低了工程的成本。 該工程共有35 幢建筑，平均每幢11 層，共385 層，每層需要18個(gè)模板工人，按日平均工資400 元（作業(yè)時(shí)間8 h/d）計(jì)算，可節(jié)約勞動(dòng)成本2 079 000 元。

4 結(jié)語

盡管在建筑行業(yè)中，預(yù)制疊合板已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是在工程成本、效率等各方面還存在著很多問題。 本文著重探討了其在施工效率、造價(jià)、質(zhì)量等方面存在的問題，并以A 住宅區(qū)為例，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、有效的管理，協(xié)同化，集成化，在合理的疊合板設(shè)計(jì)中，合理的尺寸設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)和加工效率，合理設(shè)置模架體系，避免疊合板和梁柱的連接部位發(fā)生鋼筋碰撞， 以及疊合板管道布置等關(guān)鍵工序，既便于施工，又能提高安裝效率。 不僅滿足了設(shè)計(jì)的需求，還減少了建造費(fèi)用。