裝配式混凝土結構套筒灌漿質量管控措施研究

文／張萬龍 北京北投生態環境有限公司 北京 101100

引言：

2016年國務院聯合其他部門相繼圍繞著城市規劃和“十三五”規劃下發了兩項重要的文件，即《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》和《進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》，這兩項文件中明確提及，未來中國需要加快“裝配式建筑”的發展速度，立志于讓裝配式結構在十年內的使用率和普及率達到30%左右[1]。作為推動裝配式建筑的核心施工技術，裝配式混凝土結構在施工環節所運用到的套筒灌漿連接技術為整個裝配式建筑行業發展做出的貢獻不容小覷。經大量實踐證明，這種技術不僅實用性強，而且可靠性非常高，但是也不可避免的存在一些缺陷，譬如，對定位的精準度要求較高，灌漿難度非常大等。基于此，為了做到揚長避短，發揮出該技術的最大作用，本文結合工程實例對裝配式混凝土結構套筒灌漿質量管控措施進行了研究，從而為該領域提供一定參考。

1.工程概況

北京城市副中心職工周轉房項目B3 標段位于北京市通州區東部，宋梁路東側，南臨北運河新堤路，具體位置北臨黎辛莊街（規劃路，紅線寬度40 米），西臨潞城留莊路（規劃路，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構，預制墻體采用灌漿套筒連接，為保證冬季施工期間施工質量，采取灌漿作業區全封閉，灌漿區采用纖維保溫氈保溫，在低溫灌漿料強度未達到35MPa，或者套筒內灌漿料溫度低于-5℃時，立即對灌漿作業區采用熱風機進行加熱并保溫。

2.1.1 施工流程

施工準備—放置測溫線（連通腔內）—墻體吊裝—墻體現澆節點鋼筋、模板施工—墻體二次調整—頂板支撐體系施工—外墻部位的窗洞口、陽臺口封閉—頂板構件吊裝—鋼筋、水電管線布設（含核心筒墻體）—頂板墻體砼澆筑—頂板保溫—坐漿砂漿封堵—灌漿區保溫—測溫（連通腔、前排套筒和后排套筒隨機各選取一點）—灌漿料施工—測溫（連通腔）—拆除窗洞口、陽臺口等封閉及保溫措施。

2.1.2 灌漿施工流程

施工準備—坐漿砂漿勾縫—灌漿區保溫—灌漿漿體制作—測溫（連通腔、前排套筒和后排套筒隨機各選取一點）—套筒灌漿—自檢及工作面清理—測溫（連通腔）—拆除保溫。

2.2 配置

在灌漿料配置前，對漿料溫度進行溫度試配，灌漿料入套筒的溫度≥10℃，根據灌漿料的溫度采用40±10℃的溫水拌合。

（1）嚴格按照規定溫度、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：干料質量＊0.12=50kg＊0.12=6kg，即：2 袋灌漿料加入6kg 水。

（2）自加水開始計時，攪拌時間10 分鐘。

（3）漿體須靜置消泡后方可使用，靜置時間2 分鐘。

（4）漿體隨用隨攪拌，攪拌完成的漿體必須在30分鐘內用完。

2.3 套筒灌漿

2.3.1 灌漿區域保溫

采用巖棉被密封門窗洞口，對灌漿區（包括灌漿套筒高度墻板區域）用熱風機加保溫，補償熱量損失。

2.3.2 機械灌漿

采用可調機械壓力灌漿工藝，通過控制機械電機速度來控制灌漿過程漿體流速，控制依據為灌漿過程中本灌漿腔內已經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，如果出現脫落則立即塞堵并調節壓力。

2.3.3 漏漿處理

若出現漏漿現象則停止灌漿并處理漏漿部位。

2.3.4 灌漿孔封堵

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

2.3.5 灌漿養護

攪拌制漿完畢后，應盡快進行灌注施工。灌注完成后，漿體溫度應高于-5℃，同條件養護試件抗壓強度大于35MPa 可停止養護。

2.4 灌漿施工工藝(見表1）

表1 灌漿施工工藝

3.套筒灌漿連接質量缺陷及其成因分析

3.1 施工過程套筒灌漿連接的質量要求

目前，針對套筒灌漿連接技術現行的文件有兩種，一種為《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ1-2014 文件；另一種為《鋼筋套簡灌漿連接應用技術規程》JGJ355-2015 文件[2]，關于兩項文件提及的要求，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，同時對構件標高和垂直度等相關數據進行比對。

（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立灌漿的方式進行；面對豎向構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灌漿法進行。

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

（4）灌漿料不能長時間地暴露在空氣中，一般攪拌完成的灌漿料需及時用完，時間最多不能超出30min，當灌漿料出現凝結后，不可進行二次澆水攪拌。

目前，現行的規范文件雖然對套筒灌漿工藝的前中后三個時期制定了標準，但是，實際中，依然有諸多工程施工未嚴格按照規范要求進行，從而影響到了構件和工程結構總體的性能。

3.2 漏漿、補漿引起的套筒灌漿連接質量缺陷

一般情況下，無論是借助豎向套單點聯合壓漿工藝，還是借助豎向套筒獨立灌漿操作，如若灌漿口膠塞出現了老化或者是松動等情況，則均有可能會引起漏漿現象發生，這種情況不能得到及時處理，必然會影響到整個灌漿的質量[4]。

另外，獨立灌漿套筒在使用前如若未進行檢查，很有可能會出現套筒內部空氣未進行有效排空，導致灌漿操作環節出現漏漿或者是頂部空隙等情況發生；一般情況下，灌漿結束后，灌漿料流動性會隨著時間推移逐漸減弱，并在30min 內失去原有的流動性，由此一來，補漿操作需控制在這個時間段內為宜。

3.3 鋼筋偏心、垂直度不足造成的套簡灌漿連接缺陷

正常情況下，采取套筒灌漿連接工藝對裝配式混凝土建筑進行施工時，需要對預制構件的標高和所處位置等進行有效調整。如若忽略了調整步驟，則會影響到灌漿連接情況，嚴重的更會影響到灌漿最終的質量和效果。

3.4 灌漿料收縮、注漿壓力下降和封堵不及時引起的套簡灌漿缺陷

按照現行《鋼筋連接用套筒灌漿料》JG/T408-2019的要求，在豎向膨脹率上，灌漿料必須達到標準要求[5]。實際實踐中，實施豎向套筒灌漿操作時，如若灌漿料擁有的膨脹率不能滿足現行規范要求，則會讓出漿口頂部的灌漿料在凝固后出現空隙。關于灌漿料膨脹率有關的要求，詳情見下表2 所展示：

表2 關于灌漿料膨脹率有關的標準和要求示意表

4.裝配式混凝土結構套筒灌漿質量管控方法

4.1 灌漿前的管控

4.1.1 預制構件生產

在將鋼筋和套筒兩者進行連接前，必須檢查套筒內部是否有雜物，這樣做的目的是為了防止套筒灌漿施工時影響到灌漿質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，需要在鋼筋頂部和套筒頂部兩者空隙位置安裝一個密封性較好的膠塞，防止灌漿環節出現漏漿情況，并減少灌漿結束后套筒頂部發生空隙的現象。

4.1.2 預制構件出廠與進場

預制構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，查看預制構件內部是否有異物以及細微漏洞，防止預制構件在進入到施工現場后，因其自身結構問題影響到后續的施工操作和施工質量。

4.1.3 預制構件吊裝就位

為了規避由灌漿連通腔影響到整個灌漿操作的進度和質量，在預制構件進行吊裝前，必須對其內部的完整度和干凈程度進行檢查，以此來達到減少灌漿堵塞等情況發生；另外，預制構件在吊裝之前，需調整構件底部標高，并細致檢查連通腔接縫情況，為后續灌漿操作提供保障。關于連通腔接縫高度有關的情況，存在縫隙過高或過小情況；需根據封堵材料和套筒兩者間的距離，選擇封堵措施，由此確保封堵的嚴密性和密封性。

預制構件吊裝操作完成后，便能進行灌漿操作，但在此環節中，需借助專業的內窺鏡對套筒內部的情況進行觀察，防止套筒內部有異物影響灌漿質量。當檢查環節查出下段鋼筋并未出現在套筒內部，此時，需借利用植筋處理的方式進行有效處理；另外，檢查環節如若發現套筒內有異物，且難以排出，則需利用吊裝機將預制構件吊起，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，針對連通腔進行灌漿操作時，常用方式主要為“一點灌漿”。如若灌漿環節需要將灌漿點進行改變，則需將原有的封堵膠塞進行拔除后改變原有的灌漿點，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，很有可能會引起灌漿不飽滿或者是灌漿孔隙等情況發生。另外，灌漿環節必須嚴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嚴重的灌漿缺陷。另外，當灌漿料從出漿口流出后，封堵時間需在流出后5s 進行。而遇到不出漿情況時，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，需對連通腔漏漿情況進行檢查，尤其是線管和現澆結合等重要的部位。如若灌漿操作環節連通腔出現明顯的漏漿情況，則需及時停止灌漿，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，連通腔如若出現了爆漿失效情況時，那么，需將連通腔內現有的灌漿料進行清除，并清洗整個套筒，待套筒內部干燥、干凈后，再實施灌漿操作；為了提高灌漿的飽滿度，實際施工中可以借助L 形彎管或者是其他工具來實現。

4.2.2 補灌施工

灌漿操作完成后必須對灌漿飽滿程度進行及時檢查，如若發現飽滿度不符合施工要求，則要采取補灌施工方式來補充相應的灌漿體。一般補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行攪拌完成后，需在30min 內通過原灌漿口將灌漿料注入其中；第二，灌漿料出現流動性差時，可以借助注射補灌技術來實現，詳情見下圖所示；以注射補灌為例，采取這種方式時，需注意讓注射器細管外徑和出漿孔內徑保持在最低4mm 的標準，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）在套筒內插入注射器細管；（3）利用注射器內安裝的活塞推動來將灌漿料注入其中；（4）灌漿料出現外溢后須停止注射操作，并利用封堵膠塞及時將漿孔進行封堵。另外，需要注意的是注射補灌環節必須符合《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》JGJ355-2015 的要求。

圖1 注射補灌

5.套筒灌漿檢測技術要點

關于套筒灌漿質量辨別，實際時間中常以灌漿料呈現出的質量和飽滿程度為標準。一般檢驗需從以下幾點來著手：

（1）針對灌漿連接接頭抗拉強度質量進行檢驗。進行灌漿接頭抗拉強度的施工條件進行模擬，避免實驗結果不符合施工實際。檢驗標準遵循《裝配式混凝土結構現場檢測技術標準》提出的要求。

（2）對于在建工程套筒灌漿事中檢測和質量管控，建議采用預埋傳感器法；對于已完成工程套筒灌漿事后檢測,建議采用鉆孔內窺鏡法,必要時可用X 射線數字成像法或取樣法進行補充校核[6]。

（3）檢測鋼筋所處位置，需對套筒定位情況進行檢查。套筒和鋼筋兩者的定位直接影響建筑結構穩定性和可靠性。對此，可采用鉆孔內窺鏡法，對檢測灌漿飽滿度結果更加直觀。同時，檢測孔道還可補灌修復。這種方法的優勢是無需預埋檢測元件，便能從檢測位置隨機抽樣，可以應用到建成的裝配整體式混凝土結構中，開展檢測工作。

（4）針對鋼筋套筒呈現出的結構性能進行合理檢驗。與其他無損檢測手段比較,X 射線檢測可提供圖像化顯示效果且有較高精度，更適合于套簡灌漿連接質量的檢測。依據X 射線成像膠片各區域黑度值的變化,可確定套筒外壁、套簡內鋼筋、連接鋼筋接頭、灌漿硬化體的質缺陷信息。

結語：

（1）為防止因預制構件內部有異物造成灌漿堵塞情況出現，需在其出廠與進場環節利用套簡透光進行檢查；同時，吊裝完成后，還需借助內窺鏡對吊裝的預制構件內部情況進行檢查。（2）為了提升灌漿質量，提高灌漿效率，需為灌漿操作制定嚴格的管控措施，并保證管控措施落實到實際行動中，確保灌漿操作的有序進展和順利開展。（3）將質量管控措施融入到灌漿前中后三個階段中，利用這種措施來提升裝配式混凝土結構總體的質量和性能。（4）為了減少灌漿操作出現問題，提高灌漿施工質量，在灌漿操作完成后，必須采取科學化和合理化的方式來對灌漿飽滿度進行檢測。

綜上所述，在新時代背景下，各項新興技術逐漸誕生，將一些高效的、綠色的、環保的、準確性高的技術融入到套管灌漿技術檢測中，一方面，能夠最大限度地為了套筒灌漿技術的發展保駕護航，另一方面，更能減少由套管灌漿技術引起的質量問題，且還能為推動整個套管灌漿技術在裝配式混凝土結構中的運用提供幫助。