引子
地下2層、地上5層,總建筑面積約20萬平方米,可同時容納6000輛汽車——建造這樣一棟大型停車樓,需要多長時間?
“若按傳統(tǒng)現(xiàn)場澆筑方式,工期在1年以上,實際僅用了3個多月?!弊鳛闈先趧?chuàng)文旅城停車樓項目施工方,中建八局第一建設有限公司項目負責人介紹。
工期何以縮短2/3以上?
秘訣在于采用了裝配式建造方式:依托標準化設計、工廠化生產、裝配化施工等先進技術,將建筑的部品部件在工廠內預制生產,然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,通過可靠的連接方式完成拼裝。
中辦、國辦2021年印發(fā)的《關于推動城鄉(xiāng)建設綠色發(fā)展的意見》提出,“大力發(fā)展裝配式建筑”。住房城鄉(xiāng)建設部編制的《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確,“十四五”時期,裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%以上。
2017年11月,住房城鄉(xiāng)建設部辦公廳認定第一批30個裝配式建筑示范城市,山東有濟南等五市上榜。“十四五”以來,濟南新開工裝配式建筑面積,連續(xù)3年突破千萬平方米,占新建建筑比例過半。目前,全市有國家級裝配式建筑產業(yè)基地10家、省級裝配式建筑產業(yè)基地29家,數(shù)量均居山東省首位。
黨的二十屆三中全會《決定》提出,“發(fā)展綠色低碳產業(yè)”。近日,中共中央、國務院印發(fā)的《關于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉型的意見》提出,“大力發(fā)展綠色低碳建筑?!?/span>
建筑領域是我國能源消耗和碳排放的主要領域之一。大力發(fā)展裝配式建筑,是推動建筑領域節(jié)能降碳的重要舉措。裝配式建筑有哪些特點?怎樣確保建筑質量?如何發(fā)展推廣?請看記者發(fā)自濟南的報道。
規(guī)范精準 提升效率
工廠生產預制構件,工地現(xiàn)場組裝連接,省時省力省事
走進位于濟南市章丘區(qū)的中建綠色建筑產業(yè)園,裝配式建筑構件生產車間內,一條條全自動生產線高效運轉:經(jīng)鋼筋綁扎、桁架焊接、混凝土澆筑等工序,重達1噸的預制疊合板生產下線。倉儲區(qū)內,還壘著一層層預制樓梯、預制墻板。
以前,這類構件在工地上制作,施工人員露天作業(yè),遇上刮風下雨,就會影響施工;如今,生產環(huán)節(jié)進工廠,流水線上預制構件,避開了天氣因素等影響,提升了作業(yè)效率。
這個產業(yè)園由中國建筑集團有限公司投資建設,是山東省目前規(guī)模最大的裝配式建筑產業(yè)園,主要開展裝配式建筑研發(fā)設計、構件生產、產學研合作等。
在車間的生產線末端,記者看到,一塊塊疊合板“搭乘”流水線,有序“住”進蒸汽養(yǎng)護窯。
“疊合板也需要‘養(yǎng)生’。”車間負責人曾慶彌形象地說,混凝土澆筑后,經(jīng)過高溫蒸養(yǎng),能使構件盡快達到設計標準強度。養(yǎng)護作業(yè)如果在室外工地進行,養(yǎng)護期超過28天;現(xiàn)在,養(yǎng)護窯智能控制溫濕度,6至8個小時就能達到同樣效果。
養(yǎng)護完成,預制構件被分批裝車,運往建筑工地。工人按照安裝說明書,將一個個構件拼裝組合、吊裝搭建,直至成型。
一棟樓房由成千上萬個構件組成,如何確保這些構件嚴絲合縫?規(guī)范、精準設計是關鍵。
在中建綠色建筑產業(yè)園機房,設計人員正在電腦前“沉浸式建房”:屏幕上一間立體小屋,輕移鼠標,便可看見每個構件的內部構造——框架縱橫交錯,材質清晰標注。這得益于建筑信息模型(BIM技術)。
“通過BIM技術,每個構件的規(guī)格、安裝說明等信息一目了然,相當于為建房畫了張‘立體說明書’?!敝薪ò司值谝唤ㄔO有限公司綠色建筑發(fā)展公司總工程師張愛軍說,有了“立體說明書”,在后續(xù)生產、施工過程中,施工人員能輕松掌握相關流程。
如果“立體說明書”不精準,會影響后續(xù)施工嗎?
會!不但影響工效,還增加成本。中建八局第一建設有限公司項目經(jīng)理齊開春舉例說,前期設計時,如未考慮到常規(guī)塔吊的最大起重量問題,等到構件運到施工現(xiàn)場,才發(fā)現(xiàn)重量過大、吊不起來,不僅增加來回運輸成本,還會延長工期。
問題能解決嗎?
能!以BIM技術為基礎,借助相關計算機應用技術,構件制作可以精確到毫米級,還有大數(shù)據(jù)算法幫助模擬生產、施工流程。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)設計不符合后續(xù)生產、施工要求,會及時報錯。
“糾錯環(huán)節(jié)前移,能有效縮短工期、降低成本?!睗鲜谐青l(xiāng)建設發(fā)展服務中心主任李善坤表示。
2024年3月,濟南市住房和城鄉(xiāng)建設局等15個部門聯(lián)合印發(fā)《關于進一步推進裝配式建筑產業(yè)發(fā)展的實施意見》,提出到“十四五”末,建立基于BIM技術的裝配式建筑一體化綜合應用平臺,提高標準化、數(shù)字化、智能化水平。
“工廠生產預制構件,工地現(xiàn)場組裝連接,省時省力省事?!睗鲜凶》亢统青l(xiāng)建設局二級巡視員張慶華介紹,濟南市新建民用建筑已全面采用預制樓梯、樓板等裝配式建筑部品部件。
穩(wěn)定質量 有效監(jiān)管
構建生產、施工、安裝全生命周期質量控制體系
過去,高樓大廈由一磚一瓦砌成,如今裝配式建筑施工如同搭積木,質量有保證嗎?
在濟南市濟陽區(qū)崔寨街道一處住宅樓施工現(xiàn)場,施工人員劉玉才正專注地向構件連接處灌漿,并用灌漿飽滿度監(jiān)測器實時觀察灌漿量。
搭好“積木”不容易,里面藏著大學問。劉玉才說,施工前,工地專門組織培訓,講解裝配式構件安裝和灌漿,通過培訓考核的施工人員方能上崗。
干了大半輩子建筑工,劉玉才一開始對培訓不以為意。隨著培訓老師的深入講解,他才逐漸認識到,裝配式建筑和以往現(xiàn)場澆筑的施工方式大不相同。
就拿灌漿這道工序來說,劉玉才起初認為只要漿料夠了就行;但培訓老師指出,灌漿還得飽滿、均勻,否則構件間留了縫隙,將影響建筑的穩(wěn)定性。
“傳統(tǒng)建造方式的精確度是厘米級,裝配式建筑施工要精確到毫米?!蓖ㄟ^考核,劉玉才順利取得灌漿培訓合格證,還掌握了注漿機、灌漿飽滿度監(jiān)測器等設備的操作方法,能精準控制灌漿量,體力活變成了技術活。
中共中央、國務院2023年印發(fā)的《質量強國建設綱要》提出,“鼓勵企業(yè)建立裝配式建筑部品部件生產、施工、安裝全生命周期質量控制體系”。
建立全生命周期質量控制體系,有效監(jiān)管是關鍵。
工地入口處,一輛滿載預制疊合板的貨車緩緩駛來。要進場,預制件先要“過安檢”——幾名身穿綠馬甲的檢驗人員走近貨車,有人手持檢驗儀器,有人負責記錄;冊子記錄詳細,預制件的外觀、尺寸等信息被一一標注。
在這片工地,記者看到有趣的一幕:一處施工點旁,驗收人員拿出一塊牌子,寫下驗收內容、結論、參與人員等信息后,把牌子抱于胸前,拍照“留念”……
“從入場開始,每一個構件、每一項操作步驟都要被嚴格驗收;未經(jīng)驗收或驗收不合格的,不得進入下一道工序?!睗鲜泄こ藤|量與安全中心主任張健介紹,對施工關鍵節(jié)點和關鍵部位實行舉牌驗收,以確保工程質量責任可追溯。
為全面提升裝配式建筑工程質量,濟南市出臺系列文件,對施工全過程質量控制作出具體要求。制度有了,建設單位能否嚴格落實?
工地上,記者遇到一名與其他人員著裝不同、戴著紅色安全帽的工作人員,蹲在地上,手握儀器,小心翼翼地將探頭探入已裝好的墻體中。一打聽,他是濟南市工程質量與安全中心派來的監(jiān)督員,正用內窺鏡檢查灌漿飽滿度。如果隨機抽查的鉆孔位置沒有漿料或漿料不均勻,則判定飽滿度不達標。
嚴把重要施工節(jié)點質量關,監(jiān)督人員定期深入工地。“一是規(guī)范審查,看裝配式結構各項性能報告;二是隨機抽查,倒逼建設單位規(guī)范施工、履職盡責。”張健說。
看建筑質量,不能只盯施工環(huán)節(jié)。
“在生產環(huán)節(jié),我們力推標準化、智能化生產,確保構件產品質量穩(wěn)定?!币曰炷琳駬v工序為例,張慶華告訴記者,為保證構件受力強度,澆筑混凝土后,要對混凝土進行振搗。以前,這項工序靠人工完成。如今,施工人員只需在設備控制系統(tǒng)中設定好振搗頻率、時長等參數(shù),機器自動振搗,避免了人工操作可能出現(xiàn)的振搗不均等問題。
降低成本 綠色低碳
既算經(jīng)濟賬,也算生態(tài)賬,裝配式建筑全生命周期可減少碳排放近四成
翻看一張造價表,山東通發(fā)實業(yè)有限公司一項在建工程的兩組報價一目了然:裝配式建造,每平方米費用約1101.1元;現(xiàn)場澆筑建造,每平方米費用約1170.3元。
“低成本,是裝配式建筑推廣普及的關鍵?!鄙頌樯綎|通發(fā)實業(yè)有限公司總經(jīng)理,張鐸把賬算得仔細:鋼筋工程、混凝土工程、模板工程,采用裝配式建造技術后,現(xiàn)澆部分的材料用量大幅減少,每平方米造價分別由傳統(tǒng)模式的290.54元、235.93元、195.31元降至161.61元、127.58元、66.7元。
低成本優(yōu)勢并非一蹴而就。張鐸坦言,企業(yè)試點裝配式建造技術之初,綜合成本一度高于現(xiàn)場澆筑方式。例如,在灌漿套筒連接工序,施工人員將鋼筋插入灌漿套筒擰緊時,對用多大力把握不準,導致一些構件報廢,增加了成本。
如何為裝配式建筑降成本?2016年,濟南市啟動編制裝配式建筑部品部件目錄庫,并持續(xù)更新,為相關建設、設計、施工單位提供指引,推廣應用裝配式建筑新產品、新技術、新設備等。
同時,濟南市城鄉(xiāng)建設發(fā)展服務中心牽頭組建技術咨詢專家團隊,把新技術、新理念送到工地。
灌漿套筒連接時,關鍵部位如何操作?該用多大力?……每個細節(jié),專家都講得清楚明白,施工人員很快便掌握技術要領,有效減少了報廢件的產生。
在專家指導下,施工技術得到優(yōu)化,工程成本隨之下降。例如,一位專家實地考察后,建議企業(yè)使用鋼筋彎箍機代替人工作業(yè)。單臺彎箍機價格26萬元,企業(yè)購置兩臺,花費52萬元,設備可使用約10年,年均增加開支約5.2萬元,但一年節(jié)省的人工費則在60萬元左右。
“計算裝配式建筑成本,不能孤立地看賬面數(shù)字和單項成本,還要從全生命周期算賬?!睆垚圮娨詽先趧?chuàng)文旅城停車樓項目為例解釋:
生產一根預制柱,企業(yè)要建廠房、造模具,后期要運輸、安裝,綜合造價約1500元,而現(xiàn)場澆筑一根柱子只需約1000元。如果只算構件費,裝配式建筑成本的確有增加。
但從全流程看,成本實際下降了。采用裝配式建造技術,得益于流水線規(guī)?;a,節(jié)約了抹灰、砌體、搭建腳手架等開支;工期縮短半年多,節(jié)省了材料周轉、設備租賃等費用,企業(yè)還能接新的工程項目。生產每根柱子多花的500元錢,早就省出來了。
“大幅降低的,還有用人成本?!睆垚圮姼锌?,由于構件提前生產,工地施工由原先動輒上百人的“大會戰(zhàn)”壓縮為10余人的“班組攻關”。即便施工高峰期,現(xiàn)場最多也不到30人。
既算經(jīng)濟賬,也算生態(tài)賬。與現(xiàn)場澆筑相比,裝配式建筑施工過程綠色低碳。
提起建筑工地,人們難免想起不絕于耳的噪聲、遍地堆放的垃圾。但在中建八局第一建設有限公司一處裝配式建筑施工現(xiàn)場,記者繞工地轉了一圈,基本上看不到建筑垃圾,聽不到刺耳噪聲。
究其原因,現(xiàn)場澆筑使用的模板,大多由木質材料制成,易出現(xiàn)跑漿、漏漿等問題,可循環(huán)利用次數(shù)少,從而產生大量建筑垃圾。裝配式建筑構件的工廠化生產、鋼模具的循環(huán)利用等,有效減少了碳排放和建筑廢棄物,安裝過程中產生的噪聲也明顯降低。
據(jù)測算,與現(xiàn)場澆筑相比,裝配式建筑在建造階段可減少20%的碳排放,全生命周期可減少碳排放近四成。
積蓄勢能 推廣普及
產學研融合,數(shù)智化賦能,助推裝配式建筑高質量發(fā)展
在山東城市建設職業(yè)學院實訓教室,一堂特殊的裝配式建筑課正在進行。
沒有課桌,無需黑板,預制件生產車間被全景還原,做成了三維數(shù)字模型,“纖毫畢現(xiàn)”地呈于屏幕上;機器前,學生輕搖電鈕,一條虛擬流水線動了起來,備料、澆筑、蒸養(yǎng)……經(jīng)過層層工序,破解種種問題,最終“制成”一塊塊預制墻板。
眼前這個數(shù)字孿生場景,與真實生產車間幾乎一模一樣,由山東新之筑信息科技有限公司研發(fā),主要用于裝配式建筑教學。目前,這套教學設備已在全國100余所高校推廣應用。
2016年7月,山東萬斯達集團有限公司專門成立子公司——山東新之筑信息科技有限公司,與院校合作,共同培育裝配式建筑人才。
“專業(yè)人才是裝配式建筑推廣普及的基礎?!比f斯達集團董事長張波打開話匣,“裝配式建筑推廣之初,老師傅看不懂圖紙、不會用新機器,監(jiān)理人員也不能用以前的辦法監(jiān)督管理,整個產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都人才緊缺?!?/span>
2015年6月,萬斯達集團與濟南工程職業(yè)技術學院達成校企合作意向,共同設立相關專業(yè),提升從業(yè)人員素質。
第一堂課就是張波講授的?!?0多名學生坐在臺下,聽到裝配式建筑這個詞,大家都很新奇?!睆埐ㄕf,那堂課以后,他決定牽頭研發(fā)系列教材,讓學生更好地了解這一領域。
濟南市住房和城鄉(xiāng)建設局牽線搭橋,企業(yè)與近30家院校、設計研究院、行業(yè)協(xié)會等開展合作。2016年9月,由萬斯達集團牽頭組織編纂的裝配式建筑系列教材第一冊《建筑產業(yè)現(xiàn)代化概論》付印發(fā)行,總結了裝配式建筑的生產實踐經(jīng)驗。
學好理論,還得聯(lián)系實際。企業(yè)與多所學校共建產學研基地,問題也隨之而來:學生經(jīng)驗不足,一旦操作失誤,就會出現(xiàn)報廢件,成本太高;學校也有顧慮,畢竟每一塊預制件都是大物件,學生直接進工地,若防范不到位,可能出現(xiàn)安全問題。
能否做一套仿真軟件,專門用于裝配式建筑實訓?山東新之筑信息科技有限公司成立后,嘗試引入數(shù)字孿生技術,最終研發(fā)出裝配式建筑系列實訓軟件,從認知、實訓到實習,實現(xiàn)遞進式教學。近幾年,一些全國層面的裝配式建筑技能大賽也采用了這款軟件。
校企合作,山東省累計培養(yǎng)裝配式建筑相關技術人才6000余名。
產學研深度融合,數(shù)智化創(chuàng)新賦能,濟南正著力打造裝配式建筑產業(yè)集聚區(qū),為產業(yè)未來發(fā)展蓄勢助力。
2022年7月,中建八局第一建設有限公司與河北一所高校聯(lián)合研發(fā)了智能鋼筋綁扎機器人,能自動識別、精準高效綁扎鋼筋,綁扎速度是傳統(tǒng)人工綁扎的兩倍。
不只有智能鋼筋綁扎機器人,還有鋼筋桁架焊接機器人、鋼筋網(wǎng)片焊接機器人……這幾年,中建八局第一建設有限公司還與山東大學、山東建筑大學等合作,探索智能制造,給自動化生產線裝上“聰明大腦”。
“裝配式建筑修補空間小,對施工質量要求高,每一個構件都要精確到毫米,才能嚴絲合縫地裝到一起。機器人可以更好地把控精準度?!睆垚圮娬f,在智能機器人輔助下,公司可生產上百種不同尺寸的預制混凝土構件。
“目前,濟南市已有19家混凝土構件生產企業(yè)實現(xiàn)自動化生產?!睗鲜凶》亢统青l(xiāng)建設局局長亓偉和同事并不滿足于此,而是瞄準未來:堅持以群眾安居宜居為出發(fā)點和落腳點,支持更多裝配式建筑企業(yè)高質量發(fā)展,以建造方式變革帶動建筑業(yè)整體水平提升。