框剪結(jié)構(gòu)施工中剪力墻頂部混凝土混批后的檢測、加固措施研究

錢拓

（1.安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031；2.安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230031）

0 前言

高層框剪結(jié)構(gòu)是目前城鎮(zhèn)新建居民住宅中最常見的結(jié)構(gòu)體系，隨著商品房市場建設量的迅速擴大，高層框剪結(jié)構(gòu)住宅在施工中遇到的各種問題也層出不窮，而承重構(gòu)件的混凝土強度問題，則是施工中需要著重關注的重點問題。在造成混凝土強度不足的諸多因素中，由混凝土混批導致的承重構(gòu)件強度不足，在施工中雖不常見，但對單個構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)整體承載力的影響較大，需要建設過程中的各責任主體加以重視。

筆者以某在施工中部分剪力墻構(gòu)件出現(xiàn)頂部混凝土混批現(xiàn)象的高層框剪結(jié)構(gòu)住宅為案例，詳細闡述發(fā)現(xiàn)混凝土混批后的一系列檢測鑒定、加固設計、施工、檢驗等應對措施，以供有關單位后期借鑒、參考。

1 設計概況

該工程為高層住宅樓，建筑高度約63.4m，結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)，建筑面積約8680.2m2；建筑層數(shù)：地下一層、地上二十一層；建筑結(jié)構(gòu)安全等級：二級；設計使用年限：50年；抗震設防烈度：六度。

混凝土設計強度等級：一～四層剪力墻：C45，五～七層剪力墻：C40，八～十層剪力墻：C35，十一～十三層剪力墻：C30，十四～屋頂剪力墻：C25。一層頂～十三層頂梁、板：C30，十四層頂～屋頂梁、板：C25。

經(jīng)統(tǒng)計，上述同一樓層墻、梁混凝土強度設計等級之間的差值分別為：一～四層墻-梁相差：3個等級；五～七層墻-梁相差：2個等級；八～十層墻-梁相差：1個等級；十一～屋面層墻、梁二者同級。上述1個等級即為5MPa。

2 工程背景

該工程于2019年10月開工，2020年3月主體結(jié)構(gòu)已施工至地上十三層。當?shù)亟ㄔO主管部門在日常工地巡檢中，針對同一樓層墻、梁混凝土強度設計等級相差大于等于兩個等級（10MPa）的，采用回彈法對同一片剪力墻的墻身、墻頭混凝土分別進行檢測，并將兩者的回彈強度進行對比。

經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，部分剪力墻構(gòu)件的墻身、墻頭混凝土實測抗壓強度存在明顯差異，墻身強度滿足設計強度等級要求，而墻頭強度明顯低于設計強度等級要求，反而接近頂部現(xiàn)澆梁、板的設計強度等級要求。據(jù)此，各責任主體均認為已建部分剪力墻構(gòu)件疑似存在梁-墻頂交接處混凝土混批現(xiàn)象，并由建設單位委托第三方質(zhì)檢部門對已建部分所有剪力墻構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度進行全數(shù)普查。

3 檢測鑒定

3.1 剪力墻構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度檢測鑒定

采用回彈法結(jié)合鉆芯修正對已建部分所有剪力墻構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度進行全數(shù)普查?；貜棔r每個剪力墻構(gòu)件上共布置10個回彈測區(qū)，其中5個測區(qū)布置在梁、墻交接附近位置處。鉆芯位置有針對性地選取在墻身、墻頭混凝土回彈強度明顯差異較大的構(gòu)件上，每個鉆芯構(gòu)件的頂部、中部各鉆取一個芯樣試件，每層鉆芯量不小于6個。

每個剪力墻構(gòu)件的混凝土強度均需根據(jù)該層芯樣強度值進行修正，并得出每個剪力墻構(gòu)件修正后的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度推定值。

經(jīng)統(tǒng)計、分析，部分剪力墻構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度低于設計強度等級要求，該類強度不足的構(gòu)件主要集中在一～十層，尤其是一～七層中（同一樓層墻、梁混凝土強度設計等級相差大于等于兩個等級），由于墻身、墻頭混凝土回彈、鉆芯強度明顯差異較大而導致的整個構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度推定值偏低的情況較為普遍，即已建部分剪力墻構(gòu)件確實存在梁-墻頂交接處混凝土混批現(xiàn)象。

3.2 混批原因分析

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666-2011），豎向構(gòu)件（如剪力墻、柱）與水平構(gòu)件（如梁、板）交接位置的混凝土節(jié)點施工做法：

①豎向構(gòu)件比水平構(gòu)件的混凝土強度高一個等級時，經(jīng)設計單位同意后，剪力墻、柱與梁、板的交界區(qū)域，可以按照低等級的混凝土澆筑；

②豎向構(gòu)件比水平構(gòu)件的混凝土強度高兩個等級時，應在低強度等級的構(gòu)件中采用分割措施，分隔位置的兩側(cè)采用相應強度等級的混凝土澆筑。在實際施工中，分隔措施應位于低強度等級構(gòu)件中，一般采用鋼板拉網(wǎng)或者鋼絲網(wǎng)片，該位置與高強度等級構(gòu)件邊緣的距離不小于500mm。節(jié)點區(qū)內(nèi)混凝土等級同高強度等級的混凝土。

根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果，結(jié)合調(diào)查相關施工質(zhì)控資料、詢問工程現(xiàn)場一線技術人員，了解具體的梁-墻頂交接處混凝土澆筑施工工藝后，分析得出了此次出現(xiàn)梁-墻頂交接處混凝土混批現(xiàn)象的具體原因：施工單位在針對一～十層梁-墻頂交接處混凝土澆筑施工時，尤其是一～七層墻、梁混凝土強度設計等級大于等于兩個等級時，未按照施工規(guī)范要求的施工工藝采取分隔措施，直接將梁、板混凝土澆筑進相鄰剪力墻墻頂部位，造成墻頂出現(xiàn)混凝土混批現(xiàn)象。

4 加固設計

在得到了每個剪力墻構(gòu)件修正后的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度推定值，發(fā)現(xiàn)部分構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度確實低于設計強度等級要求，存在混批現(xiàn)象后，建設單位遂委托有資質(zhì)的設計單位針對這一情況進行加固維修設計。

加固維修設計主要包括四個階段：①根據(jù)前期檢測鑒定實測結(jié)果，對每一個強度不滿足設計強度等級要求的剪力墻構(gòu)件進行結(jié)構(gòu)復核驗算，篩選出所有不滿足承載能力要求的構(gòu)件；②出具初步的加固維修方案；③針對初步方案組織專家論證，并根據(jù)專家意見完成最終方案定稿；④根據(jù)定稿方案出具相關施工圖紙。

根據(jù)上述施工圖紙，此次剪力墻構(gòu)件因混批導致的強度不足問題，最終采取的加固維修方式為結(jié)構(gòu)置換，即針對不滿足承載能力要求的剪力墻構(gòu)件進行置換。采取置換法主要是從加固施工的經(jīng)濟性、可操作性、施工工期，以及最終加固效果的可靠性等角度出發(fā)、考慮的，得到了各責任主體的一致認可。

根據(jù)混凝土強度檢測鑒定報告及加固施工圖紙，經(jīng)統(tǒng)計，該樓已建部分中一共有56個剪力墻構(gòu)件實測強度低于設計強度等級要求，經(jīng)結(jié)構(gòu)復核后不滿足承載能力要求，需要進行置換處理的構(gòu)件共有6片，均位于該樓一～七層。其余50個剪力墻構(gòu)件雖然實測強度低于設計強度等級要求，但仍能滿足承載能力要求，可不進行加固處理，后期僅能進行讓步驗收。

5 加固施工

根據(jù)加固施工圖紙，此次加固施工的主要內(nèi)容：將混凝土強度達不到設計強度等級要求且不滿足承載能力要求的剪力墻剔除，重新澆筑混凝土將原墻體進行置換。由于結(jié)構(gòu)整體未達到設計強度要求的剪力墻較多，墻體置換無成熟的施工工藝，不宜進行大面積施工。此次加固主要采用新增混凝土牛腿加鋼支撐卸載支撐體系先對需要置換的剪力墻進行卸載支撐，超出2m的墻體采用三批次分段置換法，小于2m（含2m）的墻體采用兩批次置換，確保整體結(jié)構(gòu)安全。

5.1 整體施工順序

根據(jù)設計要求，單一剪力墻鑿除、加強分次進行。例如超出2m的墻體采用三批次分段置換法時，為確保工程質(zhì)量，混凝土置換部位及時間相互錯開，由兩邊向中間、間隔進行置換，將單個剪力墻分成三段，先置換兩端混凝土，養(yǎng)護達到100%設計強度后，方可進行中間段混凝土置換。

置換作業(yè)應從低樓層～高樓層施工，相鄰樓層禁止同時施工，施工時應先卸載、支撐，然后拆除第一批次置換剪力墻，再拆除第二批次，達到設計強度后再拆除支撐。

5.2 施工作業(yè)流程

施工作業(yè)應按照以下工序進行（每道工序完成并經(jīng)驗收合格后方可進入下道工序施工）：人工備料→施工放線→布置監(jiān)測傳感器→搭設支撐→鋼筋探測、彈線→原混凝土鑿除、清理→鋼筋修復、綁扎→預埋線管修復→隱蔽驗收→模板支設→檢查驗收→混凝土澆筑→模板拆除→混凝土養(yǎng)護。

上述作業(yè)流程中大多數(shù)為常規(guī)施工操作，出于施工安全和加固質(zhì)量的考慮，仍有幾點需要著重關注，主要如下。

①支撐搭設：鑿除原剪力墻、梁板混凝土之前，對本層加固結(jié)構(gòu)相鄰樓板處及相鄰下一層設置滿堂腳手架支撐體系，相鄰的梁采用臨時鋼柱支撐體系，腳手架支撐要求足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。支撐頂部采用頂托和通長木枋回頂，下部增設墊木，以增大受力面積。

②原混凝土鑿除、清理：剪力墻鑿除、加強應分批次進行，為確保工程質(zhì)量，采用跳倉法將同一剪力墻混凝土置換位置及時間相互錯開，由兩邊向中間對稱、間隔進行置換。有序交叉、流水施工。第一批次混凝土置換完成，且混凝土達到100%設計強度后，方可進行下一批次施工。

③混凝土澆筑：現(xiàn)場實際澆筑的混凝土為高出原強度設計等級兩個等級的混凝土，澆筑時實際采用的是高位漏斗法澆筑，混凝土澆筑口設于置換層頂板上層墻體的兩側(cè)，人工將澆筑口處混凝土剔除，保留鋼筋；澆筑開始后，必須連續(xù)進行，不能間斷，并盡可能縮短澆注時間；混凝土的振搗采用錘敲法或靠梆振搗法，按施工規(guī)范要求進行振搗。

6 加固后的部分施工質(zhì)量檢驗

加固完成且新置換的混凝土達到齡期后，針對加固部位進行部分施工質(zhì)量檢驗。檢驗內(nèi)容主要包括新置換剪力墻構(gòu)件的混凝土抗壓強度檢測、外觀質(zhì)量缺陷檢測、新老混凝土交接部位密實性檢測等。若有條件，還可在現(xiàn)場對新置換剪力墻和周邊梁、板進行安全性檢驗，判斷在安全性檢驗荷載作用下受檢墻、梁、板構(gòu)件是否滿足安全性要求。

在本案例中，加固施工完畢后經(jīng)現(xiàn)場檢測，新置換剪力墻構(gòu)件的現(xiàn)齡期混凝土強度推定值達到設計強度等級要求，構(gòu)件表面未見疏松、孔洞、蜂窩、麻面等外觀質(zhì)量缺陷，新、老混凝土交接位置密實，未見明顯開裂、變形等異常。加固施工工程整體達到了加固設計的相關技術指標和要求，可予以驗收。至此，發(fā)現(xiàn)混凝土混批后的一系列檢測鑒定、加固設計、施工、檢驗等工作形成了完整的閉環(huán)。

7 結(jié)語

施工中出現(xiàn)混凝土混批現(xiàn)象，不僅會對工程工期、進度、費用造成巨大的人力、物力浪費，嚴重的還會對整體結(jié)構(gòu)安全造成不良影響。本文以施工中容易被忽視的梁-墻頂交接處混凝土混批為例，希望引起建設過程中各個責任主體的關注和重視，針對此類混凝土混批問題，應以加強現(xiàn)場施工管理，杜絕不規(guī)范施工為主。若工程后期施工過程中仍出現(xiàn)了混批問題，則希望本文能對各個責任主體的后續(xù)決策提供參考和幫助。