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(shè)有限公司項目負責(zé)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(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工等先進技術(shù)，將建筑的部品部件在工廠內(nèi)預(yù)制生產(chǎn)，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(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)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(shè)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(shè)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?！笆奈濉币詠?，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(chǎn)業(yè)基地10家、省級裝配式建筑產(chǎn)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(chǎn)業(yè)”。近日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》提出，“大力發(fā)展綠色低碳建筑?！?/span>
建筑領(lǐng)域是我國能源消耗和碳排放的主要領(lǐng)域之一。大力發(fā)展裝配式建筑，是推動建筑領(lǐng)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(zhì)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(chǎn)預(yù)制構(gòu)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(chǎn)業(yè)園，裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)車間內(nèi)，一條條全自動生產(chǎn)線高效運轉(zhuǎn)：經(jīng)鋼筋綁扎、桁架焊接、混凝土澆筑等工序，重達1噸的預(yù)制疊合板生產(chǎn)下線。倉儲區(qū)內(nèi)，還壘著一層層預(yù)制樓梯、預(yù)制墻板。
以前，這類構(gòu)件在工地上制作，施工人員露天作業(yè)，遇上刮風(fēng)下雨，就會影響施工；如今，生產(chǎn)環(huán)節(jié)進工廠，流水線上預(yù)制構(gòu)件，避開了天氣因素等影響，提升了作業(yè)效率。
這個產(chǎn)業(yè)園由中國建筑集團有限公司投資建設(shè)，是山東省目前規(guī)模最大的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)園，主要開展裝配式建筑研發(fā)設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)、產(chǎn)學(xué)研合作等。
在車間的生產(chǎn)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(zé)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(gòu)件盡快達到設(shè)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(yù)制構(gòu)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(gòu)件拼裝組合、吊裝搭建，直至成型。
一棟樓房由成千上萬個構(gòu)件組成，如何確保這些構(gòu)件嚴絲合縫？規(guī)范、精準設(shè)計是關(guān)鍵。
在中建綠色建筑產(chǎn)業(yè)園機房，設(shè)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(gòu)件的內(nèi)部構(gòu)造——框架縱橫交錯，材質(zhì)清晰標注。這得益于建筑信息模型（BIM技術(shù)）。
“通過BIM技術(shù)，每個構(gòu)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(shè)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(chǎn)、施工過程中，施工人員能輕松掌握相關(guān)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(shè)有限公司項目經(jīng)理齊開春舉例說，前期設(shè)計時，如未考慮到常規(guī)塔吊的最大起重量問題，等到構(gòu)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(shù)為基礎(chǔ)，借助相關(guān)計算機應(yīng)用技術(shù)，構(gòu)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(chǎn)、施工流程。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計不符合后續(xù)生產(chǎn)、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。”濟南市城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展服務(wù)中心主任李善坤表示。
2024年3月，濟南市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局等15個部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進一步推進裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施意見》，提出到“十四五”末，建立基于BIM技術(shù)的裝配式建筑一體化綜合應(yīng)用平臺，提高標準化、數(shù)字化、智能化水平。
“工廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，工地現(xiàn)場組裝連接，省時省力省事。”濟南市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)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(yù)制樓梯、樓板等裝配式建筑部品部件。
穩(wěn)定質(zhì)量 有效監(jiān)管
構(gòu)建生產(chǎn)、施工、安裝全生命周期質(zhì)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(zhì)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(gòu)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(xué)問。劉玉才說，施工前，工地專門組織培訓(xùn)，講解裝配式構(gòu)件安裝和灌漿，通過培訓(xùn)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(xùn)不以為意。隨著培訓(xùn)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(xùn)老師指出，灌漿還得飽滿、均勻，否則構(gòu)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(xùn)合格證，還掌握了注漿機、灌漿飽滿度監(jiān)測器等設(shè)備的操作方法，能精準控制灌漿量，體力活變成了技術(shù)活。
中共中央、國務(wù)院2023年印發(fā)的《質(zhì)量強國建設(shè)綱要》提出，“鼓勵企業(yè)建立裝配式建筑部品部件生產(chǎn)、施工、安裝全生命周期質(zhì)量控制體系”。
建立全生命周期質(zhì)量控制體系，有效監(jiān)管是關(guān)鍵。
工地入口處，一輛滿載預(yù)制疊合板的貨車緩緩駛來。要進場，預(yù)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(zé)記錄；冊子記錄詳細，預(yù)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(nèi)容、結(jié)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(gòu)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|(zhì)量與安全中心主任張健介紹，對施工關(guān)鍵節(jié)點和關(guān)鍵部位實行舉牌驗收，以確保工程質(zhì)量責(zé)任可追溯。
為全面提升裝配式建筑工程質(zhì)量，濟南市出臺系列文件，對施工全過程質(zhì)量控制作出具體要求。制度有了，建設(shè)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(zhì)量與安全中心派來的監(jiān)督員，正用內(nèi)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(zhì)量關(guān)，監(jiān)督人員定期深入工地?！耙皇且?guī)范審查，看裝配式結(jié)構(gòu)各項性能報告；二是隨機抽查，倒逼建設(shè)單位規(guī)范施工、履職盡責(zé)?！睆埥≌f。
看建筑質(zhì)量，不能只盯施工環(huán)節(jié)。
“在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，我們力推標準化、智能化生產(chǎn)，確保構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)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(gòu)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(shè)備控制系統(tǒng)中設(shè)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(guān)鍵。”身為山東通發(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(shù)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(shù)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(dǎo)致一些構(gòu)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(guān)建設(shè)、設(shè)計、施工單位提供指引，推廣應(yīng)用裝配式建筑新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備等。
同時，濟南市城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展服務(wù)中心牽頭組建技術(shù)咨詢專家團隊，把新技術(shù)、新理念送到工地。
灌漿套筒連接時，關(guān)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(shù)要領(lǐng)，有效減少了報廢件的產(chǎn)生。
在專家指導(dǎo)下，施工技術(shù)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(shè)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。”張愛軍以濟南融創(chuàng)文旅城停車樓項目為例解釋：
生產(chǎn)一根預(yù)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(gòu)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(shù)，得益于流水線規(guī)?；a(chǎn)，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(zhuǎn)、設(shè)備租賃等費用，企業(yè)還能接新的工程項目。生產(chǎn)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。”張愛軍感慨，由于構(gòu)件提前生產(chǎn)，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(guān)”。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(shè)有限公司一處裝配式建筑施工現(xiàn)場，記者繞工地轉(zhuǎn)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(zhì)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(chǎn)生大量建筑垃圾。裝配式建筑構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)、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(chǎn)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(chǎn)學(xué)研融合，數(shù)智化賦能，助推裝配式建筑高質(zhì)量發(fā)展
在山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院實訓(xùn)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(yù)制件生產(chǎn)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(xué)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(yù)制墻板。
眼前這個數(shù)字孿生場景，與真實生產(chǎn)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(xué)。目前，這套教學(xué)設(shè)備已在全國100余所高校推廣應(yīng)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(chǔ)?！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(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都人才緊缺。”
2015年6月，萬斯達集團與濟南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院達成校企合作意向，共同設(shè)立相關(guān)專業(yè)，提升從業(yè)人員素質(zhì)。
第一堂課就是張波講授的?！?0多名學(xué)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(xué)生更好地了解這一領(lǐng)域。
濟南市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局牽線搭橋，企業(yè)與近30家院校、設(shè)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(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化概論》付印發(fā)行，總結(jié)了裝配式建筑的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。
學(xué)好理論，還得聯(lián)系實際。企業(yè)與多所學(xué)校共建產(chǎn)學(xué)研基地，問題也隨之而來：學(xué)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(xué)校也有顧慮，畢竟每一塊預(yù)制件都是大物件，學(xué)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(xùn)？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(shù)，最終研發(fā)出裝配式建筑系列實訓(xùn)軟件，從認知、實訓(xùn)到實習(xí)，實現(xiàn)遞進式教學(xué)。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(guān)技術(shù)人才6000余名。
產(chǎn)學(xué)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(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，為產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展蓄勢助力。
2022年7月，中建八局第一建設(shè)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(shè)有限公司還與山東大學(xué)、山東建筑大學(xué)等合作，探索智能制造，給自動化生產(chǎn)線裝上“聰明大腦”。
“裝配式建筑修補空間小，對施工質(zhì)量要求高，每一個構(gòu)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(chǎn)上百種不同尺寸的預(yù)制混凝土構(gòu)件。
“目前，濟南市已有19家混凝土構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)?！睗鲜凶》亢统青l(xiāng)建設(shè)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(zhì)量發(fā)展，以建造方式變革帶動建筑業(yè)整體水平提升。