拉結筋施工技術的應用分析與改進①

□□ 何偉君，李國平，汪金滿

(甘肅省第五建設集團有限責任公司，甘肅 天水 741000)

引言

隨著現代化進程的不斷推進，高層建筑拔地而起，為減輕地基承載力，框架和剪力墻結構已得到廣泛使用，鋼筋混凝土結構已成為我國建筑主推的結構形式。該結構具有施工速度快、強度高、穩定性及抗震性能優越等特點，從而受到國內外建筑行業的青睞。在鋼筋混凝土結構施工中，剪力墻和框架柱結構首先澆筑成型，養護數天達到設計強度，再利用輕質、高強、保溫、隔熱、隔聲等特殊性能的材料進行墻體填充。為保證框架柱、剪力墻等承重結構與填充墻體之間的連接性和整體性，提高墻體的抗震性和抗傾覆性，對鋼筋混凝土承重結構與墻體填充結構之間采用拉結筋技術[1]。拉結筋主要增加構建筑物的整體性，提高主體承重結構與填充墻體之間的協同工作能力，力爭達到“大震不倒，小震不壞”的要求。另外，拉結筋還有助于減少或防止構建筑物由于溫度變形或不均勻沉降而產生裂縫。

目前，國內常用的拉結筋施工技術主要有后錨固法和預埋法。其中，后錨固法包括化學植筋法和膨脹錨栓法；預埋法包括柱側預留貼模埋件焊接法、模板開洞留甩筋法和柱上預留貼模筋法。而工程中多數采用化學植筋法[2]，一般在主體框架施工結束后，利用沖擊鉆在剪力墻或框架柱上開孔，機械或人工清孔，最后插筋并壓漿或灌入高性能環氧樹脂穩固鋼筋，待其凝結硬化，養護至設計粘結應力后，方可進行下一道工序。此技術相對成熟，應用范圍較為廣泛，但由于鉆孔深度不夠、清孔不徹底、注膠不密實等缺點，導致難以達到設計強度，嚴重影響了工作效率[3]。同時，在鉆孔過程中很容易觸碰到剪力墻和框架柱中的受力鋼筋，而且也會對混凝土結構造成損傷，最終帶來一定的安全隱患[4]。因此，本文對現有拉結筋技術進行優缺點分析，并給出相應的施工建議與改進措施，力求工藝簡單、成本低廉、節約環保等。

1 拉結筋施工技術的應用與分析

剪力墻或框架柱與填充墻體之間的拉結筋施工當中，先在主體結構表面鉆孔，再注入化學錨固劑，然后插入拉結筋進行錨固焊接。這種施工方式看似簡單高效，而且在一定程度上保證了拉結筋的錨固位置，是一種經濟、理想和可行思路，但深入研究和分析發現這種拉結筋技術顯的掣襟露肘，主要體現在以下五方面：

(1)GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》(2016年版)中規定，鋼筋混凝土剪力墻和框架柱在施工過程中應預留出設計規定的孔徑和孔深，其目的就是為了滿足主體結構與填充墻體之間的粘結強度。當遇到地震或人為因素時，拉結筋對填充墻體具有防快速傾倒或坍塌的作用，從而提高安全性和降低財產損失。因此，這種拉結筋技術必須采用合理的設計依據、成熟的施工方法和高質量的錨固材料做保障。

(2)目前錨固劑多采用環氧樹脂，其凝結后硬度較高，但受到外力撓動后易發生酥軟現象，屬于脆性破壞，從而降低了鋼筋混凝土主體結構與拉結筋之間的粘結力。當遇到地震波或人為因素時，拉結筋受到垂直與主體結構平面剪切的往復作用，使得環氧樹脂錨固劑失去固有屬性而變成酥軟狀態，填充墻體受拉失效，此時僅靠墻體的自重難以保證其穩定性，最終可能導致失穩。

(3)化學錨固劑與水泥混凝土結構存在服役壽命的差異，一般建筑物的服役壽命為50年左右。但化學錨固劑具有一定的時效性，即隨著時間的變化，其化學性能逐漸發生老化，在強度方面表現為粘結力降低，當遇到一定程度的振動荷載時，也可能會出現裂縫，H2O、O2、Cl-等極易通過裂縫到達拉結筋表面，造成銹蝕，進而無法滿足承受拉力的要求。一般在施工期間，通過拉拔試驗隨機抽樣檢測并確定其是否達到設計要求，并未考慮化學錨固劑在使用過程中的性能老化現象。所以，化學錨固劑在構建筑物中充當一種非永久性角色，并不承擔主導受力作用，與填充墻體的作用截然不同。

(4)嵌入膨脹螺絲焊接法。此技術一般在鋼筋混凝土主體結構澆筑完成后，待其養護至設計強度后在框架柱相應位置鉆孔，再打入膨脹螺絲，然后將膨脹螺絲與拉結筋焊接錨固。其優點是施工技術簡單，支模方便，拉結筋位置布置容易且錯位易調整。缺點是鉆孔對混凝土內部埋置的受力鋼筋產生較大的擾動，存在安全隱患；膨脹螺絲打入后容易對孔內混凝土造成擠壓破壞并伴有裂縫產生，可能導致應力集中；膨脹螺絲與拉結筋焊接時，在受熱的情況下可能對周圍混凝土產生收縮開裂；膨脹螺絲長度受限，焊接成本較高。

(5)預留埋鐵焊接法[5]。這種方法一般將框架柱或剪力墻通過錨筋與扁鐵連接，在澆筑混凝土時埋入的扁鐵頂端與混凝土面平齊，即緊貼模板內表面，拆模后可將扁鐵與拉結筋焊接。該方法施工簡便，有效可用，且拉結筋定位準確。但其缺點是需預埋扁鐵和焊接，造價相對較高。

2 拉結筋施工技術的改進

2.1 預埋套管式拉結筋施工技術

預埋套管式拉結筋施工示意圖如圖1所示。

圖1 套管式拉結筋施工示意圖

由圖1施工大樣圖可以看出，在澆筑混凝土之前，根據設計要求預埋兩端或一端拉過絲的鋼筋及套管，將拉結筋與套管擰緊，不可處于松弛狀態，如圖1(a)所示；對于一端式拉結筋施工，可將無螺紋的拉結筋一端彎起135°，彎起長度為拉結筋直徑的10倍，如圖1(b)所示；連接填充墻體的拉結筋，一端需拉絲制成螺紋形狀，并與套管連接，另一端不彎起或彎起135°，如圖1(c)或圖1(b)所示。固定好拉結筋及套管后，將套管另一端用橡膠塞封堵，防止水泥漿或其他雜質進入，以免影響后期正常作業；然后支模板，澆筑混凝土并養護至規定齡期，拆模板，取出橡膠塞，連接一端帶有螺紋的拉結筋，砌筑墻體。

這種拉結筋施工技術與其他技術相比，具有施工工藝簡單，方便快捷，安全可靠；避免了鉆孔和焊接對柱體的損傷破壞；利用套管取代化學錨固劑，避免了錨固劑發生化學性能老化，從而增加了構建筑物的使用壽命以及墻體的穩定性。此技術非常適用于大型商場、室內娛樂廳、餐廳等大跨徑填充墻體，建議大力推行與使用。

2.2 預留拉結筋塑料模板堵頭施工技術

預留拉結筋塑料模板堵頭施工示意圖如圖2所示。

圖2 預留拉結筋塑料模板堵頭施工示意圖

由圖2可知，該構造主要由模板塞、預留拉結筋孔、固定拉結筋環、建筑模板、模板堵頭面以及若干個固定肋組成。其中模板塞主要增加堵頭與模板的穩定性，而且四周固定肋有助于防止構件在模板上轉動；堵頭面主要起封閉作用，防止混凝土澆筑時，水泥漿體從孔洞中析出；固定拉結筋環主要起固定拉結筋的作用，固定環以套筒形式對拉結筋進行固定，防止混凝土澆筑時發生偏移。

預留拉結筋塑料模板堵頭施工流程為：塑料模板精確定位→模板打孔→堵頭安裝→模板安裝→拉結筋安裝→混凝土澆筑。此技術應嚴格按照施工流程進行作業，待混凝土養護至設計齡期和強度時，可進行模板堵頭拆除。其中模板堵頭面為塑料面板，因而裝、拆卸較為方便。另外，堵頭面板在正常操作下不會發生翹曲變形、磨損等情況，拆卸后可以重復使用，但每次使用前必須檢查堵頭面板的平整性、完整性等性能。

進行新技術堵頭拉結筋預錨固技術發現，堵頭在應用中因開孔較小解決了模板漏漿問題。同時考慮到模板整體性問題，以堵頭應用為基礎，在模板外側以紐扣式進行環形封閉，可解決因模板問題造成的大量漏漿現象，使模板整體性有所提高，剛度也有所增強；而且填充墻拉結筋錨固可實現可靠、定位準確、裂縫減少等效果，提高了建筑物填充墻的抗震性，改善了拉結筋與墻體的粘結性能和混凝土表面的觀感，也降低了模板的破損程度。

基于固定預留結拉筋塑料模板堵頭，可改進拉結筋預錨固技術相較于其他錨固技術有諸多優點：裝、拆卸模簡單，在滿足工程質量要求下部分構件可重復使用，達到節約成本的目的；相比后植筋法[6]可減少揚塵、噪音、光污染等對環境的影響；取代鉆孔、注化學錨固劑、焊接等工序，在一定程度上也提高了施工效率，有利于施工進度的合理安排。因此，預留拉結筋塑料模板堵頭施工技術適用于工程當中。

3 結語

本文以鋼筋混凝土框架柱和剪力墻與拉結筋之間的施工技術為研究對象，通過化學植筋法、嵌入膨脹螺絲焊接法、預留埋鐵焊接法等常用拉結筋施工方法對比發現，常用的拉結筋施工過程中考慮的因素較多，例如鉆孔易造成主體結構受損；注化學錨固劑易發生化學性能老化；焊接對混凝土易導致局部溫度過高，而出現裂縫，造成安全隱患。而采用預埋套管式拉結筋和預留拉結筋塑料模板堵頭改進施工技術，克服了常用拉結筋施工過程中的不足，同時降低了成本，簡化了施工流程，改善了施工質量，提高了穩定性和抗震性，從而增加了結構整體的可靠性。