預(yù)制剪力墻套筒灌漿施工現(xiàn)場檢測與質(zhì)量控制

湯 靜 范鶴濱 李 衡 葉文啟

1. 揚(yáng)州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇 揚(yáng)州 225007；2. 中天建設(shè)集團(tuán)有限公司 上海 201102

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)是一種符合工業(yè)化生產(chǎn)方式的結(jié)構(gòu)形式，采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配的操作流程，實(shí)現(xiàn)裝配式施工。同時裝配式結(jié)構(gòu)還可以有效提高材料在建筑節(jié)能和結(jié)構(gòu)性能方面的效率，減少建筑垃圾和對環(huán)境的不良影響。預(yù)制剪力墻構(gòu)件是裝配式結(jié)構(gòu)中的重要承重構(gòu)件，其核心技術(shù)在于其鋼筋套筒灌漿的連接方式是否安全可靠。

預(yù)制剪力墻套筒灌漿連接技術(shù)是通過套筒、灌漿料及鋼筋三者之間有效結(jié)合、協(xié)同工作，來保證整體結(jié)構(gòu)的承載性能[1-2]。其工作機(jī)理是基于灌漿套筒內(nèi)灌漿料有較高的抗壓強(qiáng)度，在受到灌漿套筒的約束下，在套筒內(nèi)部形成內(nèi)壓力，鋼筋在套筒內(nèi)部灌漿料的內(nèi)壓力作用下，灌漿料在帶肋鋼筋表面和套管內(nèi)側(cè)的凸凹槽之間形成摩擦力，依靠材料之間的黏結(jié)咬合作用連接鋼筋與套筒，以傳遞鋼筋軸向力，實(shí)現(xiàn)整體建筑結(jié)構(gòu)之間力的傳遞。但是目前預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)施工規(guī)范還不完善，施工人員及管理人員的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)缺乏，尤其是對鋼筋套筒灌漿施工的質(zhì)量無法保證，若出現(xiàn)灌漿套筒缺陷等問題，將嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)的安全。

本文基于南京某項(xiàng)目對灌漿套筒進(jìn)行實(shí)體破損檢測，分析灌漿套筒的施工缺陷，并主要從鋼筋錨固長度、鋼筋偏位和灌漿料的密實(shí)度等方面出發(fā)，提出灌漿套筒施工的控制要點(diǎn)。

1 工程概況

南京某項(xiàng)目位于南京市江寧區(qū)淳化街道，北至雁沖路，南至工業(yè)園五號路（規(guī)劃），東至萬科G67地塊，西為規(guī)劃道路。本工程規(guī)劃總用地面積32 246.3 m2，總建筑面積87 007.81 m2，采用PC剪力墻結(jié)構(gòu)形式。預(yù)制構(gòu)件種類有陽臺板、剪力墻、樓梯、隔墻和疊合板。其中，預(yù)制剪力墻豎向鋼筋的連接方式采用全灌漿套筒連接。

2 灌漿套筒連接破損實(shí)體檢測

為加強(qiáng)對灌漿套筒連接施工質(zhì)量的控制，確保灌漿套筒的施工質(zhì)量，本工程對灌漿完成后養(yǎng)護(hù)28 d的灌漿套筒進(jìn)行破損實(shí)體檢測。

2.1 檢測流程

首先隨機(jī)抽取已灌漿且齡期大于28 d的預(yù)制剪力墻3個樓層，每個樓層中選取3片預(yù)制剪力墻構(gòu)件，在每片剪力墻上抽取1個灌漿套筒，以3個灌漿套筒為1組送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋼筋錨固長度、鋼筋偏位、灌漿料密實(shí)度以及連接接頭的抗拉性能檢測。檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行，如果灌漿套筒各項(xiàng)指標(biāo)不符合該規(guī)定的技術(shù)要求，則該類墻體灌漿套筒連接不合格，需對該樓棟同層再次抽取3個套筒進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，復(fù)檢合格則該批套筒接頭連接為合格，反之則判定為不合格。不合格試件所代表的預(yù)制墻體需要進(jìn)行修補(bǔ)。

2.2 取樣

先確定取樣樓層并隨機(jī)選取3塊剪力墻構(gòu)件，所選構(gòu)件灌漿齡期均需大于28 d。根據(jù)出漿孔的位置和構(gòu)件詳圖標(biāo)記出灌漿套筒需要破損取樣的區(qū)域。以直徑20 mm的灌漿套筒為例，套筒長度為37 cm，套筒軸心往左右兩邊各10 cm，樓層現(xiàn)澆面往上54 cm，現(xiàn)澆面往下36 cm，實(shí)體取樣長度為70 cm，墻體厚度方向的打鑿以取出灌漿套筒為宜，具體位置參見鑿除部位鋼筋修復(fù)處理示意（圖1）。打鑿使灌漿套筒裸露出來后，切斷套筒連接鋼筋，取出灌漿套筒。

圖1 鑿除部位鋼筋修復(fù)處理示意

取樣后需對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，以減少取樣對結(jié)構(gòu)的損害。對于修復(fù)作如下規(guī)定：若實(shí)體取樣試件檢測合格，僅對取樣部分構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)；若實(shí)體取樣試件檢測不合格，則將不合格試件所代表構(gòu)件的下部距結(jié)構(gòu)板400 mm高度范圍通長鑿除后再行修復(fù)。

2.3 套筒灌漿檢測

預(yù)制剪力墻灌漿套筒連接的實(shí)體檢測，主要有2個內(nèi)容：一個是將試件豎向剖切后檢查鋼筋的錨固長度、鋼筋偏位、灌漿料的密實(shí)度，該項(xiàng)檢測內(nèi)容依靠肉眼觀察和鋼尺量距；另一個是灌漿套筒的抗拉性能試驗(yàn)，需要借助相應(yīng)的軸力測量設(shè)備。將其中一組灌漿套筒試件進(jìn)行剖切觀測試驗(yàn)，試件沿中軸線剖切，剖面如圖2所示。

鋼筋的錨固長度可以通過鋼尺測量，錨固長度對灌漿套筒連接效果相關(guān)性很大，因此錨固長度應(yīng)滿足規(guī)范要求。預(yù)制剪力墻在進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)時，根據(jù)灌漿套筒的技術(shù)參數(shù)確定鋼筋伸入灌漿套筒的長度，而由于工廠制作和現(xiàn)場施工的誤差，上下兩頭的鋼筋錨固長度一般均存在偏差，通常情況是達(dá)不到灌漿套筒技術(shù)參數(shù)規(guī)定的長度的。檢測時則根據(jù)規(guī)范要求，錨固長度不得小于8d（d為錨固鋼筋直徑，下同），未達(dá)到者即為不合格。

圖2 鋼筋偏位和鋼筋錨固長度測量

檢查剖切鋼筋套筒內(nèi)，套筒底部預(yù)留插入鋼筋的位置，其位置直接影響到灌漿的效果，因此定位鋼筋不宜偏位。在實(shí)際工程的鋼筋定位和套筒裝配過程中，都有可能出現(xiàn)定位鋼筋的偏位，偏位的定位鋼筋如果緊貼灌漿口和出漿口側(cè)的套筒內(nèi)壁，則將阻礙灌漿的密實(shí)度，導(dǎo)致出現(xiàn)端部或者中部的灌漿缺陷。

觀察套筒內(nèi)灌漿料有無空洞、孔洞、夾渣和疏松等缺陷，以無肉眼觀察到孔洞為佳。一般而言，由于施工工藝的原因，在灌漿套筒出漿孔附近會存在一定長度的空洞，采用穩(wěn)壓裝置可減少該缺陷，但仍難以避免。灌漿料內(nèi)部孔隙越小則表明灌漿質(zhì)量越好，灌漿套筒的連接效果也就越好。因此，如果在非上述區(qū)域發(fā)現(xiàn)較大空洞或較大面積疏松，則視為不合格。

2.4 抗拉性能試驗(yàn)

可選用F095微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行灌漿套筒試件的單軸極限抗拉能力試驗(yàn)。將樣品兩頭鋼筋清理干凈，固定在試驗(yàn)機(jī)上均勻受拉，受力簡圖如圖3所示。

圖3 灌漿套筒抗拉性能試驗(yàn)受力簡圖

為保證受力均勻，設(shè)置萬能試驗(yàn)機(jī)的加載速度為2 kN/min。檢查樣品合格的標(biāo)準(zhǔn)為：試件抗拉荷載實(shí)測值為鋼筋承載力標(biāo)準(zhǔn)值1.15倍時，不發(fā)生斷于接頭或連接鋼筋與灌漿套筒拉脫等情況。項(xiàng)目采用HRB 400鋼筋，故合格標(biāo)準(zhǔn)為在460 MPa的拉力作用下不發(fā)生拉斷或拉脫現(xiàn)象。

此外，考慮到鋼筋可靠連接的重要性，為防止采用套筒灌漿連接的混凝土構(gòu)件發(fā)生不利破壞，灌漿套筒抗拉性能試驗(yàn)應(yīng)滿足斷于接頭外鋼筋的要求，即不允許發(fā)生斷于套筒內(nèi)部或連接鋼筋與灌漿套筒拉脫的現(xiàn)象。如果鋼筋拉脫或在套筒內(nèi)發(fā)生斷裂，則意味著灌漿套筒的受拉承載力低于外部連接鋼筋強(qiáng)度，灌漿套筒的強(qiáng)度不符合要求，在這種情況下，一旦發(fā)生地震或強(qiáng)臺風(fēng)，預(yù)制墻體就有可能被拔起而墻身卻仍完整。

2.5 實(shí)體檢測綜合分析

灌漿套筒的實(shí)體檢測分為2個方面分別進(jìn)行，灌漿套筒連接合格的必要條件是2種試驗(yàn)的結(jié)果都符合規(guī)范要求。本項(xiàng)目鋼筋錨固長度超過160 mm，滿足鋼筋錨固要求。有2個灌漿套筒內(nèi)存在鋼筋偏位，造成灌漿料不密實(shí)。有1個灌漿套筒在1.15倍標(biāo)準(zhǔn)值拉力下發(fā)生破壞行為，破壞后發(fā)現(xiàn)鋼筋偏位、灌漿密實(shí)度差。因此，預(yù)制剪力墻套筒灌漿施工的好壞大部分取決于鋼筋是否偏位、灌漿料是否密實(shí)。

2.6 取樣處修復(fù)

圖4為鑿除部位鋼筋修復(fù)處理現(xiàn)場?？v筋和水平鋼筋均采用焊接方法重新連接，并采用高于原設(shè)計(jì)等級一級的混凝土進(jìn)行澆筑。

圖4 鋼筋修復(fù)前后對比

鑿除部位鋼筋修復(fù)處理的具體操作流程如下：

1）剛?cè)油旯酀{套筒部位如圖4（a）所示。將套筒切斷后的鋼筋進(jìn)行調(diào)直，包括原套筒部位的上下端連接鋼筋、墻體水平鋼筋、板面鋼筋。

2）制作焊接用的短幫條，短幫條與鋼筋搭接長度不小于6d。

3）測量結(jié)構(gòu)甩出鋼筋是否滿足搭接要求，若不滿足要求，則使用沖擊鉆或錘子、鏨子等進(jìn)行擴(kuò)大，保證搭接長度，焊接之前對粘連的破損混凝土進(jìn)行清除。

4）使用E5003焊條將制作好的短幫條與鋼筋進(jìn)行焊接，短幫條與每側(cè)鋼筋的焊縫長度不小于6d，焊縫厚度不小于0.3d，焊縫寬度不小于0.8d。焊縫應(yīng)飽滿。

5）使用同圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的型號規(guī)格鋼筋制作補(bǔ)強(qiáng)部位箍筋，對焊接部位增加箍筋補(bǔ)強(qiáng)，箍筋間距不大于80 mm。

6）鋼筋修復(fù)完成后的情況如圖4（b）所示。隨后清理取樣部位，再對該部位立模，模板采用簸箕口形式，從墻側(cè)向鑿除部位澆筑混凝土，混凝土高于原設(shè)計(jì)等級一級并添加微量膨脹劑，墻側(cè)混凝土澆筑高度高于鑿除頂面100 mm。混凝土初凝后，鑿除墻側(cè)凸出部分混凝土。

3 預(yù)制剪力墻灌漿套筒連接質(zhì)量控制措施

3.1 原材料控制

灌漿料進(jìn)場后必須對灌漿料拌和物30 min流動度、泌水率、抗壓強(qiáng)度、豎向膨脹率等性能進(jìn)行檢測，檢測合格后，方可在工程中使用。灌漿料存儲時應(yīng)保持通風(fēng)干燥，避免陽光直射。預(yù)制剪力墻構(gòu)件在安裝前，應(yīng)確保注漿孔、排漿孔通暢、無雜物，套管內(nèi)部光亮。

3.2 鋼筋錨固長度和鋼筋定位控制

預(yù)制剪力墻連接鋼筋伸出長度必須按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行下料，其長度可略大于設(shè)計(jì)值，保證連接插筋的高度。在連接鋼筋操作時，必須遵守“寧高勿矮”的原則。

在預(yù)制剪力墻安裝之前，必須用鋼尺測量連接鋼筋的高度，保證錨固長度。連接鋼筋的定位必須采用定位鋼板，以確保連接鋼筋相對位置與預(yù)制剪力墻套筒相對應(yīng)、不偏位。

3.3 灌漿作業(yè)質(zhì)量控制

1）灌漿之前，檢查預(yù)制構(gòu)件內(nèi)連接套筒灌漿腔、灌漿孔和排漿孔道中有無異物存在，并提前濕潤灌漿孔道。

2）保證灌漿作業(yè)人員的技術(shù)水平，必須帶證上崗，提前進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和試驗(yàn)。

3）灌漿作業(yè)要連續(xù)，灌漿料須在30 min內(nèi)使用完。灌漿料從灌漿口、排漿口流出時，要及時用專業(yè)堵頭塞緊。

4）檢查套筒出漿口灌漿料的充盈度，對出漿口灌漿料不飽滿的進(jìn)行及時補(bǔ)灌。補(bǔ)灌應(yīng)采取手動設(shè)備壓力灌漿，并采用比出漿口小的細(xì)管緩慢補(bǔ)漿以保證排氣。

4 結(jié)語

預(yù)制剪力墻灌漿套筒連接的實(shí)體檢測對于現(xiàn)場預(yù)制剪力墻的安裝以及灌漿操作都具有很重要的指導(dǎo)意義。直觀觀測灌漿套筒剖切面，便于發(fā)現(xiàn)灌漿操作可能產(chǎn)生的通病，從而能夠及時采取措施改正。例如出漿口出現(xiàn)的空洞，若沒有進(jìn)行實(shí)體檢測，則難以意識到當(dāng)前采用的穩(wěn)壓裝置可以減小空洞的長度。而抗拉性能試驗(yàn)則可以十分客觀地體現(xiàn)墻體間的豎向連接強(qiáng)度。

對于預(yù)制剪力墻，鋼筋套筒灌漿連接是最重要的，其質(zhì)量應(yīng)以事前控制和過程控制為主。同時，鋼筋的錨固長度、鋼筋偏位和灌漿料的密實(shí)度等必須滿足要求，對操作工人也必須提前進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)交底，從而達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。