装配式建筑发展与混凝土建筑施工质量监管

丁翔

（上海市徐汇区建设工程质量监督站，上海 200233）

0 引言

传统建筑行业施工周期长、产业工人需求量大、经济成本高，容易造成环境和空气污染。在固体废物中，超过40% 来源于建筑废物。同时，粉尘和噪声对建筑工地附近居民的生活造成影响。随着建筑产业现代化的推进和相关政策的出台，传统建筑产业面临转型和升级。装配式建筑在一定程度上为传统建筑产业提供了新的思路，在减少施工周期、提高施工效率的同时，使产业功能化，并减少了对周边环境的影响。预制构件的制作也能够提高房屋质量，对出现质量隐患的溯源有所帮助。但相比传统建筑行业的现浇一体化，装配式建筑拼装的整体结构性弱于现浇建筑。随着时间的推移，装配式建筑在我国建筑产业中的比例显著提高，呈现形式以木结构、钢结构和混凝土结构为主。目前，针对装配式建筑的研究也很广泛，主要集中在装配式建筑性能和工艺的改造等方面，对装配式建筑的监管研究较少。

1 装配式建筑发展历程

1.1 国外装配式建筑的发展历程

目前，西方发达国家装配式建筑已发展到了相对成熟的地步，有相对完善的体系、规模化程度高且工业先进，在资源循环利用、高品质低能耗上有显著成效，比较典型的是美国装配式建筑的发展历程。美国装配式建筑源于17 世纪的移民浪潮，最早木结构装配式房屋就是预制建筑的一种。随着时间的推移，装配式建筑的形式开始变得多样化，装配式建造体系也更加标准和规范，在1976 年颁布了美国工业化住宅建设和安全标准（HUD 标准），该标准在设计、施工和强度、耐火性、持久性方面均有了进一步的规范[1]。目前，集标准化、市场化、专业化、系列化于一体的预制建筑构件具有结构性能好、通用性能高和机械化程度高等特点，经历了从追求数量到质量和传统产业低端产能到中高端的发展。装配式建筑与环保绿色产业理念技术相结合，在建筑施工与环境保护中起到降本增效的作用。

1.2 我国装配式建筑的发展历程

20 世纪50 年代，我国开始发展装配式建筑，主要借鉴苏联和东欧经验，构件采用工厂化生产，房屋形式主要以标准化装配式建造为主。1995 年，第一建筑构件厂在北京百子湾成立，标志着我国装配式建筑的兴起。在起步阶段，我国装配式建筑的总体建设数量不多，通常建筑形式为装配式混凝土建筑和预制空心楼板的砌体建筑，抗震性能偏弱。20 世纪90 年代，单一的集设计、制作、施工安装于一体的工业化装配式建造不能满足时代发展所需要的建筑形式及要求，并且大板住宅建筑出现保温差、隔音差以及渗漏等问题，同时期的现浇结构施工技术成为大多数建筑选择的形式。进入21 世纪后，我国施工从业人员减少，建筑专业性要求提高，施工技术得到大幅度发展，基建达到一定规模，环境保护和绿色建筑的提出也使得对建筑耗能的要求不断提高。同时，预制构件生产质量提高、数量增加，装配式建筑的标准和体系也日趋完善，于是装配式建筑又重新进入大众视野，并得到推广和应用。图1 为中美装配式建筑发展历程对比图。

图1 中美装配式建筑发展历程对比（Fig.1 Comparison of development history of prefabricated buildings between China and the United States）

2 装配式混凝土建筑质量问题

2.1 设计阶段

装配式混凝土建筑设计对房屋质量起到关键作用，其设计阶段环节如图2 所示。目前，我国装配式混凝土建筑设计依旧是按照非装配式建筑结构设计的，结构形式等同现浇，设计和施工对接存在缺陷，构件数量、连接节点和钢筋节点较多，各连接节点区域易出现混凝土振捣不密实所致混凝土不密实的现象，导致各连接节点的质量得不到保障[2]。

图2 装配式混凝土设计阶段环节（Fig.2 Prefabricated concrete design phase）

2.2 构件加工生产阶段

2.2.1 混凝土预制构件（PC 构件）表观缺陷

随着装配式混凝土建筑结构（PC 建筑结构）的比例不断增加，市场需求也在增长，各地区出现了体量不一的预制构件厂。同一级别的预制构件，出厂质量大不相同。从构件表观上出现的蜂窝、麻面、孔洞、漏筋和裂缝等问题[3]反映的是各厂在施工技艺、预制构件材料使用和养护条件方面对PC 构件的影响。

2.2.2 构件尺寸偏差

混凝土构件的生产主要还是利用模板定型，最后进行混凝土浇筑。模板的多次使用导致混凝土构件的尺寸由于模板误差的增大而增大。模板定位的误差也使得构件拼装时误差被放大。很少有人对模板位置固定变形进行全方面的检查确认，使得实际浇筑效果与设计效果误差较大。

2.2.3 拆模、吊装、运输不当

拆模不当可能导致如下问题：板面缺棱少角、板面出现龟裂、表面外露的钢筋出现弯折或位移、裸露钢筋出现弯曲和变形、构件表层开裂、预埋件出现变形和缺失、部分预留孔洞被破坏。

运输不当以及堆放存储时倾倒或磕碰会造成装配式混凝土建筑构件破坏；吊装过程中不符合设计要求，会导致构件受力不均匀并产生挠度过大现象，易使构件发生断裂和产生裂缝、装饰面破损等。

2.3 现场施工安装阶段

2.3.1 预制构件安装问题

（1） 施工人员

由于施工人员施工前缺乏装配式施工专业培训，质量意识薄弱或者能力欠缺，工地也没有完善的规章制度，在施工过程中容易出现以下现象：脚踏预留钢筋，导致钢筋变形或位移[4]；当钢筋无法插入预留孔洞或PC 构件定位偏差时，工人通常会对钢筋进行弯折、剪断或用撬棍和大锤敲击等处理，这些不符合施工工艺的施工方法均会对工程质量造成影响。图3 为装配式建筑施工流程图。

图3 装配式建筑施工流程图（Fig.3 Construction flow chart of prefabricated building）

（2） PC 构件拼接

预制构件需要在现场进行拼装，构件的拼接不紧密和流程不规范会导致误差增加。如果构件尺寸存在较大差异，加上施工人员专业素质参差不齐，会导致无法实现精准安装。构件拼接对装配式混凝土结构整体性有直接影响。拼接过程中，构件吊装方式的选择也很重要，不同重量、尺寸的构件，在错误的吊装方式下，可能导致错误的吊点位置，使构件因受力不均而破坏，或使构件相互碰撞破坏，致使现场构件拼接不能顺利进行。

（3） PC 构件安装定位

PC 构件安装定位偏差主要由人为因素和构件因素导致。人为因素包括：施工人员在板面混凝土施工时踩踏钢筋和在混凝土放料时挤压墙柱钢筋造成的钢筋偏差[5]；绑扎钢筋造成的偏差；振捣不均导致墙柱钢筋偏位，施工人员没有及时校正。构件因素包括：构件预留钢筋长度不一，定位存在偏差，尤其是当预留钢筋与套筒在浆锚和套筒灌浆搭接处无法准确对接时，安装难度会增加；由于施工人员对PC 构件安装位置测量定位不精确，安装时钢筋或相邻混凝土构件被破坏，导致安装偏差不满足规范要求，不符合安装标准。

2.3.2 灌浆质量不满足设计要求

目前，预制构件主要由钢筋套筒灌浆进行连接，套筒灌浆质量直接关系到钢筋连接的可靠性，影响结构安全性。图4 为预制墙板灌浆相关流程。

图4 预制墙板灌浆相关流程（Fig.4 Grouting process of precast wallboard）

一般套筒灌浆不符合要求主要由以下几方面原因引起：PC 构件主筋进入套筒深度不满足设计要求；灌浆料流动性、强度等特性不满足设计要求；灌浆压力过大，导致PC 柱或墙地面的封模材料不能承受压力，进而出现漏浆和灌浆不饱满的情况[6]。

表1 给出了PC 建筑常见施工质量问题与原因分析。

表1 PC 建筑常见施工质量问题与原因分析（Tab.1 Summary and analysis of common construction quality problems of PC buildings）

2.3.3 外墙防水隐患多

装配式建筑由预制构件拼接而成，接缝较多，一些接缝会衍生成渗水通道，出现漏水现象。漏水现象一般出现在预制构件与现浇构件之间的接缝、预制外墙与预制外墙之间的接缝以及预制空调板等位置。

3 装配式混凝土建筑监管

3.1 强化监管部门职能

监管部门要对装配式建筑施工过程进行全面监督，这是对质量控制的有效方式，可避免施工过程出现问题，确保预制构件之间可靠连接。结合政策和装配式混凝土建筑相关规范，建立和完善装配式建筑的监管机制和体系。

做好事前、事中、事后监管。事前制定有效的监管计划和监督抽检方案，有效监管专项施工方案的审批和执行，及时制止无方案和不符合方案要求的施工。事中对施工关键节点和部位以及质量频发点进行专项检查，引入第三方监测机构进行动态监管，时时管控施工质量。事后及时整理归纳数据，对新出现的质量问题及时总结，为之后装配式建筑监管提供参考。

3.2 落实主体责任

落实“五方”主体责任，即设计单位、生产单位、建设单位、施工单位和监理单位，加强环节监管。提高预制构件加工制图质量管理。构件图需有施工单位及其相关负责人的签字，不得擅自变更施工图相关内容。构件生产企业应在所在城市做好备案，对其生产的构件质量负责。负责构件生产的企业负责人应有高级职称，建立企业化生产管理系统，把控原材料、生产过程和产品质量，做好批次质量检测。构件进场时应按照相关标准进行验收。施工单位在构件进场后应对施工质量负责，并将生产信息报送至建材监管相关系统。对于复杂构件，应由建设单位牵头设计单位、生产单位、施工单位和监理单位在内的相关人员一同验收。

3.3 优化装配式建筑关键节点监管方式

3.3.1 套筒灌浆饱满性

加强对套筒灌浆饱满性的质量监管，可以从以下几方面入手：（1）加强对套筒灌浆饱满性的监督抽检，用内窥镜的方法，对检查项目每个单体工程随机抽检不少于2 层（应包括转换层），每个楼层随机抽检不少于5 个构件，每个构件随机抽检不少于2 个灌浆套筒。（2）套筒灌浆应编制专项施工方案并符合规范要求，其中灌浆料拌合、灌浆施工、检查与修补和灌浆套筒在预制生产中的定位、构件安装定位与支撑等内容应在方案中体现。（3）套筒灌浆现场质量。灌浆孔应有出浆痕迹，预制构件斜撑拆除应符合设计与方案要求，当灌浆料同条件养护试件抗压强度未达到35 N/mm2时，不可对接头进行后续扰动施工[7]。（4）操作培训。灌浆人员应接受培训，并且日常考核通过后方可上岗[8]。（5）实行灌浆令制度。每天施工单位负责人和总监工程师同时给施工班组签发灌浆令，取得灌浆令后方可灌浆。（6）灌浆施工资料。包括灌浆施工记录表、视频影像资料、灌浆料标养试块、同条件试块、套筒灌浆料复试报告和原材料质保资料等。

3.3.2 预制构件防水

针对装配式住宅渗漏通病部位，应加强预制构件结合部分粗糙面的设置，耐候性密封胶施工质量和导水管设置，预制空调板内排水坡度的设置，以及防水节点的按图施工和现场淋水试验。

4 结语

（1） 相比国外，我国装配式建筑起步较晚，在吸收引进国外先进技术的同时，立足本土，结合实践经验，以政府为主导统筹建立的装配式生产体系正在逐步激发装配式建筑的市场活力。降低产能消耗，提高生产效率，减少环境破坏，符合低碳环保主张和循环利用可持续发展的理念。

（2） 装配式混凝土建筑已经发展多年，其问题主要集中在PC 构件生产缺陷、拼接节点偏差、套筒灌浆不饱满和渗漏等方面。作为工程监管部门要做到对装配式建筑事前、事中和事后监督，确保工程质量。

（3） 目前各地区对装配式建筑的监管方式不一，各地出台的政策和相关规范也各有出入，主要集中在装配式混凝土建筑和装配式钢结构建筑。随着装配式建筑技术的不断提升，现有的装配式建筑技术规范能否支撑新的装配式建筑理论体系，也是值得进一步探讨和研究的。作为工程监管部门需要根据规范、政策、文件以及装配式建筑常见的质量问题，进一步完善监管体制体系，这对于厘清施工企业、构件制造商以及构件供应商等的责任有重要意义[9]。