預制剪力墻套筒灌漿施工現場檢測與質量控制

湯 靜 范鶴濱 李 衡 葉文啟

1. 揚州市建筑設計研究院有限公司 江蘇 揚州 225007；2. 中天建設集團有限公司 上海 201102

預制裝配式結構是一種符合工業化生產方式的結構形式，采用工廠預制、現場裝配的操作流程，實現裝配式施工。同時裝配式結構還可以有效提高材料在建筑節能和結構性能方面的效率，減少建筑垃圾和對環境的不良影響。預制剪力墻構件是裝配式結構中的重要承重構件，其核心技術在于其鋼筋套筒灌漿的連接方式是否安全可靠。

預制剪力墻套筒灌漿連接技術是通過套筒、灌漿料及鋼筋三者之間有效結合、協同工作，來保證整體結構的承載性能[1-2]。其工作機理是基于灌漿套筒內灌漿料有較高的抗壓強度，在受到灌漿套筒的約束下，在套筒內部形成內壓力，鋼筋在套筒內部灌漿料的內壓力作用下，灌漿料在帶肋鋼筋表面和套管內側的凸凹槽之間形成摩擦力，依靠材料之間的黏結咬合作用連接鋼筋與套筒，以傳遞鋼筋軸向力，實現整體建筑結構之間力的傳遞。但是目前預制裝配式結構施工規范還不完善，施工人員及管理人員的相關經驗缺乏，尤其是對鋼筋套筒灌漿施工的質量無法保證，若出現灌漿套筒缺陷等問題，將嚴重影響到結構的安全。

本文基于南京某項目對灌漿套筒進行實體破損檢測，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度等方面出發，提出灌漿套筒施工的控制要點。

1 工程概況

南京某項目位于南京市江寧區淳化街道，北至雁沖路，南至工業園五號路（規劃），東至萬科G67地塊，西為規劃道路。本工程規劃總用地面積32 246.3 m2，總建筑面積87 007.81 m2，采用PC剪力墻結構形式。預制構件種類有陽臺板、剪力墻、樓梯、隔墻和疊合板。其中，預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體檢測

為加強對灌漿套筒連接施工質量的控制，確保灌漿套筒的施工質量，本工程對灌漿完成后養護28 d的灌漿套筒進行破損實體檢測。

2.1 檢測流程

首先隨機抽取已灌漿且齡期大于28 d的預制剪力墻3個樓層，每個樓層中選取3片預制剪力墻構件，在每片剪力墻上抽取1個灌漿套筒，以3個灌漿套筒為1組送實驗室進行鋼筋錨固長度、鋼筋偏位、灌漿料密實度以及連接接頭的抗拉性能檢測。檢測標準依據JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》進行，如果灌漿套筒各項指標不符合該規定的技術要求，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個套筒進行復驗，復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制墻體需要進行修補。

2.2 取樣

先確定取樣樓層并隨機選取3塊剪力墻構件，所選構件灌漿齡期均需大于28 d。根據出漿孔的位置和構件詳圖標記出灌漿套筒需要破損取樣的區域。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，樓層現澆面往上54 cm，現澆面往下36 cm，實體取樣長度為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 鑿除部位鋼筋修復處理示意

取樣后需對原結構進行修復，以減少取樣對結構的損害。對于修復作如下規定：若實體取樣試件檢測合格，僅對取樣部分構件進行修復；若實體取樣試件檢測不合格，則將不合格試件所代表構件的下部距結構板400 mm高度范圍通長鑿除后再行修復。

2.3 套筒灌漿檢測

預制剪力墻灌漿套筒連接的實體檢測，主要有2個內容：一個是將試件豎向剖切后檢查鋼筋的錨固長度、鋼筋偏位、灌漿料的密實度，該項檢測內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，需要借助相應的軸力測量設備。將其中一組灌漿套筒試件進行剖切觀測試驗，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性很大，因此錨固長度應滿足規范要求。預制剪力墻在進行拆分設計時，根據灌漿套筒的技術參數確定鋼筋伸入灌漿套筒的長度，而由于工廠制作和現場施工的誤差，上下兩頭的鋼筋錨固長度一般均存在偏差，通常情況是達不到灌漿套筒技術參數規定的長度的。檢測時則根據規范要求，錨固長度不得小于8d（d為錨固鋼筋直徑，下同），未達到者即為不合格。

圖2 鋼筋偏位和鋼筋錨固長度測量

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

觀察套筒內灌漿料有無空洞、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，采用穩壓裝置可減少該缺陷，但仍難以避免。灌漿料內部孔隙越小則表明灌漿質量越好，灌漿套筒的連接效果也就越好。因此，如果在非上述區域發現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

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

圖3 灌漿套筒抗拉性能試驗受力簡圖

為保證受力均勻，設置萬能試驗機的加載速度為2 kN/min。檢查樣品合格的標準為：試件抗拉荷載實測值為鋼筋承載力標準值1.15倍時，不發生斷于接頭或連接鋼筋與灌漿套筒拉脫等情況。項目采用HRB 400鋼筋，故合格標準為在460 MPa的拉力作用下不發生拉斷或拉脫現象。

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件發生不利破壞，灌漿套筒抗拉性能試驗應滿足斷于接頭外鋼筋的要求，即不允許發生斷于套筒內部或連接鋼筋與灌漿套筒拉脫的現象。如果鋼筋拉脫或在套筒內發生斷裂，則意味著灌漿套筒的受拉承載力低于外部連接鋼筋強度，灌漿套筒的強度不符合要求，在這種情況下，一旦發生地震或強臺風，預制墻體就有可能被拔起而墻身卻仍完整。

2.5 實體檢測綜合分析

灌漿套筒的實體檢測分為2個方面分別進行，灌漿套筒連接合格的必要條件是2種試驗的結果都符合規范要求。本項目鋼筋錨固長度超過160 mm，滿足鋼筋錨固要求。有2個灌漿套筒內存在鋼筋偏位，造成灌漿料不密實。有1個灌漿套筒在1.15倍標準值拉力下發生破壞行為，破壞后發現鋼筋偏位、灌漿密實度差。因此，預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。

2.6 取樣處修復

圖4為鑿除部位鋼筋修復處理現場?？v筋和水平鋼筋均采用焊接方法重新連接，并采用高于原設計等級一級的混凝土進行澆筑。

圖4 鋼筋修復前后對比

鑿除部位鋼筋修復處理的具體操作流程如下：

1）剛取樣完灌漿套筒部位如圖4（a）所示。將套筒切斷后的鋼筋進行調直，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）測量結構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、鏨子等進行擴大，保證搭接長度，焊接之前對粘連的破損混凝土進行清除。

4）使用E5003焊條將制作好的短幫條與鋼筋進行焊接，短幫條與每側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。焊縫應飽滿。

5）使用同圖紙設計的型號規格鋼筋制作補強部位箍筋，對焊接部位增加箍筋補強，箍筋間距不大于80 mm。

6）鋼筋修復完成后的情況如圖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，從墻側向鑿除部位澆筑混凝土，混凝土高于原設計等級一級并添加微量膨脹劑，墻側混凝土澆筑高度高于鑿除頂面100 mm?；炷脸跄?，鑿除墻側凸出部分混凝土。

3 預制剪力墻灌漿套筒連接質量控制措施

3.1 原材料控制

灌漿料進場后必須對灌漿料拌和物30 min流動度、泌水率、抗壓強度、豎向膨脹率等性能進行檢測，檢測合格后，方可在工程中使用。灌漿料存儲時應保持通風干燥，避免陽光直射。預制剪力墻構件在安裝前，應確保注漿孔、排漿孔通暢、無雜物，套管內部光亮。

3.2 鋼筋錨固長度和鋼筋定位控制

預制剪力墻連接鋼筋伸出長度必須按照設計要求進行下料，其長度可略大于設計值，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制剪力墻套筒相對應、不偏位。

3.3 灌漿作業質量控制

1）灌漿之前，檢查預制構件內連接套筒灌漿腔、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）保證灌漿作業人員的技術水平，必須帶證上崗，提前進行技術培訓和試驗。

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

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行及時補灌。補灌應采取手動設備壓力灌漿，并采用比出漿口小的細管緩慢補漿以保證排氣。

4 結語

預制剪力墻灌漿套筒連接的實體檢測對于現場預制剪力墻的安裝以及灌漿操作都具有很重要的指導意義。直觀觀測灌漿套筒剖切面，便于發現灌漿操作可能產生的通病，從而能夠及時采取措施改正。例如出漿口出現的空洞，若沒有進行實體檢測，則難以意識到當前采用的穩壓裝置可以減小空洞的長度。而抗拉性能試驗則可以十分客觀地體現墻體間的豎向連接強度。

對于預制剪力墻，鋼筋套筒灌漿連接是最重要的，其質量應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度等必須滿足要求，對操作工人也必須提前進行培訓和技術交底，從而達到預期的質量目標。