香港公共房屋預製裝配建築方法的演進

來源：混凝土世界

編者按：亞洲混凝土學會建築工業化委員會主席陳振基教授於2011年受深圳市住房和建設局、亞洲混凝土學會的委託，主編了《國外工業化建築經驗文集》。這本文集作為內部資料，印刷數量較少，讀者範圍有限。經與陳振基教授商議，本刊將在「他山之石」欄目中連續刊登該文集中的有關文章，供大家學習借鑒國外工業化建築的經驗。

香港理工大學 麥耀榮

摘 要：預製裝配化是更清潔、更具成效和更安全的施工方法，能夠為可持續的房屋發展計劃帶來很大好處，其效益主要體現在節約建築物料、減少整體資源和能源的消耗、減少建築廢料產生、營造清潔和健康的施工環境，以及縮短整體施工時間。與傳統的設計和施工方法相比，以預製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）是香港首先倡導預製裝配建築方法的先驅。早於上世紀80年代初期，房委會已通過國際知名的承建商鼓勵業界採用預製構件和機械化施工技術。到80年代後期，房委會根據香港的環境，進一步推動本地主要承建商開發其本身的預製混凝土構件系統。其後，房委會相應制訂一系列的合約、採購和質量保證措施，納入建築合約條款，予以實施。同時，嶄新的技術措施亦相繼出台，發展出一套完整的住宅大廈預製構件施工系統。

本文就公共房屋（簡稱公屋）發展工程預製構件建築方法的演進，與讀者分享所得的經驗，以期整個建造業界從中受益，推動行業的可持續發展。

上世紀60年代中期，大量人口從內地移居香港，其中不少人只能聚居於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，香港工業迅速興起，市民開始擁有穩定的收入，對改善居住環境抱有較高的期望。另一方面，香港早年的建造業仍然相對落後，只能倚靠低技術和勞工密集的方式作業。當時建造的公屋大廈，只能應付一些功能性的需求，在耐用和可持續發展方面均乏善足陳（如圖1～圖2所示）。

一、早期公屋的可持續發展

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。當時業界採用混凝土，主要是因為中港兩地的石礦場均可開採大量的花崗石材，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，其建築工程質量有一些缺點：

（1）仍採用傳統的方式，在現場拼裝木模板進行建築工程。樓宇落成後的外觀，特別是保護鋼筋免受鏽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，須在狹窄的現場環境下進行，而且對工人的技術要求不高，這對混凝土內鋼筋的鏽蝕防護功能構成不利影響。

（3）至於部件連接位置（例如窗口）的滲水、樓面（例如天台、懸臂式走廊）的積水，以及水管接駁位（例如廚房和浴室外牆）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，以便重新發展。從可持續發展的角度看，其他建築物如橋樑等，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濟負擔，這種情況必須加以改善。

據表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引入機械化的建築方法。

房屋署是負責建造公屋的政府部門，一直致力於提升結構工程的質量和施工水平，於上世紀80年代中期強制在建築結構牆中採用大型鋼模板，並引入相關的機械化建築系統（如圖4所示）。

這不但是減低耗用木材的環保創舉，同時可確保結構部件的線位和規格準確無誤。脫模後的混凝土結構牆面層造工已大大有所改善，不再凹凸不平，而且改用鋼模板後，亦再沒有木材碎屑留在混凝土中。

上世紀90年代初期，房委會開創出另一項公屋建築工程的新舉措，率先採用預製外牆（主要是在生產工廠預先製造形狀複雜的混凝土外牆），無須在現場拼裝模板和澆灌混凝土，並在製造外牆時一併鑲嵌窗框，以防止窗框／外牆的接駁位出現漏水現象（如圖5所示）。

從可持續發展的角度來看，預製裝配式混凝土構件建築方法具有以下優點：

（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鏽蝕的第一道防線，而有關的建築方法可確保混凝土保護層的造工質量；

（3）鋼模板／鋼模更為堅固，可重複使用，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築技術，如隧道模板、提升和爬升模板、泵送混凝土建築方法、小型鋁模板、在預製構件工廠配合鋼模使用翻轉檯、建造樓板時使用大型台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籌能力有很高的要求，而且系統的建設費用也十分昂貴。考慮到我們的建屋預算不多，而且不必追求私人商業發展項目的建築速度，最終採用較中庸的方式，就是使用大型鋼模板配合預製構件的建築方法。

機械化和預製構件建築方法已屬房委會強制執行的政策，承建商不得自行使用傳統的建築方法。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，不再出現凸起的接駁痕迹。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，這在當時亦屬創舉。在預製構件方面，我們強制使用預製外牆板和樓梯，以大量減少窗邊滲水的情況發生，從而改善這類構件出現的施工質量問題。

預製外牆的設計過程經歷了若干階段的發展。最初階段，我們採用承建商的設計，在結構框架建成後才將預製外牆板整塊裝上，再在托架上用無收縮薄漿予以固定（即事後固定法）。然而，現場攪拌的無收縮薄漿質量成疑，高層大廈在受循環風影響搖擺時，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，取而代之的是將預製外牆整塊裝入相連的剪力牆模板，然後澆灌混凝土（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，房委會決定將預製外牆板設計改為採用標準設計方案，以節省承建商重複設計的時間和資源。這項安排亦在其他預製構件的設計中採用。

在推行預製構件建築方法初期，由於香港低價高、人工貴，很少有預製混凝土構件的工廠，許多預製程序須在現場進行。承建商須在現場划出特別的施工區，以便設置澆灌場地和操作用的龍門架。同時，香港一些原本生產預應力梁或混凝土管的預製工廠，均改用作建造公屋構件的預製工廠。另外，有些承建商提出採用蒸氣養護方法加快預製過程，以盡量節省在現場佔用的工作空間。

上述方法沿用數年後，由於上世紀90年代後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（即內地珠江一帶）預製的構件。初時，主要的承建商紛紛在該地區購置土地，開設預製工廠，並以陸路或水路進行跨境運輸。後來，因水路運輸必須在碼頭重複裝卸，陸路運輸遂成為主流。此外，雖然不少承建商致力開設預製工廠，但部分因管理不善而很快結業，最後僅有數家規模較大和高質量的工廠得以成功經營。

預製外牆板的設計面世後，有更多不同的建築構件隨之研發生產。這些預製構件形形色色，均為配合不同位置和組合的功能而製造（如圖6～圖14所示），詳情如下：

（1）半預製樓板

我們強制採用半預製樓板，原因如下：

1）半預製樓板的底面光滑，為木材模製所不能及。以往，我們曾規定承建商限制重複使用夾板的次數，但即使如此，樓板底面的質量仍然欠佳。

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

（2）預製樓梯和連繫梁

在現場建造樓梯，工人須在半封閉的空間工作，並可能要上落樓梯，構成造工質量和工人上落安全的問題。採用預製樓梯便可避免上述顧慮。此外，在高空建造連繫梁，須使用穩固的大型工作台，若採用預製梁，只須將其吊到所需位置安放，工程簡便得多。

（3）間隔牆

間隔牆分結構牆和非結構牆兩種。結構性的間隔牆以厚度為150mm或100mm的鋼筋混凝土牆建造，用作分隔各個單位的防火牆。非結構性的間隔牆則以空心或加氣混凝土牆板建造。

（4）立體預製浴室／廚房

這是一種箱形的構築物，預製後可安裝到各個單位。由於是立體設計，構件預裝多條入牆暗管和有關配件、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。大量的濕作業均可移往管理較佳的工廠進行。根據經驗，在樓宇的生命周期內，浴室和廚房範圍所需的維修保養較多。如以上造工能妥善提升質量，日後的維修會大大減少。

預製及單元組合式建築方法已為法國、英國、瑞典，以及其他多個歐洲國家普遍採用，但通常只用於建造平房或樓高約20層的中等高度建築物，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本身獨特的預製構件式建築技術。新加坡樓宇的高度在過去都不超過30層，以樑柱體系作為主流結構形式。反觀香港，其住宅大廈往往高於40層或以上，結構形式則以剪力牆為主。

因此，就香港情況而言，採用預製裝配構件建築方法建造高層大廈，需要特別考慮建造效益等多項因素：

（1）對稱式的大廈布局

大廈採用對稱式布局，使不同類型的建築構件可重複使用，方便塔式起重機迴旋吊運建材。

（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）均採用單元組合式設計，可統一各單位的建築和結構構件，有利於相關構件重複使用，提升建築效益。

（3）預製構件的重量

預製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，令建築成本大幅提升。而且，立體預製構件的擺放布局，亦須小心規劃，以確保在建築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

在建築高層大廈時，各類預製構件須與剪力牆和立柱等結構互相連接，因此各部分尺寸必須十分精確，裝配時只容許出現非常輕微的尺寸偏差，否則整個建造工程便會延誤。

我們採用預製裝配構件建築方法，主要考慮在遠離現場生產的預製構件質量得到保證。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，負責監督預製場的生產過程，並調派全職人員常駐。有關人員通常是內地的大學畢業生，受聘後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。

（3）我們就有關工廠實施「承建商表現評分制」，評核重點以產品的造工水平為主。有關工廠透過「承建商表現評分制」所得的評分，關係到聘用預製構件供應商的總承包商表現，因此會影響總承包商的投標資格。

（4）預製工廠在開設初期，須取得國際標準化組織的ISO 9001認證資格。而且，供應商在獲得批准生產預製構件之前，亦須進行投產試驗，以展示其生產技術水平。房委會近期更規定有關工廠須取得國際標準化組織的ISO14001認證資格。

預製裝配化是更清潔、更具成效和更安全的施工方法，能為可持續的房屋發展計劃帶來莫大好處，其效益主要體現在節約使用建築物料、減少整體資源和能源的消耗、減少建築廢料產生、營造清潔和健康的施工環境，以及縮短整體建築時間。此外，與傳統的設計和建築方法比較，預製構件建築方法能提高有關項目的生命周期成本效益。

房委會在預製構件建築方法上所取得的經驗，可以說碩果累累。香港的私營機構相繼仿效，由於私營發展商可以負擔較為昂貴的構件，他們更能將這種建築方法發揚光大，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，以預製裝配建築方法建造的房屋更加持久耐用，可讓我們的下一代繼續作為安居之所。

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