裝配式地下車站預(yù)制側(cè)墻型鋼溢漿套筒連接探索與應(yīng)用

【摘要】結(jié)合某市裝配疊合整體式地下車站足尺試拼裝施工項(xiàng)目，文章分析了新型型鋼溢漿套筒連接施工及精度控制重難點(diǎn)并提出了應(yīng)對措施。文中通過對裝配疊合整體式地下車站預(yù)制側(cè)墻新型型鋼溢漿套筒連接的重難點(diǎn)進(jìn)行分析，從灌漿料、座漿料流動性及時(shí)間控制、構(gòu)件安裝精度控制、臨時(shí)固定方式等多個方面提出質(zhì)量控制措施，再通過現(xiàn)場具體實(shí)施，完成實(shí)踐驗(yàn)證。針對首創(chuàng)型鋼溢漿套筒連接的新型節(jié)點(diǎn)，研究通過灌漿料、座漿料流動性及時(shí)間控制、座漿料層增設(shè)構(gòu)件調(diào)節(jié)墊片、可調(diào)節(jié)支撐桿等施工過程控制，實(shí)現(xiàn)型鋼溢漿套筒的高質(zhì)量連接，推動裝配式地下車站發(fā)展與落地。

【關(guān)鍵詞】型鋼溢漿套筒連接；灌漿料；座漿料；調(diào)節(jié)墊片；可調(diào)節(jié)支撐桿

【中圖分類號】TU758 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）11-0133-03

0 引言

近年來，裝配式結(jié)構(gòu)在我國建筑領(lǐng)域快速普及，在房建、地鐵車站等多個領(lǐng)域得到充分應(yīng)用，型鋼溢漿套筒連接作為一種新型構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)，通過采用灌漿料將構(gòu)件鋼立柱與車站底板進(jìn)行連接的方式，具有施工效率高、無濕節(jié)點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。本文為驗(yàn)證型鋼溢漿套筒連接在裝配式地鐵車站領(lǐng)域的實(shí)用性和可操作性，通過裝配式試拼裝足尺試驗(yàn)的方式對連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行工況模擬，探索型鋼溢漿套筒連接施工質(zhì)量控制要點(diǎn)并提出有效的控制措施。

1 工程概況

5號線某車站為裝配疊合整體式地下車站試點(diǎn)車站，車站外包長度為211.85 m，其中中部150 m標(biāo)段為裝配整體式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆段位于車站兩端。

裝配段每個結(jié)構(gòu)斷面由11個預(yù)制塊拼裝而成，其中預(yù)制塊A、預(yù)制塊B分別為位于車站側(cè)墻負(fù)二層、負(fù)一層，預(yù)制塊C為車站左右中板，預(yù)制塊E為左右頂板塊，D為車站立柱，F(xiàn)與G分別為預(yù)制頂/中縱梁，F(xiàn)、G兩側(cè)均設(shè)置牛腿，用于搭設(shè)頂板、中板[1]。車站斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中車站負(fù)二層預(yù)制側(cè)墻（構(gòu)件A）與底板、負(fù)一層側(cè)墻（構(gòu)件B）與負(fù)二層側(cè)墻采用新型型鋼溢漿套筒連接，通過C85高強(qiáng)度無收縮灌漿料將預(yù)制側(cè)墻底部鋼立柱與下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接固定，同時(shí)在現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制構(gòu)件的接觸面采用C40座漿料進(jìn)行連接固定，實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)的安裝。型鋼溢漿套筒連接方式見圖2。

2 施工質(zhì)量控制重難點(diǎn)

2.1 灌漿料初凝時(shí)間與構(gòu)件安裝匹配性

與常規(guī)灌漿套筒連接不同，型鋼溢漿套筒連接為先灌漿后插入的連接方式，且預(yù)制側(cè)墻具有重量大、吊裝難度大、精調(diào)難度高等特點(diǎn)，安裝完成時(shí)間受現(xiàn)場實(shí)際工況、工人水平影響較大。而灌漿料拌制完成后在45 min內(nèi)使用，且24 h內(nèi)灌漿結(jié)構(gòu)不得存在擾動，灌漿料使用與現(xiàn)場預(yù)制側(cè)墻安裝時(shí)間上的匹配性是型鋼溢漿套筒連接的難點(diǎn)之一。

2.2 預(yù)制側(cè)墻在座漿層上安裝精度

預(yù)制側(cè)墻底部混凝土與底板混凝土接觸面通過座漿料連接，但座漿料性質(zhì)如同砂漿，在凝固前不具備剛性，而設(shè)計(jì)要求預(yù)制側(cè)墻安裝位置允許偏差為±5 mm，預(yù)制側(cè)墻安裝高度允許偏差為0～5 mm。如何在座漿層上完成預(yù)制側(cè)墻精度調(diào)節(jié)是型鋼溢漿套筒連接的難點(diǎn)之一。

2.3 預(yù)制側(cè)墻連接完成后臨時(shí)固定

預(yù)制側(cè)墻底部混凝土與底板混凝土接觸面通過座漿料連接，底部型鋼與底板預(yù)埋型鋼套筒通過灌漿料連接，在灌漿完成后、灌漿料初凝前易受外界因素出現(xiàn)擾動，導(dǎo)致灌漿料密實(shí)度不足、內(nèi)部撕裂等缺陷，故灌漿料施工后預(yù)制側(cè)墻的臨時(shí)固定是型鋼溢漿套筒連接的重點(diǎn)。

3 施工質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 測定灌漿料凝固時(shí)間，做好安裝時(shí)間的匹配

在灌漿材料使用前，在現(xiàn)場對灌漿材料的流動性能進(jìn)行測試，并采用截錐圓模測量水泥基層的流動度。將填充水泥基材的圓錐體在玻璃板上緩慢抬起，等待水泥基材穩(wěn)定擴(kuò)散，測量水泥基漿料的最大擴(kuò)散直徑和垂直直徑。兩個直徑的平均值即為流量值。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測及廠家提供參考，無擾動周期為45 min，在45～60 min灌漿料會逐步反應(yīng)凝固，此周期內(nèi)不能移動預(yù)制構(gòu)件，否則會在灌漿料結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)撕扯裂縫等質(zhì)量缺陷，影響節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。故現(xiàn)場計(jì)劃在灌漿料拌制完成30 min內(nèi)完成預(yù)制構(gòu)件安裝、精調(diào)及固定，保證灌漿料凝固過程中預(yù)制側(cè)墻無擾動。預(yù)制側(cè)墻安裝及灌漿料拌制時(shí)間匹配主要控制如下。

1）預(yù)制側(cè)墻安裝過程周期存在不可控的現(xiàn)象，為明確灌漿料拌制時(shí)間，需先完成預(yù)制側(cè)墻安裝及精調(diào)，在預(yù)制側(cè)墻安裝完成后再將預(yù)制側(cè)墻二次起吊，向型鋼套筒內(nèi)注入灌漿料，進(jìn)行二次下放及精準(zhǔn)微調(diào)，在30 min內(nèi)完成預(yù)制側(cè)墻下放及微調(diào)，并采取臨時(shí)支撐桿進(jìn)行臨時(shí)固定。

2）明確灌漿料配比，現(xiàn)場拌制精準(zhǔn)把控，灌漿料及需添加的水全部采用稱取計(jì)量的方式進(jìn)行取用，保證拌制的灌漿料性能與試驗(yàn)一致，避免灌漿料出現(xiàn)提前凝固的現(xiàn)象。

3）提前做好施工籌劃，灌漿料拌制及構(gòu)件安裝分別設(shè)置作業(yè)人員，兩者平行作業(yè)，避免作業(yè)人員的作業(yè)內(nèi)容相互交叉，影響施工效率，導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件無法在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固定。

3.2 明確灌漿料、座漿料拌制工藝

3.2.1 灌漿料施工工藝

1）基層處理。用空壓機(jī)將型鋼套筒內(nèi)表面的粉塵、垃圾清掃干凈，不得有碎石、浮漿、浮灰、油污等，灌漿前先灑水使表面充分濕潤，灌漿時(shí)清理積水。

2）計(jì)量攪拌。根據(jù)設(shè)計(jì)的材料受力特點(diǎn)選用灌漿料，在施工現(xiàn)場采用自動攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌水采用生活用水，灌漿料水灰比配置為0.16：1，即4 kg水配合25 kg灌漿料進(jìn)行攪拌，現(xiàn)場拌制過程中先將水與一半灌漿料進(jìn)行攪拌拌制，待拌制完成后再加入另一半灌漿料，配比完成的灌漿料須進(jìn)行持續(xù)2 min的不間斷、高頻次攪拌。攪拌時(shí)宜采用定制灌漿料拌制設(shè)備，可對灌漿料全方面進(jìn)行攪拌，同時(shí)避免空氣灌入漿液中，影響漿液拌制質(zhì)量。

3）灌漿。漿料應(yīng)從型鋼套筒頂部灌入，直至液面到型鋼套筒的80%，以確保型鋼插入時(shí)灌漿料溢出，使灌漿充實(shí)。必要時(shí)可用竹板條等進(jìn)行拉動導(dǎo)流，不能從套筒周邊多部位同時(shí)進(jìn)行灌漿，防止形成窩空而產(chǎn)生空洞。

3.2.2 座漿料施工工藝

座漿料為灌漿料的封堵材料，以水泥為膠結(jié)材料，配以復(fù)合外加劑和高強(qiáng)骨料，現(xiàn)場加水?dāng)嚢韬蠹纯墒褂茫哂袩o收縮、高強(qiáng)、易施工等特性，適用于各種結(jié)構(gòu)墊板座漿[2-3]。

1）基面處理。座漿料施工前需對基面進(jìn)行處理，試拼裝座漿料適用范圍為底板小矮墻背土側(cè)20 cm寬“臺階”區(qū)域，在使用前對該區(qū)域進(jìn)行鑿毛處理，凹凸表面高差應(yīng)控制在2 cm以上。表面應(yīng)處理干凈，不應(yīng)有油污、浮灰和松動的混凝土等，座漿前1 h應(yīng)澆水濕潤基礎(chǔ)表面，座漿開始時(shí)應(yīng)清除表面積水。

2）座漿料拌制及安裝。漿料拌和采用人工或機(jī)械攪拌，必須均勻，當(dāng)攪拌好的漿料能捏成團(tuán)狀時(shí)即可使用。將攪拌好的座漿料注入已就位的模體內(nèi)，澆筑時(shí)應(yīng)分層搗固，每層厚度宜控制在50 mm左右，本工程座漿料高度為2 cm，可不采取分層搗固的方法。漿料表層形狀應(yīng)是中間高四周低的弧形，利于在放置墊板時(shí)排除空氣。

3.2.3 灌漿料、座漿料施工質(zhì)量保證措施

1）設(shè)計(jì)合理的灌漿料、座漿料與拌和水的施工配合比?，F(xiàn)場使用的拌和漿材料配合比通過室內(nèi)試驗(yàn)確定，除了滿足強(qiáng)度和耐久性的要求，還應(yīng)具有施工所需的和易性，使施工正常進(jìn)行，并達(dá)到設(shè)計(jì)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[4-5]。

2）嚴(yán)格按照驗(yàn)證配合比施工。拌制過程中嚴(yán)禁貪圖拌制便捷私自添加水，每次灌漿需向試驗(yàn)室提供樣品存樣，試驗(yàn)人員需將樣品進(jìn)行復(fù)檢，如果出現(xiàn)灌漿料與樣品不一致的情況，需及時(shí)上報(bào)，在保證質(zhì)量及安全的情況下更換配合比[6]。

3）加強(qiáng)灌漿料生產(chǎn)原材料的管控。灌漿料生產(chǎn)材料的變化會對灌漿的強(qiáng)度及質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響，因此，須定期派專人到灌漿料生產(chǎn)廠家進(jìn)行查驗(yàn)巡檢，保證同一批灌漿料采用同批次的水泥、沙子等原材料進(jìn)行生產(chǎn)。

4）灌漿材料強(qiáng)度按28 d強(qiáng)度確定。為簡便施工和保證質(zhì)量，一般采用7 d試塊，盡可能按齡期確定漿液材料的強(qiáng)度，明確其質(zhì)量。

3.3 預(yù)制側(cè)墻精度調(diào)節(jié)及臨時(shí)固定

工藝流程為基層處理→測量→預(yù)制墻體地面翻身→預(yù)制墻體起吊→下層鋼立柱對位→預(yù)制墻體就位→臨時(shí)固定裝置穩(wěn)定→預(yù)制墻體校正→預(yù)制墻上、下部灌漿料/座漿料連接→臨時(shí)固定。

1）基層處理。預(yù)制側(cè)墻安裝前需對型鋼套筒內(nèi)部、小矮墻頂部、構(gòu)件底部施工縫進(jìn)行清理，基面不得存在混凝土渣、灰塵、積水等，與現(xiàn)澆混凝土結(jié)合面均需鑿毛處理，止水鋼板在構(gòu)件安裝前需擦拭干凈。

2）測量。在吊裝前須完成側(cè)墻防水卷材的鋪設(shè)及預(yù)先在墻板底部設(shè)置抄平鋼板，該處無須鑿毛，保證鋼板水平穩(wěn)定。在構(gòu)件安裝過程中，放置的定位線、磁力線垂應(yīng)結(jié)合側(cè)墻預(yù)制構(gòu)件安裝精度。

3）預(yù)制墻體空中回直。通過多功能龍門吊雙小車的形式，四點(diǎn)吊裝，分別吊裝預(yù)制側(cè)墻頂部吊點(diǎn)和底部吊點(diǎn)，在基坑內(nèi)時(shí)副鉤下放，完成預(yù)制側(cè)墻空中回直。

4）構(gòu)件型鋼對位。通過多功能龍門吊對預(yù)制側(cè)墻進(jìn)行下放精調(diào)，使預(yù)制側(cè)墻底部型鋼對準(zhǔn)底板預(yù)埋型鋼套筒。

5）預(yù)制墻體就位、校正。將預(yù)制側(cè)墻插入型鋼溢漿套筒內(nèi)部，對預(yù)制側(cè)墻標(biāo)高、垂直度、安裝精度等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6）二次起吊。預(yù)制側(cè)墻安裝無誤后對墻體進(jìn)行二次起吊，對其底部型鋼節(jié)點(diǎn)灌漿料、座漿料進(jìn)行施作。

7）灌漿料、座漿料施工。將拌制完成的灌漿料注入型鋼套筒內(nèi)部，達(dá)到套筒高度的80%，同步鋪設(shè)座漿料，施作座漿料內(nèi)部遇水膨脹止水條等措施。

8）二次下放及精調(diào)。將預(yù)制側(cè)墻型鋼插入灌漿料內(nèi)部，同時(shí)在灌漿料具有流動性的周期內(nèi)對預(yù)制側(cè)墻進(jìn)行精調(diào)，之后使用臨時(shí)拉桿對預(yù)制側(cè)墻進(jìn)行固定。

4 施工總結(jié)

針對新型型鋼溢漿套筒連接節(jié)點(diǎn)，通過足尺試拼裝試驗(yàn)，對構(gòu)件安裝與灌漿施工協(xié)調(diào)作業(yè)、灌漿料制備、預(yù)制側(cè)墻安裝施工工藝及臨時(shí)固定等進(jìn)行系統(tǒng)性研究，明確了裝配式地下車站型鋼溢漿套筒連接節(jié)點(diǎn)的主要控制方法如下。

1）時(shí)間匹配性控制。為保障預(yù)制構(gòu)件裝配施工的效率及施工質(zhì)量，在預(yù)制側(cè)墻灌漿施工中需提前做好施工策劃。構(gòu)件安裝人員、灌漿施工人員應(yīng)統(tǒng)一指揮、相互配合、做好接力，保障灌漿料施工的時(shí)效性。

2）預(yù)制側(cè)墻安裝精度控制。灌漿料施工為不可逆施工，灌漿后務(wù)必保障預(yù)制側(cè)墻安裝精度。通過預(yù)制側(cè)墻調(diào)節(jié)墊片、磁力線錘垂直度控制、臨時(shí)固定支撐桿精度調(diào)節(jié)等方式快速完成預(yù)制側(cè)墻的精度調(diào)節(jié)以保障施工精度。

5 結(jié)語

與傳統(tǒng)的混凝土施工相比，型鋼溢漿套筒連接具有強(qiáng)度高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。型鋼溢漿套筒連接在裝配式地下車站領(lǐng)域的成功應(yīng)用，為裝配式建筑的發(fā)展提供了一種新型的連接節(jié)點(diǎn)和思路。但是，現(xiàn)有的相關(guān)檢測技術(shù)在該項(xiàng)目中（型鋼溢漿套筒連接）存在一定的局限性。為保證型鋼溢漿套筒連接的施工質(zhì)量，還需要技術(shù)研究人員不斷創(chuàng)新，使其質(zhì)量更加可靠。對于該型鋼溢漿套筒連接，有以下建議。

1）從質(zhì)量管理全過程入手，實(shí)現(xiàn)事前、事中、事后檢測的全面質(zhì)量控制，尤其要加強(qiáng)過程質(zhì)量控制，充分保證套筒灌漿質(zhì)量。

2）從現(xiàn)有的檢測技術(shù)出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)際需求開發(fā)研究檢測技術(shù)，特別是無損檢測技術(shù)，以解決當(dāng)前的檢測困境。

3）監(jiān)管部門應(yīng)完善質(zhì)量管理體系，出臺強(qiáng)制性政策文件，加大灌漿的質(zhì)量控制。

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