多層框架預(yù)制柱套筒灌漿施工技術(shù)

徐濤，唐孝運(yùn)，蘭國權(quán)，羅苑

（1重慶建工高新建材有限公司，重慶401122；2重慶建工第三建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶401122）

0 引言

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成的，作為我國建筑工業(yè)化發(fā)展的重要方向，近年來獲得快速發(fā)展。和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相比，采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)不僅可以提高建筑質(zhì)量，節(jié)省資源、能源，減少碳排放，還可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工人員等，在未來城市建筑領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)在理論上是薄弱環(huán)節(jié)，而縱向受力鋼筋的連接又是預(yù)制構(gòu)件連接的關(guān)鍵點(diǎn)。上世紀(jì)60年代，余占疏（Alferd A．Yee）博士在美國發(fā)明了鋼筋套筒灌漿連接接頭，很好地解決了裝配式結(jié)構(gòu)中縱向鋼筋連接問題，可有效實(shí)現(xiàn)“裝配等同現(xiàn)澆”的設(shè)計(jì)要求[1]。近年來，隨著裝配式建筑的快速發(fā)展，我國也開始采用套筒灌漿接頭，但對(duì)套筒灌漿連接施工工藝的研究較少，使得現(xiàn)場(chǎng)連接質(zhì)量不易控制。本文依托實(shí)際工程項(xiàng)目，研究預(yù)制柱全灌漿套筒施工的原理、方法及施工注意事項(xiàng)等，可為同類型工程提供借鑒。

1 工程概況

北碚歇馬特勤消防站及支隊(duì)訓(xùn)練基地營房項(xiàng)目位于重慶市北碚區(qū)歇馬云康路附近，特勤消防站建筑面積8063.37m2，地上4層，房屋高度18.3m；結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，為多層裝配式整體式混凝土結(jié)構(gòu)，采用裝配式建造方式施工，裝配率約57%。預(yù)制構(gòu)件主要采用預(yù)制混凝土柱和蒸壓加氣混凝土條板（內(nèi)隔墻）。其中，少量預(yù)制柱截面為600mm×500mm（重量約2.3t），大部分預(yù)制柱截面為500mm×500mm，重量在2t以內(nèi)，預(yù)制柱采用套筒灌漿連接。

2 施工工藝原理

鋼筋套筒灌漿連接接頭由帶肋鋼筋、灌漿套筒和專用灌漿料組成。連接原理是通過中空型套筒將鋼筋從兩端開口插入套筒內(nèi)部，鋼筋不需要搭接或焊接，鋼筋與套筒之間填充高強(qiáng)無收縮灌漿料，其連接可視為一種鋼筋機(jī)械連接，套筒灌漿接頭依靠材料間的粘結(jié)來達(dá)到鋼筋錨固連接的作用。當(dāng)鋼筋受拉時(shí)，拉力通過鋼筋-灌漿料結(jié)合面的粘結(jié)作用傳遞給灌漿料，灌漿料再通過其與套筒內(nèi)壁結(jié)合面的粘結(jié)作用傳遞給套筒[2]。同時(shí)，套筒外混凝土和套筒可分別為灌漿料提供有效的側(cè)向約束力，有效增強(qiáng)材料結(jié)合面的粘結(jié)錨固作用，確保接頭的傳力能力[3]。圖1為全灌漿套筒示意圖。

圖1 全灌漿套筒示意圖

3 施工工藝流程及要點(diǎn)

3.1 工藝流程

預(yù)制混凝土柱施工工藝流程：現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件吊裝固定→工器具準(zhǔn)備→封堵接縫→拌制灌漿料→灌漿施工。

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 預(yù)制柱現(xiàn)場(chǎng)吊裝固定

預(yù)制柱吊裝前，首先要復(fù)核、修正樓面預(yù)留鋼筋的位置，為確保安裝能一次性就位，可采用定制定位鋼板復(fù)核鋼筋位置。預(yù)留鋼筋校核無誤后，鑿毛預(yù)制柱底接觸樓面，清理預(yù)制柱底與接觸樓面的浮灰、殘?jiān)?，然后設(shè)置墊塊調(diào)整底面標(biāo)高并為后期封倉提供操作空間。清理、校核工作完成后開始進(jìn)行吊裝，利用起重設(shè)備將預(yù)制柱吊運(yùn)至安裝面預(yù)留筋上方50～100mm處后，讓預(yù)留筋與所有套筒口對(duì)齊，然后再緩緩下降預(yù)制柱，安裝就位后采用斜向支撐臨時(shí)固定，然后對(duì)預(yù)制柱底標(biāo)高、垂直度進(jìn)行復(fù)核，并通過增加或減少底部墊片來微調(diào)底部標(biāo)高，調(diào)節(jié)斜向支撐長(zhǎng)度，對(duì)預(yù)制柱垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)（圖2）。

圖2 預(yù)制柱吊裝就位

3.2.2 灌漿工器具準(zhǔn)備

在開始灌漿施工前，需要準(zhǔn)備好灌漿所用的工器具，包括可調(diào)節(jié)壓力的電動(dòng)灌漿機(jī)、手動(dòng)灌漿機(jī)（用于少量的補(bǔ)漿工作）、精度0.01kg的電子秤（用于灌漿料及水的稱量）、帶刻度量杯、篩網(wǎng)、手持式砂漿攪拌器、堵孔塞、L形透明導(dǎo)管（插入出漿孔，通過灌漿料的回流情況判斷套筒灌漿是否飽滿）、溫度計(jì)、抹刀、高壓水槍（當(dāng)灌漿有問題時(shí)用于清洗套筒）等。

3.2.3 封堵接縫

在開始灌漿施工前，需要對(duì)預(yù)制柱底部四周封堵施工，施工時(shí)為保證接縫外側(cè)的密封性，需要使用專業(yè)的座漿材料，封堵時(shí)宜形成R角[4]，可增加與樓地面的摩擦力，保證其表面的平整和光滑，保證接縫處封堵的密實(shí)性和牢固性，避免出現(xiàn)因灌漿壓力較大封堵材料整體擠出的情況。

采用鋼筋等作為封堵料內(nèi)襯封堵模具，塞入預(yù)制柱與地面的水平縫中，一般情況下內(nèi)襯材料外緣與預(yù)制柱外緣的距離約為20mm，做好內(nèi)襯后，將拌制好的封堵料填塞入接縫內(nèi)，保證接縫填塞密實(shí)后抽出內(nèi)襯。封堵工作完成后，需要靜置12～24h，以保證封堵材料強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

3.2.4 拌制灌漿料

灌漿料是鋼筋和套筒間的重要連接介質(zhì)，灌漿料性能的優(yōu)劣直接影響構(gòu)件的使用性能，是影響連接接頭性能的關(guān)鍵因素。所以要嚴(yán)格按照要求拌制灌漿料，灌漿料成品要求如表1、表2、表3所示。

表1 灌漿料抗壓強(qiáng)度要求

表2 灌漿料豎向膨脹率要求

表3 灌漿料拌合物的工作性能要求

灌漿料拌合物應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行拌制，拌制過程中要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）拌制要求

應(yīng)精確稱量灌漿料拌制加水量，攪拌完成后不得再次加水；應(yīng)采用電動(dòng)設(shè)備將灌漿料拌合物攪拌充分、均勻，并且為防止灌漿料中殘留氣泡，攪拌均勻后宜靜置2min后使用；當(dāng)施工環(huán)境溫度過高（高于30℃）時(shí)，為避免灌漿料拌合物流動(dòng)度降低并加快凝結(jié)硬化，可采用降低水溫甚至加冰塊攪拌等措施降溫，以保證灌漿料拌合物流動(dòng)度。

（2）灌漿料檢測(cè)要求

在使用前要做好灌漿料拌合物流動(dòng)度測(cè)試，每個(gè)工作班組應(yīng)至少檢查1次灌漿料拌合物初始流動(dòng)度，且滿足表3的指標(biāo)要求。灌漿料拌合物初始流動(dòng)度檢查為施工過程控制指標(biāo)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)溫度條件下測(cè)量。

（3）灌漿料使用要求

灌漿料拌合物的流動(dòng)度指標(biāo)會(huì)隨時(shí)間逐漸下降，為保證灌漿施工，灌漿料宜在加水后30min內(nèi)用完，灌漿料拌合物不得再次添加灌漿料或水后混合使用，超過規(guī)定時(shí)間及使用剩余的灌漿料拌合物嚴(yán)禁再次使用。

3.2.5 灌漿施工

灌漿料拌制完成后需要及時(shí)進(jìn)行灌漿施工，由于目前灌漿完成后的密實(shí)度檢測(cè)手段還不成熟，必須加強(qiáng)對(duì)灌漿過程的管控，以保證灌漿質(zhì)量。灌漿過程中要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）壓力灌漿

灌漿全過程不宜壓力過大，灌漿壓力宜根據(jù)灌漿面積及套筒數(shù)量來調(diào)整，在保證灌漿速度的同時(shí)，要避免灌漿壓力過大造成套筒灌漿不密實(shí)。

（2）封堵出漿口

基層面和預(yù)制柱構(gòu)件下端之間有連通腔，灌漿孔的標(biāo)高位置較低，一般情況下會(huì)首先從下部的灌漿孔出漿。在封堵灌漿孔時(shí)，首先對(duì)出漿的灌漿孔進(jìn)行封堵，當(dāng)上部出漿孔出漿時(shí)，再對(duì)出漿孔進(jìn)行封堵。若一點(diǎn)灌漿遇到問題而需要改變灌漿點(diǎn)時(shí)，已封堵的灌漿孔和出漿孔需要重新打開，待改變灌漿點(diǎn)、灌漿料再次流出后進(jìn)行二次封堵。

（3）灌漿充盈度檢查

灌漿施工前，宜在出漿孔設(shè)置L形透明導(dǎo)管，完成灌漿后需要靜置觀察L形透明導(dǎo)管里的漿液是否出現(xiàn)明顯下降，若有明顯下降不滿足要求時(shí)，需要向不符合要求的孔補(bǔ)灌，當(dāng)在灌漿料加水拌和30min以內(nèi)時(shí)，應(yīng)首選在灌漿孔補(bǔ)灌；當(dāng)灌漿料拌合物已無法流動(dòng)時(shí)，可從出漿孔進(jìn)行補(bǔ)灌，并采用手動(dòng)設(shè)備結(jié)合比出漿孔小的細(xì)管壓力灌漿以保證排氣，完成后封堵補(bǔ)灌的出漿孔。

灌漿施工完成后，要注意對(duì)預(yù)制柱的保護(hù)，并且要保證灌漿后12h內(nèi)不得使預(yù)制柱受到擾動(dòng)。

3.3 質(zhì)量控制

（1）應(yīng)由專業(yè)人員嚴(yán)格按照要求及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行套筒灌漿施工作業(yè)。

（2）灌漿施工完成后的灌漿質(zhì)量檢測(cè)手段目前還不成熟，需要加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制，以保證施工質(zhì)量。在灌漿施工時(shí)，宜旁站質(zhì)量監(jiān)督員，并記錄灌漿料拌合物流動(dòng)度，接頭灌漿孔、出漿孔出漿及封堵情況，確保作業(yè)無誤、記錄真實(shí)可信，并保留視頻資料。

（3）做好各種檢驗(yàn)及驗(yàn)收工作

①灌漿套筒進(jìn)廠（場(chǎng)）時(shí)，應(yīng)抽取灌漿套筒檢驗(yàn)外觀質(zhì)量、標(biāo)識(shí)和尺寸偏差，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及表4的要求。

表4 灌漿套筒灌漿段最小內(nèi)徑尺寸要求

②灌漿料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)灌漿料拌合物30min流動(dòng)度、泌水率及3d抗壓強(qiáng)度、28d抗壓強(qiáng)度、3h豎向膨脹率、24h與3h豎向膨脹率差值進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表1、表2、表3的要求[5]。

4 施工注意事項(xiàng)

4.1 預(yù)留鋼筋定位

混凝土柱縱向鋼筋數(shù)量較多，預(yù)制柱精準(zhǔn)安裝就位是施工的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，若預(yù)留鋼筋定位誤差較大后期很難糾正，所以在現(xiàn)場(chǎng)施工階段就需要保證柱子鋼筋定位有足夠的精度。與套筒連接的鋼筋伸出樓地面部分較短，位置調(diào)整難度較大，施工階段建議使用定位鋼板精準(zhǔn)定位伸出樓面的柱鋼筋的位置，定位鋼板上的孔洞大小和位置按照預(yù)制柱套筒尺寸及位置設(shè)置，如圖3所示。

圖3 鋼筋定位鋼板

4.2 施工環(huán)境溫度

灌漿料拌合物是快硬型材料，在加水拌制后30min內(nèi)要使用完畢，拌合物對(duì)施工環(huán)境溫度較為敏感，溫度過高或過低均需要采取措施保證灌漿料拌合物質(zhì)量。

冬季施工時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃，不得進(jìn)行灌漿施工作業(yè)；當(dāng)環(huán)境溫度高于5℃時(shí)，灌漿施工可正常進(jìn)行，但需要密切關(guān)注溫度變化，在灌漿完成的24h內(nèi)，要保證灌漿部位溫度不低于5℃，否則需要采取保溫措施；當(dāng)環(huán)境溫度在0℃～5℃范圍時(shí)，宜采用溫水?dāng)嚢韫酀{料，水溫宜在22℃～28℃之間，灌漿料拌合物灌漿并封堵完成后，可在上部出漿孔向上延伸300mm范圍內(nèi)對(duì)套筒灌漿進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間持續(xù)24h。

夏季時(shí)，灌漿施工宜選擇上午或晚上氣溫較低的時(shí)段。當(dāng)溫度高于30℃時(shí)，宜采用冷水?dāng)嚢?，以降低灌漿料拌合物溫度，可在水中添加冰塊降低水溫，但在對(duì)灌漿料加水前，需對(duì)冰塊進(jìn)行過濾，攪拌水溫度不宜過低，8℃～15℃為宜。

4.3 套筒出漿口漿體回流

套筒出漿口漿體回流是套筒灌漿施工過程中比較容易出現(xiàn)的問題。連通腔灌漿結(jié)束前，若灌漿設(shè)備拔出前持壓不足，漿體未填充各類微小縫隙，則灌漿結(jié)束后漿體繼續(xù)流動(dòng)填充縫隙，將導(dǎo)致出漿口漿體回流；連通腔灌漿結(jié)束后，灌漿設(shè)備從灌漿口拔出，若封堵灌漿口不及時(shí)致漏漿較多，也會(huì)導(dǎo)致套筒內(nèi)漿體回流，這種情況下連通腔位置的套筒回流最嚴(yán)重；若連通腔封堵不嚴(yán)密，容易出現(xiàn)連通腔漏漿，導(dǎo)致套筒內(nèi)漿體回流。

漿體回流均是灌漿施工過程中操作不到位造成的，需要把控工藝細(xì)節(jié)。連通腔灌漿結(jié)束前，當(dāng)其他所有套筒都已經(jīng)出漿并封堵后至少再持壓15s，確保漿體填充各類微小縫隙；選用灌漿設(shè)備時(shí)，若有條件可采用調(diào)壓灌漿設(shè)備，先進(jìn)行高壓灌漿，再低壓持壓一定時(shí)間，或采用具有可調(diào)流量、自動(dòng)保壓、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量與壓力等功能的新型智能灌漿設(shè)備；灌漿設(shè)備拔出時(shí)，灌漿人員和封堵人員應(yīng)密切配合，努力做到在灌漿設(shè)備拔出的同時(shí)進(jìn)行封堵，盡量減少灌漿口漏漿；應(yīng)采用專用封堵材料進(jìn)行連通腔封堵，嚴(yán)禁使用普通砂漿進(jìn)行封堵，并確保封堵材料養(yǎng)護(hù)到合適齡期后再進(jìn)行灌漿。

5 結(jié)語

該項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工三個(gè)維度優(yōu)化預(yù)制柱的應(yīng)用實(shí)施，特別是在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中應(yīng)用鋼筋定位鋼板、L形導(dǎo)管等輔助設(shè)施，確保了現(xiàn)場(chǎng)安裝的精度，較好地控制了套筒灌漿的密實(shí)度，解決了施工過程中的難題，項(xiàng)目實(shí)施效果較好。在套筒灌漿施工過程中，需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求拌制灌漿料。同時(shí)要嚴(yán)格控制灌漿時(shí)的壓力，觀察出漿孔處漿液回流情況并及時(shí)處理，確保套筒灌漿飽滿度。

隨著建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展以及對(duì)裝配式建筑要求的不斷提高，豎向預(yù)制混凝土構(gòu)件在裝配式建筑中的應(yīng)用也會(huì)越來越多，套筒灌漿連接技術(shù)也將廣泛應(yīng)用。本文基于重慶市北碚歇馬特勤消防站及支隊(duì)訓(xùn)練基地營房項(xiàng)目，歸納總結(jié)了預(yù)制混凝土柱全灌漿套筒施工工藝原理，詳細(xì)介紹了預(yù)制柱的施工要點(diǎn)、難點(diǎn)及質(zhì)量控制要點(diǎn)，總結(jié)了施工過程中出現(xiàn)的問題并提出解決方法，為同類工程提供參考。