來源：混凝土世界

編者按：亞洲混凝土學會建筑工業(yè)化委員會主席陳振基教授于2011年受深圳市住房和建設局、亞洲混凝土學會的委托，主編了《國外工業(yè)化建筑經(jīng)驗文集》。這本文集作為內部資料，印刷數(shù)量較少，讀者范圍有限。經(jīng)與陳振基教授商議，本刊將在“他山之石”欄目中連續(xù)刊登該文集中的有關文章，供大家學習借鑒國外工業(yè)化建筑的經(jīng)驗。

香港理工大學 麥耀榮

摘 要：預制裝配化是更清潔、更具成效和更安全的施工方法，能夠為可持續(xù)的房屋發(fā)展計劃帶來很大好處，其效益主要體現(xiàn)在節(jié)約建筑物料、減少整體資源和能源的消耗、減少建筑廢料產(chǎn)生、營造清潔和健康的施工環(huán)境，以及縮短整體施工時間。與傳統(tǒng)的設計和施工方法相比，以預制構件建造的樓宇具有更長的生命周期。

香港房屋委員會（簡稱房委會）是香港首先倡導預制裝配建筑方法的先驅。早于上世紀80年代初期，房委會已通過國際知名的承建商鼓勵業(yè)界采用預制構件和機械化施工技術。到80年代后期，房委會根據(jù)香港的環(huán)境，進一步推動本地主要承建商開發(fā)其本身的預制混凝土構件系統(tǒng)。其后，房委會相應制訂一系列的合約、采購和質量保證措施，納入建筑合約條款，予以實施。同時，嶄新的技術措施亦相繼出臺，發(fā)展出一套完整的住宅大廈預制構件施工系統(tǒng)。

本文就公共房屋（簡稱公屋）發(fā)展工程預制構件建筑方法的演進，與讀者分享所得的經(jīng)驗，以期整個建造業(yè)界從中受益，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

上世紀60年代中期，大量人口從內陸移居香港，其中不少人只能聚居于寮屋或非常殘破的舊樓，因此政府需要迅速興建大量單位，應付龐大的房屋需求。同時，香港工業(yè)迅速興起，市民開始擁有穩(wěn)定的收入，對改善居住環(huán)境抱有較高的期望。另一方面，香港早年的建造業(yè)仍然相對落后，只能倚靠低技術和勞工密集的方式作業(yè)。當時建造的公屋大廈，只能應付一些功能性的需求，在耐用和可持續(xù)發(fā)展方面均乏善足陳（如圖1～圖2所示）。

自上世紀70年代初起，香港人口不斷增加，市民一般居住在以鋼筋混凝土建造的中等高度樓宇，公屋居民尤其如此。當時業(yè)界采用混凝土，主要是因為中港兩地的石礦場均可開采大量的花崗石材，無需從海外進口較為昂貴的結構鋼材。而且，在香港的亞熱帶潮濕天氣下，混凝土亦更為堅固耐用（如圖3所示）。

然而，以上世紀70年代～80年代的技術水平來說，其建筑工程質量有一些缺點：

（1）仍采用傳統(tǒng)的方式，在現(xiàn)場拼裝木模板進行建筑工程。樓宇落成后的外觀，特別是保護鋼筋免受銹蝕的混凝土外層表面，在很大程度上受施工木匠的技術水平影響。

（2）在其他造工方面，例如扎筋、澆灌混凝土、混凝土工程飾面等，均為高度勞工密集，須在狹窄的現(xiàn)場環(huán)境下進行，而且對工人的技術要求不高，這對混凝土內鋼筋的銹蝕防護功能構成不利影響。

（3）至于部件連接位置（例如窗口）的滲水、樓面（例如天臺、懸臂式走廊）的積水，以及水管接駁位（例如廚房和浴室外墻）漏水等因素間接造成的損壞，也使樓宇結構構架的耐用程度降低。

在上世紀70年代～80年代期間，香港超過250幢的公屋是在上述情況下建造而成，這些樓宇的高度在7層～20層不等。多年來，政府需為這些樓宇進行全面維修，以處理混凝土剝落的問題或重澆混凝土，以及進行大型的加固工程。在過去不同時期所建造的公屋，其維修開支趨勢見表1。

早期住宅樓宇的生命周期一般在40年～50年之間，但維修開支卻不斷增加。香港土地有限，若要增加住房以提升公屋居民的生活水平，只能向高空發(fā)展，興建更高樓層的住宅大廈。因此，房委會把大部分舊式公屋納入整體重建計劃，分階段拆除，以便重新發(fā)展。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，其他建筑物如橋梁等，其生命周期超過100年，相比之下，上述舊式公屋對社會造成沉重的經(jīng)濟負擔，這種情況必須加以改善。

據(jù)表1所示，舊式公屋的維修開支明顯較大。此外，1980年的維修開支已大幅下降，這是因為房委會當時已經(jīng)引入機械化的建筑方法。

房屋署是負責建造公屋的政府部門，一直致力于提升結構工程的質量和施工水平，于上世紀80年代中期強制在建筑結構墻中采用大型鋼模板，并引入相關的機械化建筑系統(tǒng)（如圖4所示）。

這不但是減低耗用木材的環(huán)保創(chuàng)舉，同時可確保結構部件的線位和規(guī)格準確無誤。脫模后的混凝土結構墻面層造工已大大有所改善，不再凹凸不平，而且改用鋼模板后，亦再沒有木材碎屑留在混凝土中。

上世紀90年代初期，房委會開創(chuàng)出另一項公屋建筑工程的新舉措，率先采用預制外墻（主要是在生產(chǎn)工廠預先制造形狀復雜的混凝土外墻），無須在現(xiàn)場拼裝模板和澆灌混凝土，并在制造外墻時一并鑲嵌窗框，以防止窗框／外墻的接駁位出現(xiàn)漏水現(xiàn)象（如圖5所示）。

從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，預制裝配式混凝土構件建筑方法具有以下優(yōu)點：

（1）大大減少耗用木材作為模板；

（2）鋼筋的混凝土保護層是對抗銹蝕的第一道防線，而有關的建筑方法可確?；炷帘Ｗo層的造工質量；

（3）鋼模板／鋼模更為堅固，可重復使用，使混凝土得以更好地搗固。

（4）混凝土的面層造工更為光滑，可大大減少利用修補物料進行修飾的情況（長期而言，修補物料或會剝落）。

我們從世界各地的承建商學習了各種建筑技術，如隧道模板、提升和爬升模板、泵送混凝土建筑方法、小型鋁模板、在預制構件工廠配合鋼模使用翻轉臺、建造樓板時使用大型臺座等只是其中一部分。

雖然上述技術大部分均屬可行，但對承建商的管理和統(tǒng)籌能力有很高的要求，而且系統(tǒng)的建設費用也十分昂貴?？紤]到我們的建屋預算不多，而且不必追求私人商業(yè)發(fā)展項目的建筑速度，最終采用較中庸的方式，就是使用大型鋼模板配合預制構件的建筑方法。

機械化和預制構件建筑方法已屬房委會強制執(zhí)行的政策，承建商不得自行使用傳統(tǒng)的建筑方法。工程須使用長達7.5米的大型鋼模板，且當中不能有接縫。此舉令構件表面大大改善，不再出現(xiàn)凸起的接駁痕跡。此外，我們強制要求承建商使用塔式起重機、混凝土斗，以及預拌混凝土，這在當時亦屬創(chuàng)舉。在預制構件方面，我們強制使用預制外墻板和樓梯，以大量減少窗邊滲水的情況發(fā)生，從而改善這類構件出現(xiàn)的施工質量問題。

預制外墻的設計過程經(jīng)歷了若干階段的發(fā)展。最初階段，我們采用承建商的設計，在結構框架建成后才將預制外墻板整塊裝上，再在托架上用無收縮薄漿予以固定（即事后固定法）。然而，現(xiàn)場攪拌的無收縮薄漿質量成疑，高層大廈在受循環(huán)風影響搖擺時，可能令薄漿開裂，從而導致滲水。因此，這個設計方案不久即被棄用，取而代之的是將預制外墻整塊裝入相連的剪力墻模板，然后澆灌混凝土（即預先固定法），該方法取得成效，獲得了肯定。上世紀90年代初期，這些設計方案由不同承建商聘請顧問公司提供設計；90年代中期，房委會決定將預制外墻板設計改為采用標準設計方案，以節(jié)省承建商重復設計的時間和資源。這項安排亦在其他預制構件的設計中采用。

在推行預制構件建筑方法初期，由于香港低價高、人工貴，很少有預制混凝土構件的工廠，許多預制程序須在現(xiàn)場進行。承建商須在現(xiàn)場劃出特別的施工區(qū)，以便設置澆灌場地和操作用的龍門架。同時，香港一些原本生產(chǎn)預應力梁或混凝土管的預制工廠，均改用作建造公屋構件的預制工廠。另外，有些承建商提出采用蒸氣養(yǎng)護方法加快預制過程，以盡量節(jié)省在現(xiàn)場占用的工作空間。

上述方法沿用數(shù)年后，由于上世紀90年代后期建造公屋需求不斷增加，我們作出政策性的決定，接受在境外（即內陸珠江一帶）預制的構件。初時，主要的承建商紛紛在該地區(qū)購置土地，開設預制工廠，并以陸路或水路進行跨境運輸。后來，因水路運輸必須在碼頭重復裝卸，陸路運輸遂成為主流。此外，雖然不少承建商致力開設預制工廠，但部分因管理不善而很快結業(yè)，最后僅有數(shù)家規(guī)模較大和高質量的工廠得以成功經(jīng)營。

預制外墻板的設計面世后，有更多不同的建筑構件隨之研發(fā)生產(chǎn)。這些預制構件形形色色，均為配合不同位置和組合的功能而制造（如圖6～圖14所示），詳情如下：

（1）半預制樓板

我們強制采用半預制樓板，原因如下：

1）半預制樓板的底面光滑，為木材模制所不能及。以往，我們曾規(guī)定承建商限制重復使用夾板的次數(shù)，但即使如此，樓板底面的質量仍然欠佳。

2）采用半預制構件可大幅度減少建造樓板所需的臨時支架，從而減少可能出現(xiàn)的造工和安全問題。

（2）預制樓梯和連系梁

在現(xiàn)場建造樓梯，工人須在半封閉的空間工作，并可能要上落樓梯，構成造工質量和工人上落安全的問題。采用預制樓梯便可避免上述顧慮。此外，在高空建造連系梁，須使用穩(wěn)固的大型工作臺，若采用預制梁，只須將其吊到所需位置安放，工程簡便得多。

（3）間隔墻

間隔墻分結構墻和非結構墻兩種。結構性的間隔墻以厚度為150mm或100mm的鋼筋混凝土墻建造，用作分隔各個單位的防火墻。非結構性的間隔墻則以空心或加氣混凝土墻板建造。

（4）立體預制浴室／廚房

這是一種箱形的構筑物，預制后可安裝到各個單位。由于是立體設計，構件預裝多條入墻暗管和有關配件、磁磚和防水膜等。此外，構件內加設預埋管套，以取代容易引致滲漏的預留箱形凹位。大量的濕作業(yè)均可移往管理較佳的工廠進行。根據(jù)經(jīng)驗，在樓宇的生命周期內，浴室和廚房范圍所需的維修保養(yǎng)較多。如以上造工能妥善提升質量，日后的維修會大大減少。

預制及單元組合式建筑方法已為法國、英國、瑞典，以及其他多個歐洲國家普遍采用，但通常只用于建造平房或樓高約20層的中等高度建筑物，因為這些國家不像香港須興建高層住宅大廈。雖然香港也曾參考新加坡的作法，但香港仍須自行開發(fā)本身獨特的預制構件式建筑技術。新加坡樓宇的高度在過去都不超過30層，以梁柱體系作為主流結構形式。反觀香港，其住宅大廈往往高于40層或以上，結構形式則以剪力墻為主。

因此，就香港情況而言，采用預制裝配構件建筑方法建造高層大廈，需要特別考慮建造效益等多項因素：

（1）對稱式的大廈布局

大廈采用對稱式布局，使不同類型的建筑構件可重復使用，方便塔式起重機回旋吊運建材。

（2）單元組合單位

大廈不同單位（包括一睡房、二睡房和三睡房單位）均采用單元組合式設計，可統(tǒng)一各單位的建筑和結構構件，有利于相關構件重復使用，提升建筑效益。

（3）預制構件的重量

預制構件的重量至關重要，因為較重的構件須以較大型的塔式起重機吊運，令建筑成本大幅提升。而且，立體預制構件的擺放布局，亦須小心規(guī)劃，以確保在建筑過程中塔式起重機的起吊能力足以應付構件的重量。

（4）尺寸偏差

在建筑高層大廈時，各類預制構件須與剪力墻和立柱等結構互相連接，因此各部分尺寸必須十分精確，裝配時只容許出現(xiàn)非常輕微的尺寸偏差，否則整個建造工程便會延誤。

我們采用預制裝配構件建筑方法，主要考慮在遠離現(xiàn)場生產(chǎn)的預制構件質量得到保證。為此，房委會訂立了一系列質量保證措施，詳情如下：

（1）聘請獨立結構工程顧問，負責監(jiān)督預制場的生產(chǎn)過程，并調派全職人員常駐。有關人員通常是內陸的大學畢業(yè)生，受聘后擔任常駐工廠的督導人員。

（2）每個工廠均須定期進行內部稽核，而獨立顧問須按月進行外部稽核。此外，房委會會定期審核獨立顧問的工作表現(xiàn)。

（3）我們就有關工廠實施“承建商表現(xiàn)評分制”，評核重點以產(chǎn)品的造工水平為主。有關工廠透過“承建商表現(xiàn)評分制”所得的評分，關系到聘用預制構件供應商的總承包商表現(xiàn)，因此會影響總承包商的投標資格。

（4）預制工廠在開設初期，須取得國際標準化組織的ISO 9001認證資格。而且，供應商在獲得批準生產(chǎn)預制構件之前，亦須進行投產(chǎn)試驗，以展示其生產(chǎn)技術水平。房委會近期更規(guī)定有關工廠須取得國際標準化組織的ISO14001認證資格。

預制裝配化是更清潔、更具成效和更安全的施工方法，能為可持續(xù)的房屋發(fā)展計劃帶來莫大好處，其效益主要體現(xiàn)在節(jié)約使用建筑物料、減少整體資源和能源的消耗、減少建筑廢料產(chǎn)生、營造清潔和健康的施工環(huán)境，以及縮短整體建筑時間。此外，與傳統(tǒng)的設計和建筑方法比較，預制構件建筑方法能提高有關項目的生命周期成本效益。

房委會在預制構件建筑方法上所取得的經(jīng)驗，可以說碩果累累。香港的私營機構相繼仿效，由于私營發(fā)展商可以負擔較為昂貴的構件，他們更能將這種建筑方法發(fā)揚光大，無論在縱度和深度均有所提高。與香港早年的住宅樓宇相比，以預制裝配建筑方法建造的房屋更加持久耐用，可讓我們的下一代繼續(xù)作為安居之所。

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