裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量管控措施研究

文／張萬龍 北京北投生態(tài)環(huán)境有限公司 北京 101100

引言：

2016年國(guó)務(wù)院聯(lián)合其他部門相繼圍繞著城市規(guī)劃和“十三五”規(guī)劃下發(fā)了兩項(xiàng)重要的文件，即《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，這兩項(xiàng)文件中明確提及，未來中國(guó)需要加快“裝配式建筑”的發(fā)展速度，立志于讓裝配式結(jié)構(gòu)在十年內(nèi)的使用率和普及率達(dá)到30%左右[1]。作為推動(dòng)裝配式建筑的核心施工技術(shù)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在施工環(huán)節(jié)所運(yùn)用到的套筒灌漿連接技術(shù)為整個(gè)裝配式建筑行業(yè)發(fā)展做出的貢獻(xiàn)不容小覷。經(jīng)大量實(shí)踐證明，這種技術(shù)不僅實(shí)用性強(qiáng)，而且可靠性非常高，但是也不可避免的存在一些缺陷，譬如，對(duì)定位的精準(zhǔn)度要求較高，灌漿難度非常大等?；诖耍瑸榱俗龅綋P(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮出該技術(shù)的最大作用，本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量管控措施進(jìn)行了研究，從而為該領(lǐng)域提供一定參考。

1.工程概況

北京城市副中心職工周轉(zhuǎn)房項(xiàng)目B3 標(biāo)段位于北京市通州區(qū)東部，宋梁路東側(cè)，南臨北運(yùn)河新堤路，具體位置北臨黎辛莊街（規(guī)劃路，紅線寬度40 米），西臨潞城留莊路（規(guī)劃路，紅線寬度35 米），南臨望河街（紅線寬度25 米）。

本工程為裝配整體式住宅類工程,由13 棟住宅樓（B3-1、B3-3、B3-5、B4-3、B3-2、B4-2、B3-4、B4-1、B4-4、B4-5、B4-6、B5-1、B5-2）、2 棟變電所（B3-6#、B4-9#）、2 配套設(shè)備（B4-7#、B4-8#）、B4-10#密閉式垃圾站及B-3#地下車庫組成，總建筑面積為151100m2（其中：地上建筑面積約8.9m2，地下建筑面積約6.5 萬m2）。

2.主要施工方法及措施

2.1 施工流程

本工程為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，預(yù)制墻體采用灌漿套筒連接，為保證冬季施工期間施工質(zhì)量，采取灌漿作業(yè)區(qū)全封閉，灌漿區(qū)采用纖維保溫氈保溫，在低溫灌漿料強(qiáng)度未達(dá)到35MPa，或者套筒內(nèi)灌漿料溫度低于-5℃時(shí)，立即對(duì)灌漿作業(yè)區(qū)采用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱并保溫。

2.1.1 施工流程

施工準(zhǔn)備—放置測(cè)溫線（連通腔內(nèi)）—墻體吊裝—墻體現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)鋼筋、模板施工—墻體二次調(diào)整—頂板支撐體系施工—外墻部位的窗洞口、陽臺(tái)口封閉—頂板構(gòu)件吊裝—鋼筋、水電管線布設(shè)（含核心筒墻體）—頂板墻體砼澆筑—頂板保溫—坐漿砂漿封堵—灌漿區(qū)保溫—測(cè)溫（連通腔、前排套筒和后排套筒隨機(jī)各選取一點(diǎn)）—灌漿料施工—測(cè)溫（連通腔）—拆除窗洞口、陽臺(tái)口等封閉及保溫措施。

2.1.2 灌漿施工流程

施工準(zhǔn)備—坐漿砂漿勾縫—灌漿區(qū)保溫—灌漿漿體制作—測(cè)溫（連通腔、前排套筒和后排套筒隨機(jī)各選取一點(diǎn)）—套筒灌漿—自檢及工作面清理—測(cè)溫（連通腔）—拆除保溫。

2.2 配置

在灌漿料配置前，對(duì)漿料溫度進(jìn)行溫度試配，灌漿料入套筒的溫度≥10℃，根據(jù)灌漿料的溫度采用40±10℃的溫水拌合。

（1）嚴(yán)格按照規(guī)定溫度、配合比及拌合工藝拌制灌漿材料。目前使用灌漿材料的用水量為：干料質(zhì)量＊0.12=50kg＊0.12=6kg，即：2 袋灌漿料加入6kg 水。

（2）自加水開始計(jì)時(shí)，攪拌時(shí)間10 分鐘。

（3）漿體須靜置消泡后方可使用，靜置時(shí)間2 分鐘。

（4）漿體隨用隨攪拌，攪拌完成的漿體必須在30分鐘內(nèi)用完。

2.3 套筒灌漿

2.3.1 灌漿區(qū)域保溫

采用巖棉被密封門窗洞口，對(duì)灌漿區(qū)（包括灌漿套筒高度墻板區(qū)域）用熱風(fēng)機(jī)加保溫，補(bǔ)償熱量損失。

2.3.2 機(jī)械灌漿

采用可調(diào)機(jī)械壓力灌漿工藝，通過控制機(jī)械電機(jī)速度來控制灌漿過程漿體流速，控制依據(jù)為灌漿過程中本灌漿腔內(nèi)已經(jīng)封堵的灌漿孔或排漿孔的橡膠塞能耐住低壓灌漿壓力不脫落為宜，如果出現(xiàn)脫落則立即塞堵并調(diào)節(jié)壓力。

2.3.3 漏漿處理

若出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象則停止灌漿并處理漏漿部位。

2.3.4 灌漿孔封堵

經(jīng)保壓后可拔除灌漿管，封堵必須及時(shí)，避免灌漿腔內(nèi)經(jīng)過保壓的漿體溢出灌漿腔，造成灌漿不實(shí)。拔除灌漿管到封堵橡膠塞時(shí)間間隔不得超過1s。

2.3.5 灌漿養(yǎng)護(hù)

攪拌制漿完畢后，應(yīng)盡快進(jìn)行灌注施工。灌注完成后，漿體溫度應(yīng)高于-5℃，同條件養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度大于35MPa 可停止養(yǎng)護(hù)。

2.4 灌漿施工工藝(見表1）

表1 灌漿施工工藝

3.套筒灌漿連接質(zhì)量缺陷及其成因分析

3.1 施工過程套筒灌漿連接的質(zhì)量要求

目前，針對(duì)套筒灌漿連接技術(shù)現(xiàn)行的文件有兩種，一種為《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1-2014 文件；另一種為《鋼筋套簡(jiǎn)灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ355-2015 文件[2]，關(guān)于兩項(xiàng)文件提及的要求，詳情如下所述:

（1）灌漿操作開始之前，必須檢查鋼筋校正情況和套筒情況，同時(shí)對(duì)構(gòu)件標(biāo)高和垂直度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。

（2）如若連接鋼筋的方式采用水平連接，則灌漿操作需要利用獨(dú)立灌漿的方式進(jìn)行；面對(duì)豎向構(gòu)件一般常用的灌漿方式為連通腔灌漿[3]。另外，灌漿過程中需要注意灌漿壓力，灌漿法主要圍繞著單點(diǎn)灌漿法進(jìn)行。

（3）灌漿過程中，混凝土需要由灌漿口逐漸向出漿口進(jìn)行流動(dòng)，整個(gè)過程中壓力控制需保持在30 秒，并在推壓結(jié)束后及時(shí)將注漿口進(jìn)行封堵。如若出現(xiàn)漏漿，則需在第一時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)漿操作。

（4）灌漿料不能長(zhǎng)時(shí)間地暴露在空氣中，一般攪拌完成的灌漿料需及時(shí)用完，時(shí)間最多不能超出30min，當(dāng)灌漿料出現(xiàn)凝結(jié)后，不可進(jìn)行二次澆水?dāng)嚢琛?/p>

目前，現(xiàn)行的規(guī)范文件雖然對(duì)套筒灌漿工藝的前中后三個(gè)時(shí)期制定了標(biāo)準(zhǔn)，但是，實(shí)際中，依然有諸多工程施工未嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，從而影響到了構(gòu)件和工程結(jié)構(gòu)總體的性能。

3.2 漏漿、補(bǔ)漿引起的套筒灌漿連接質(zhì)量缺陷

一般情況下，無論是借助豎向套單點(diǎn)聯(lián)合壓漿工藝，還是借助豎向套筒獨(dú)立灌漿操作，如若灌漿口膠塞出現(xiàn)了老化或者是松動(dòng)等情況，則均有可能會(huì)引起漏漿現(xiàn)象發(fā)生，這種情況不能得到及時(shí)處理，必然會(huì)影響到整個(gè)灌漿的質(zhì)量[4]。

另外，獨(dú)立灌漿套筒在使用前如若未進(jìn)行檢查，很有可能會(huì)出現(xiàn)套筒內(nèi)部空氣未進(jìn)行有效排空，導(dǎo)致灌漿操作環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏漿或者是頂部空隙等情況發(fā)生；一般情況下，灌漿結(jié)束后，灌漿料流動(dòng)性會(huì)隨著時(shí)間推移逐漸減弱，并在30min 內(nèi)失去原有的流動(dòng)性，由此一來，補(bǔ)漿操作需控制在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)為宜。

3.3 鋼筋偏心、垂直度不足造成的套簡(jiǎn)灌漿連接缺陷

正常情況下，采取套筒灌漿連接工藝對(duì)裝配式混凝土建筑進(jìn)行施工時(shí)，需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)高和所處位置等進(jìn)行有效調(diào)整。如若忽略了調(diào)整步驟，則會(huì)影響到灌漿連接情況，嚴(yán)重的更會(huì)影響到灌漿最終的質(zhì)量和效果。

3.4 灌漿料收縮、注漿壓力下降和封堵不及時(shí)引起的套簡(jiǎn)灌漿缺陷

按照現(xiàn)行《鋼筋連接用套筒灌漿料》JG/T408-2019的要求，在豎向膨脹率上，灌漿料必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。實(shí)際實(shí)踐中，實(shí)施豎向套筒灌漿操作時(shí)，如若灌漿料擁有的膨脹率不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，則會(huì)讓出漿口頂部的灌漿料在凝固后出現(xiàn)空隙。關(guān)于灌漿料膨脹率有關(guān)的要求，詳情見下表2 所展示：

表2 關(guān)于灌漿料膨脹率有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求示意表

4.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)套筒灌漿質(zhì)量管控方法

4.1 灌漿前的管控

4.1.1 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)

在將鋼筋和套筒兩者進(jìn)行連接前，必須檢查套筒內(nèi)部是否有雜物，這樣做的目的是為了防止套筒灌漿施工時(shí)影響到灌漿質(zhì)量和灌漿與鋼筋兩者的連接度。一般在開展全灌漿套筒施工工藝時(shí)，需要在鋼筋頂部和套筒頂部?jī)烧呖障段恢冒惭b一個(gè)密封性較好的膠塞，防止灌漿環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏漿情況，并減少灌漿結(jié)束后套筒頂部發(fā)生空隙的現(xiàn)象。

4.1.2 預(yù)制構(gòu)件出廠與進(jìn)場(chǎng)

預(yù)制構(gòu)件作為裝配整體式混凝土建筑的重要材料，在出廠前需要開展透光檢查，查看預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部是否有異物以及細(xì)微漏洞，防止預(yù)制構(gòu)件在進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)后，因其自身結(jié)構(gòu)問題影響到后續(xù)的施工操作和施工質(zhì)量。

4.1.3 預(yù)制構(gòu)件吊裝就位

為了規(guī)避由灌漿連通腔影響到整個(gè)灌漿操作的進(jìn)度和質(zhì)量，在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行吊裝前，必須對(duì)其內(nèi)部的完整度和干凈程度進(jìn)行檢查，以此來達(dá)到減少灌漿堵塞等情況發(fā)生；另外，預(yù)制構(gòu)件在吊裝之前，需調(diào)整構(gòu)件底部標(biāo)高，并細(xì)致檢查連通腔接縫情況，為后續(xù)灌漿操作提供保障。關(guān)于連通腔接縫高度有關(guān)的情況，存在縫隙過高或過小情況；需根據(jù)封堵材料和套筒兩者間的距離，選擇封堵措施，由此確保封堵的嚴(yán)密性和密封性。

預(yù)制構(gòu)件吊裝操作完成后，便能進(jìn)行灌漿操作，但在此環(huán)節(jié)中，需借助專業(yè)的內(nèi)窺鏡對(duì)套筒內(nèi)部的情況進(jìn)行觀察，防止套筒內(nèi)部有異物影響灌漿質(zhì)量。當(dāng)檢查環(huán)節(jié)查出下段鋼筋并未出現(xiàn)在套筒內(nèi)部，此時(shí)，需借利用植筋處理的方式進(jìn)行有效處理；另外，檢查環(huán)節(jié)如若發(fā)現(xiàn)套筒內(nèi)有異物，且難以排出，則需利用吊裝機(jī)將預(yù)制構(gòu)件吊起，待異物排出后再行安裝。

4.2 灌漿過程中的管控措施

4.2.1 灌漿施工

正常情況下，針對(duì)連通腔進(jìn)行灌漿操作時(shí)，常用方式主要為“一點(diǎn)灌漿”。如若灌漿環(huán)節(jié)需要將灌漿點(diǎn)進(jìn)行改變，則需將原有的封堵膠塞進(jìn)行拔除后改變?cè)械墓酀{點(diǎn)，然后再行安裝封堵膠塞。究其根源主要在于，在不拔除封堵膠塞的情況下改變灌漿點(diǎn)，很有可能會(huì)引起灌漿不飽滿或者是灌漿孔隙等情況發(fā)生。另外，灌漿環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格把控灌漿的速度和灌漿壓力，以通過控制速度排出套筒內(nèi)部殘余空氣，減少灌漿操作完成后套筒頂端或者是中部出現(xiàn)嚴(yán)重的灌漿缺陷。另外，當(dāng)灌漿料從出漿口流出后，封堵時(shí)間需在流出后5s 進(jìn)行。而遇到不出漿情況時(shí)，需借助沖擊鉆來打通出漿口，待漿體流出后再行封堵。

灌漿操作開啟后，需對(duì)連通腔漏漿情況進(jìn)行檢查，尤其是線管和現(xiàn)澆結(jié)合等重要的部位。如若灌漿操作環(huán)節(jié)連通腔出現(xiàn)明顯的漏漿情況，則需及時(shí)停止灌漿，并找出漏漿原因，待漏漿位置得到封堵后，再行灌漿操作。另外，連通腔如若出現(xiàn)了爆漿失效情況時(shí)，那么，需將連通腔內(nèi)現(xiàn)有的灌漿料進(jìn)行清除，并清洗整個(gè)套筒，待套筒內(nèi)部干燥、干凈后，再實(shí)施灌漿操作；為了提高灌漿的飽滿度，實(shí)際施工中可以借助L 形彎管或者是其他工具來實(shí)現(xiàn)。

4.2.2 補(bǔ)灌施工

灌漿操作完成后必須對(duì)灌漿飽滿程度進(jìn)行及時(shí)檢查，如若發(fā)現(xiàn)飽滿度不符合施工要求，則要采取補(bǔ)灌施工方式來補(bǔ)充相應(yīng)的灌漿體。一般補(bǔ)灌施工正常情況下有以下兩種方式：第一，將水和灌漿料兩者進(jìn)行攪拌完成后，需在30min 內(nèi)通過原灌漿口將灌漿料注入其中；第二，灌漿料出現(xiàn)流動(dòng)性差時(shí)，可以借助注射補(bǔ)灌技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，詳情見下圖所示；以注射補(bǔ)灌為例，采取這種方式時(shí)，需注意讓注射器細(xì)管外徑和出漿孔內(nèi)徑保持在最低4mm 的標(biāo)準(zhǔn)，具體的操作方式為:（1）將灌漿料按照比例放置在注射器中；（2）在套筒內(nèi)插入注射器細(xì)管；（3）利用注射器內(nèi)安裝的活塞推動(dòng)來將灌漿料注入其中；（4）灌漿料出現(xiàn)外溢后須停止注射操作，并利用封堵膠塞及時(shí)將漿孔進(jìn)行封堵。另外，需要注意的是注射補(bǔ)灌環(huán)節(jié)必須符合《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ355-2015 的要求。

圖1 注射補(bǔ)灌

5.套筒灌漿檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

關(guān)于套筒灌漿質(zhì)量辨別，實(shí)際時(shí)間中常以灌漿料呈現(xiàn)出的質(zhì)量和飽滿程度為標(biāo)準(zhǔn)。一般檢驗(yàn)需從以下幾點(diǎn)來著手：

（1）針對(duì)灌漿連接接頭抗拉強(qiáng)度質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。進(jìn)行灌漿接頭抗拉強(qiáng)度的施工條件進(jìn)行模擬，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合施工實(shí)際。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)遵循《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》提出的要求。

（2）對(duì)于在建工程套筒灌漿事中檢測(cè)和質(zhì)量管控，建議采用預(yù)埋傳感器法；對(duì)于已完成工程套筒灌漿事后檢測(cè),建議采用鉆孔內(nèi)窺鏡法,必要時(shí)可用X 射線數(shù)字成像法或取樣法進(jìn)行補(bǔ)充校核[6]。

（3）檢測(cè)鋼筋所處位置，需對(duì)套筒定位情況進(jìn)行檢查。套筒和鋼筋兩者的定位直接影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)此，可采用鉆孔內(nèi)窺鏡法，對(duì)檢測(cè)灌漿飽滿度結(jié)果更加直觀。同時(shí)，檢測(cè)孔道還可補(bǔ)灌修復(fù)。這種方法的優(yōu)勢(shì)是無需預(yù)埋檢測(cè)元件，便能從檢測(cè)位置隨機(jī)抽樣，可以應(yīng)用到建成的裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)中，開展檢測(cè)工作。

（4）針對(duì)鋼筋套筒呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行合理檢驗(yàn)。與其他無損檢測(cè)手段比較,X 射線檢測(cè)可提供圖像化顯示效果且有較高精度，更適合于套簡(jiǎn)灌漿連接質(zhì)量的檢測(cè)。依據(jù)X 射線成像膠片各區(qū)域黑度值的變化,可確定套筒外壁、套簡(jiǎn)內(nèi)鋼筋、連接鋼筋接頭、灌漿硬化體的質(zhì)缺陷信息。

結(jié)語：

（1）為防止因預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部有異物造成灌漿堵塞情況出現(xiàn)，需在其出廠與進(jìn)場(chǎng)環(huán)節(jié)利用套簡(jiǎn)透光進(jìn)行檢查；同時(shí)，吊裝完成后，還需借助內(nèi)窺鏡對(duì)吊裝的預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部情況進(jìn)行檢查。（2）為了提升灌漿質(zhì)量，提高灌漿效率，需為灌漿操作制定嚴(yán)格的管控措施，并保證管控措施落實(shí)到實(shí)際行動(dòng)中，確保灌漿操作的有序進(jìn)展和順利開展。（3）將質(zhì)量管控措施融入到灌漿前中后三個(gè)階段中，利用這種措施來提升裝配式混凝土結(jié)構(gòu)總體的質(zhì)量和性能。（4）為了減少灌漿操作出現(xiàn)問題，提高灌漿施工質(zhì)量，在灌漿操作完成后，必須采取科學(xué)化和合理化的方式來對(duì)灌漿飽滿度進(jìn)行檢測(cè)。

綜上所述，在新時(shí)代背景下，各項(xiàng)新興技術(shù)逐漸誕生，將一些高效的、綠色的、環(huán)保的、準(zhǔn)確性高的技術(shù)融入到套管灌漿技術(shù)檢測(cè)中，一方面，能夠最大限度地為了套筒灌漿技術(shù)的發(fā)展保駕護(hù)航，另一方面，更能減少由套管灌漿技術(shù)引起的質(zhì)量問題，且還能為推動(dòng)整個(gè)套管灌漿技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用提供幫助。