关于现浇钢筋混凝土工业化施工的问题.pdf

2 9 4 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 4 7 卷第 4期 2 0 1 6年 4月 Vo 1 4 7 No 4 Ap r 2 01 6 关于现浇钢筋混凝土工业化施工的问题 杨嗣信 ， 王凤起 ( 1 北京建工集团有限责任公司，1 0 0 0 5 5 ，北京 ；2 中国建筑业协会科技推广部，1 0 0 0 8 1 ，北京 ) 摘 要：现浇钢筋混凝土工业化施工对建筑工业化有重要的促进意义，其表现为钢筋工程工业化、混凝 土工程工业化以及模板工程工业化，现浇钢筋混凝土施工应尽量采用高强度钢筋，消除现场配制加工等人工 操作 ，大力推广点焊钢筋网片及成立混凝土施工专业公司，不断创新配合比，取消 “ 后浇带”，采用 “ 跳仓 法”施工，加强混凝土养护和成品保护工作 ，同时，现浇钢筋混凝土工业化施工同样还应加强科学管理。 关键词：工业化；装配化；跳仓法；后浇带；预制 中图分类号 ：T U 7 4 1 文献标志码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 4 0 2 9 4 0 4 PRoBLEM S I N I NDUS TRI ALI ZED CoNS TRUCTI oN oF CAS 1 1_ I N- PLACE REI NFoRCED CoNCRETE Y ANG Si - x i n 。 WANG F e n g q i ( 1 Be i j i n g C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g G r o u p C o ， L t d ， 1 0 0 0 5 5 ， B e i j i n g ， C h i n a ； 2 P r o mo t i o n De p a r t me n t ， C h i n a C o n s t r u c t i o n I n d u s t r yAs s o c i a t i o n ， 1 0 0 0 8 1 ， B e i j i n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n d u s t r i a l i z e d c o n s t r u c t i o n o f c a s t i n pl a c e r e i n f o r e e d c o n c r e t e i S s i g n i fic a n t f o r p r o mo t i o n o f c o ns t r u c t i o n i n d u s t r i a l i z a t i o ni n c l u d i n g r e i nf o r c e me n t c o ns t r u c t i o n i n d us t r i a l i z a t i o n c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n i n d u s t r i a l i z a t i o n a n d for mwo r k c o ns t r uc t i o n i n d u s t r i a l i z a t i o n e t c Hi g h s t r e n g t h s t e e l b a r s h a l 1 b e t t e r b e u s e d i n c a s t i n pl a c e r e i n f o r e e d c o n c r e t e t o e l i mi n a t e o n s i t e p r o c e s s i n g S p o t we l d e d r e i nf o r e e d ne t s h a l l b e p r o mo t e d a n d s p e c i a l i z e d c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n c o mpa n y s h a l l b e f o u n d e d t o i n n o va t e c o n c r e t e mi x i ng p r o p o r t i o n a nd r e mo ve pos t - c a s t i ng be l t Al t e r na t i ve ba y c o n s t ru c t i o n me t h o d s h a l l b e us e d t o s t r e n g t he n c o nc r e t e c u r i n g a nd fin i s h e d p r o d uc t p r o t e c t i o nM e a n whi l e ， s c i e nt i fic ma n a g e m e n t o f i n d us t r i a l i z e d c o n s t r u c t i o n o f c a s t i n p l a c e r e i n f o r c e d c o n c r e t e a l s o n e e d s t o b e s t r e n g t h e n e d Ke y wor d s ： i n d u s t r i a l i z a t i o n ； a s s e mb l y ； a l t e r n a t i v e b a y c o ns t r u c t i o n；p o s t c a s t b e l t ；p r e f a b r i c a t i o n 近 2 O 年来，我国已由砖混结构为主体的建筑结 构体系逐步发展到以钢筋混凝土为主体的建筑结构体 系，无论是住宅、公共建筑和一般工程，摆脱了绝大 部分的砌筑、抹灰等落后手工劳动，在工业化施工的 征途上迈开了一大步。随着钢筋混凝土结构的发展， 墙体改革和湿作业也逐步减少，并且高层和超高层建 筑也有了进一步的发展 ，节省了大量土地，尤其是近 几年来建筑装配化又开始东山再起，住建部也提出了 “ 建筑产业现代化”发展要求，不少房地产企业都在 积极研发装配化住宅建筑，有些地区如上海等地也非 常积极，并且都下达了指标。 应该指出搞建筑装配化有如下目的：提高施工机 械化水平、 减少劳动强度和提高劳动生产率； 改善劳动 条件，实现绿色施工；改变建筑业建设方式粗放、能 源资源消耗高、 劳动生产率偏低、技术创新能力不强、 建筑品质不高等问题。在这个大目标下，不管搞预制 收稿日期：2 0 1 6 - 0 2 1 6 作者简介：杨嗣信 ( 1 9 3 O 一 ) ，男， 浙江余姚人， 教授级高级工程师， 北京建工集团有限责任公司原总工程师，北京政府专家顾问，原 清华大学兼职教授。 装配还是现场现浇，只要能达到这个目 标， 并取得一定 的经济效益， 都应积极去发展、推广和应用。 众所周知， 现浇钢筋混凝土结构施工中最复杂和 用工最多的是模板工程， 关于为何在模板工程中实行工 业化施工的问题， 本人已在 对模板工程工业化沲工的 建议 ( 建筑技术开发 2 0 1 5 年第 1 2 期 ) 一文中详 细论述，除模板工程外，还有钢筋和混凝土工程，现 就关于以上两项工程实行工业化施工的问题分叙如下。 1 关 于钢 筋工程实行 工业化施工的问题 ( 1 ) 尽量采用高强度钢筋， 以减少钢筋总用量， 也就是减少钢筋的总加工数量。 ( 2 )消除现场配制、加工钢筋的人工操作。钢 筋最适宜在工厂内加工，包括切断、调直、成型、焊 接 ( 包括网片点焊 )， 不但质量好 ， 而且可以形成自 动、 联动线， 大大提高了劳动效率， 减少了加工场地。 ( 3 ) 大力推广点焊网片和点焊钢筋网片的应用， 不仅可以节约钢筋、提高劳动效率，而且能保证钢筋 间距，应在楼板工程中积极推广应用。当采用较细钢 筋时，还可以将点焊网片成卷进行运输；如采用叠合 2 0 1 6 年 4 月 杨 嗣信 ，等：关于现浇钢筋混凝土工业化施工的 问题 2 9 5 钢筋混凝土楼板，可将加工钢筋网片的联动线延长过 去，加上混凝土浇筑及养护工艺进行联动，形成叠合 楼板的加工联动线。现在有的工厂一条加工叠合楼板 的联动线只有 2 3 人，每天就能完成数百块叠合楼 板的生产。 关于剪力墙的钢筋，亦应积极推广点焊网片运至 现场进行安装。网片运输很方便，也可以成卷运输， 有条件时也可将墙体内的两侧钢筋网片在工厂内直接 加工成墙体钢筋骨架运至现场直接安装。采用上述工 艺不仅大大提高了劳动效率、减少了现场用工、加快 了工程进度，而且对保证和提高工程质量也起到了极 大的作用，这就是使建筑业向质量效益型转变的具体 举措。 ( 4 ) 柱和梁的钢筋骨架最好也能在工厂内全部 加工完成后运至现场安装， 但是难度很大，关键是钢 筋的接头连接问题。上下、左右两组钢筋骨架的钢筋 都会有错位 ，如何采用我们通用的直螺纹套筒连接或 套筒压浆连接都有极大的困难 ，如采用电弧焊工艺太 复杂，采用绑扎又要多用许多钢材，因此有待进一步 攻克这个难题。采用直螺纹连接，上、下钢筋位置须 特别准确，故采用套筒压浆连接较切合实际。另外， 建议将套筒内径适当加大 2 3 m m以便操作。 在工厂内预制成型的钢筋骨架中的主筋与箍筋连 接宜采取电焊工艺，效率高、质量好。圆形柱宜采用 螺旋形箍筋，通过电焊工艺形成骨架。当层高较低或 有条件时，柱的钢筋骨架可采取二层一节的办法以减 少钢筋的连接接头。 ( 5 ) 要制定工厂内钢筋加工、成型直至形成构 件骨架的成套质量标准。原则上应比现场加工绑扎的 标准大大提高，以显示工厂4 t g D 工的优势，各种网片 加工宜采用多头点焊机。各种构件的钢筋骨架也宜采 用点焊工艺，可用手压式点焊钳进行操作。 ( 6 ) 要特别重视钢筋原材料及加工成品的堆放 和保护，严防雨淋、受潮、生锈。运输过程中须杜绝 钢筋成品变形，因变形后不易修复，到现场后也要做 好成品保护工作，防止雨淋、受潮，且不宜长期在现 场堆放。各类半成品钢筋网片、钢筋骨架均应有明确 标记， 标记与钢筋骨架应固定牢固。 ( 7 ) 钢筋现场安装最好由钢筋加工厂负责安 装，形成钢筋放大样、加工、运输、安装一条龙的钢 筋分包负责制，责任明确，包到底，总包负责监督、 验收，在整个放样、加工过程中，总包、监理都应派 人驻厂进行监督 ( 包括进度 )，总包、分包之间应有 一 套科学的管理制度， 密切配合、 联系， 做到万无失。 ( 8 )安装钢筋骨架 ( 柱、梁 )、网片 ( 墙板 ) 时均需支搭临时架子，确保安全 ， 这些架子应与支搭 模板与浇筑混凝土架子结合起来共用。 2 关于混凝土工程实现工业化施工的问题 经过近 2 0 年的努力，我国在混凝土施工工艺的 工业化施工方面发展迅速，在我国各大城市都已基本 上实现了混凝土工业化施工的条件，机械化、工厂化 水平较高， 混凝土质量也得到了保证 ， 但还存在一些 问题，需进一步进行探讨。 ( 1 ) 关于组织机构问题，建议成立混凝土施工 专业公司。目前，虽然在混凝土搅拌方面已普遍实行 预拌混凝土，但只是解决了供应混凝土的问题，其他 混凝土施工工艺如混凝土浇筑、振捣、养护等，都由 现场总包负责 ，这种组织形式很不科学，出了问题责 任分不清楚，因此建议成立混凝土施工专业公司，承 包包括混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、养护全部混 凝土施工工艺。混凝土专业公司配备专业技术、管理 人员和混凝土专业工人，不仅可以大大提高工人操作 技术和管理人员的专业水平， 并且可以加强混凝土施 工及混凝土技术的研发工作，对保证混凝土施工质量 和混凝_t l l 技术的研发和发展都具有重大意义。 由于混凝土是一种特殊的材料，由许多不同材料 组合而成 ， 且混凝土技术发展迅速，因此专业性非常 强。混凝土构件的质量是由供应混凝土的质量与现场 浇筑、养护质量共同来决定的，且两者之间有着密切 的关联，混凝土配合比合理和搅拌均匀并不等于该 混凝土构件质量就有保证， 故根据混凝土施工特点， 必须将这两部分工艺紧密结合起来成为一个整体， 统筹进行领导管理和协调配合才能取得理想的质量 经济效益。 ( 2 ) 近 2 0 多年来 ，尽管混凝土施工工艺迅速 发展 ，特别是混凝土施工的机械化水平迅速提高， 但在保证混凝土构件内的均质性方面并没有多大改 进。这方面也缺乏研发、创新，比如混凝土振捣设备 几十年无多大改进，不仅噪声大、施工条件恶劣，特 别是过振现象严重。今后，应在如何保证混凝土构件 中混凝土质量的均质陛、保证混凝土构件整体质量方 面下工夫。近几年出现的 “ 免振捣混凝土”应该是发 展方向，这是混凝土工业化施工中非常重要的一项创 新，应下力量进一步研究，从改进混凝土配合比、附 加剂以及砂、石级配上和混凝土和易性以及浇筑工艺 方面进行研发。另外，对混凝土振捣设备也必须进一 步研发，从降低噪声、降低振捣力和降低振捣器能量 2 9 6 建筑技术 第 4 7 卷第 4 期 方面 F 工夫。 ( 3 ) 在混凝土配合比方面亦应不断创新。近 2 0 年来，在混凝土中掺加掺合料日益增多，主要是粉煤 灰，用以减少每 m 混凝土中的水泥用量，并且大大 增加了混凝土后期强度，特别在基础底板的大体积混 凝土中，粉煤灰的掺量更多， 达到水泥用量的 5 0 ， 大大降低了单方混凝土的水泥用量， 这不仅节约水泥、 利用了粉煤灰废料， 而且对控制混凝土裂缝十分有利。 在混凝土构件中掺一定量的粉煤灰，对泵送混凝土也 十分有利。据有关资料介绍，不少超高层建筑的混凝 土底板混凝土配合比中都大量掺入了粉煤灰，如上海 环球、 中央电视中心、 深圳平安、 上海中心、 天津津塔、 国贸三期和北京中国尊等 7 个超高层建筑的基础底板 混凝土强度等级均为 C 4 0 C 5 0 ，其每 m 混凝土水 泥用量仅为 2 0 0 2 7 0 k g m ，粉煤灰掺入量为 1 4 0 2 3 0 k g m ，每 m 混凝土用水量为 1 5 5 1 7 2 k g m 。 个别工程以矿粉代替部分粉煤灰，水胶比为 0 3 4 0 4 6 ，水泥均为 P 0 4 2 5 。还有些超高层建筑的工程 在一些构件中采用了 C 7 0 强度等级的混凝土，也较 大量地掺入了粉煤灰或双掺 ( 粉煤灰 + 矿粉 )。北京 中国尊、深圳平安中心、广州西塔、上海中心等几个 超高层建筑工程 C 7 0 强度等级的混凝土，每 m 混凝 土的水泥用量仅为 3 5 0 4 3 1 k g ，也掺入了粉煤灰、 矿粉、硅灰等不同数量的掺合料，其总掺量为胶合料 的2 2 3 6 ，其中少数掺加了硅灰，其他的即使加 了硅灰，但硅灰掺量仅为 l 5 3 5 k g m 。现在，不论 混凝土是什么强度等级，都掺加了不同品种和不同数 量的掺和料。但从全国来看，各地区差距很大，有 的 C 4 0混凝土水泥用量达 3 2 0 k g m 以上 ，实践证明 少用水泥多用掺合料不仅可以改善混凝士洼能、增加 可泵性、控制混凝土裂缝、节约水泥和能源、利用废 料，并且大大提高了混凝土的后期强度和绿色施工的 水平。 ( 4 ) 取消 “ 后浇带” ( 包括全部混凝土伸缩后 浇带及部分沉降后浇带 )采用 “ 跳仓法”施工。首先 从地下超长大体积混凝土人手 ， 逐步发展到地上结构。 众所周知， “ 后浇带”给施工带来了极大的困难。过 去设计规范曾要求 6 0 d 后才可封闭 “ 后浇带”，后 来改为 4 5 d( 施工规范为 1 4 d )，规范不统一很难执 行 ，尤其是 “ 沉降后浇带”必须待高层部分封顶后进 行观察后再封闭，这样一拖就是 1 2 年长期封闭不 了。实践证明 “ 后浇带”弊病众多， 要增加许多工序， 封闭前清理缝十分困难 ( 有的基础底板后浇带厚度为 3 5 m)，封闭时各处分散浇筑极少量的混凝土时十 分困难 ( 尤其是混凝土的泵送运输 )，并且不易保证 混凝土质量还影响进度； “ 后浇带”两侧 ( 指楼板、 梁 )混凝土的模板必须保留一部分，易造成安全、 质量隐患，影响模板正常周转。更严重的是影响工 程立体交叉作业，对机电、设备安装和粗装修、二 次结构提前插入造成极大困难；尤其是遇到雨期 ， 一 场大雨从楼顶一直淋到基础底板淹没了地下工程 ， 成了 “ 养鱼池”。总之，这个 “ 带”虽小，但对施 工影响极大。 取消 “ 后浇带”采用分仓法施工从 2 0 世纪 7 0 年 代在上海宝钢已开始推行，但未引起大家重视。进 入 2 1 世纪以来，在王铁梦总工程师的指导下，北京 迄今已有近 5 0 个工程 ( 全国超过 1 5 0 个工程 ) 先后 采用且效果很好。从 2 0 1 4 年开始，王总带领编制了 D B 1 1 T 1 2 0 0 - - 2 0 1 5 超长大体积混凝土结构跳仓法 技术规程，该规程包括设计与施工，2 0 1 5 年 8月 1 日已正式开始实施， 这项工艺的推广为 “ 建筑工业化” 创造极好的条件 ，为提高劳动生产率、保证工程安全 质量、促进绿色施工、规范文明现场以及加快工程进 度都起到了很大的作用，全国都应该积极推广应用。 ( 5 ) 加强混凝土养护和成品保护工作，这是混 凝土工程实行建筑工业化的重要举措。直接影响到混 凝土的质量和混凝土的耐久性。众所周知，工业化施 工的要素就是要通过工业化施工达到提高工程的质量 和耐久性 ( 建筑物寿命 ) 的目的。 对混凝土工程来说， 混凝土的寿命等同于建筑物寿命，混凝土的寿命很大 程度上决定于控制混凝土裂缝的问题，而控制混凝土 裂缝lq 题却是一个非常复杂，并且不引起大家重视的 老大难lq 题。众所周知，混凝土裂缝原因众多，如塑 性裂缝、收缩裂缝、温度裂缝和受力裂缝等，其中最 易发生的是收缩裂缝和温度裂缝。本文不详细论述裂 缝产生原因，但就施工方面来说 ， 混凝土收缩裂缝往 往是由于施工养护不到位造成的。因此如何解决 “ 科 学养护”是混凝土施工中的头等大事。混凝土基础底 板、楼板养护比较容易，关键是混凝土柱、墙养护非 常困难 ，尤其是地下部分的外墙，又长又厚。最好的 养护方法是在墙的顶部设置水平花管 ，采取浇水养护 方法。柱最好采用喷雾养护法，专人专职负责 ，养护 时间严格按照规范规定。实践证明采用以上方法效果 显著。 为防止产生温度裂缝，应特别注意成品保护， 防止露天过冬，尤其是北方施工期间必须注意以下 两点：一是地下外墙必须在冬施前全部完成回填土工 程，不要使混凝土成品敞开受冻；二是已完成结构的 2 0 1 6年 4月 杨嗣信 ，等 ：关于现浇钢筋混凝土工业化施工的问题 2 9 7 上层结构应在冬施前完成围护结构，将外门窗封闭， 最好通上暖气， 这一点大家不太重视，南方全年温差 小，北方全年温差大，高差达 4 5 6 0 q C ，这对混凝 土温度收缩的影响不可低估。 3 关 于模板工程 工业化 施工问题 请参考 对模板工程工业化施工的建议一文， 详见 建筑技术开发) 2 o 1 5 年第 1 2 期， 这里不再论述。 4 涉及现浇混凝土工业化的几个相关问题 ( 1 )关于泵送混凝土。泵送混凝土工艺目前已 在全国普遍使用， 效果颇佳， 最高可泵至 6 0 0 m左右， 最近 ，中建公司已成功研究了可泵至 1 0 0 0 m的泵送混 凝土工艺， 并且混凝土强度等级均在 C 7 0 ,- C1 0 0 之间。 使用泵送混凝土时一般在楼层浇筑部位配制布料杆， 直接将混凝土输送到需浇筑的构件内。因此，整个混 凝土施工工艺除还需人工用振捣器振捣外，其他都实 现了机械化施工。从混凝土搅拌、场外运输以及场内 的垂直水平运输全部实现了机械化。 ( 2 ) 进一步研发流动性的混凝土搅拌站，解决 和减少混凝土场外运输以节约能源，对一些特大集 中的工程并且需几年才能完工的工程可以设置现场 流动搅拌站，当有大量工程挨近砂、石源时 ，也可 将搅拌站设在砂石厂附近。总之 ，应考虑混凝土的 运输问题，不仅为了节约能源 ，并且对保证混凝土 质量也将起到重要作用，流动性的混凝土搅拌站与 一 般固定式的搅拌场完全不同，整个设备及其建筑 物都应符合易于拆装、搬运方便的装配化要求，需 要专门进行设计。 ( 3 ) 现浇混凝土工程中并不排除部分构件仍应 采用预制混凝土构件，特别是一些像楼梯等小型异型 复杂构件，可适当采用局部预制装配的工艺，因为楼 梯这类构件支模工艺复杂，绑扎钢筋、浇筑混凝土都 是十分困难的，既费工又影响工期，并且影响施工人 员的上下行走和料具搬运，如果采用预制就解决了这 一 问题。另外，采用叠合楼板解决了楼板模板的复杂 工艺 ， 实践证明，适当地把现浇混凝土与部分预制装 配结合起来，效果将更为明显。 ( 4 ) 运用 B I M技术加强科学管理。建筑工业 化离不开科学管理，而 B I M技术是科学管理的重要 体现。目前，我国在建筑施工中已开始成功地应用 B I M技术，在保证施工质量、安全，加快施工进度 和降低工程成本等方面都起到了很大的作用，尤其在 比较复杂的劲性混凝土现浇及钢结构等复杂工程中 能成功地应用 B I M技术更为重要。例如，在现浇混 凝土楼板的支模工程中，如何应用 B I M技术测量模 板支撑中立柱全过程的内力变化及全过程监测模板 的变形等，并且当发生超过规定限值时 ， 就会自动报 警等，这对提高预见眭和对防止事故发生将起到重要 作用。 参考文献 【 1 】 杨嗣信 对发展建筑m l l, 化 的几点意 见 J 】 建筑技术开发， 2 o 1 5 ，4 2 ( 1 ) ： 4 - 6 2 】 杨嗣信 对模板工程工业化施工的建议 J 建筑技术开发， 2 O l 5 4 2 ( 1 2 ) ： 9 - 1 2