预制剪力墙套筒灌浆施工现场检测与质量控制

汤 静 范鹤滨 李 衡 叶文启

1. 扬州市建筑设计研究院有限公司 江苏 扬州 225007；2. 中天建设集团有限公司 上海 201102

预制装配式结构是一种符合工业化生产方式的结构形式，采用工厂预制、现场装配的操作流程，实现装配式施工。同时装配式结构还可以有效提高材料在建筑节能和结构性能方面的效率，减少建筑垃圾和对环境的不良影响。预制剪力墙构件是装配式结构中的重要承重构件，其核心技术在于其钢筋套筒灌浆的连接方式是否安全可靠。

预制剪力墙套筒灌浆连接技术是通过套筒、灌浆料及钢筋三者之间有效结合、协同工作，来保证整体结构的承载性能[1-2]。其工作机理是基于灌浆套筒内灌浆料有较高的抗压强度，在受到灌浆套筒的约束下，在套筒内部形成内压力，钢筋在套筒内部灌浆料的内压力作用下，灌浆料在带肋钢筋表面和套管内侧的凸凹槽之间形成摩擦力，依靠材料之间的黏结咬合作用连接钢筋与套筒，以传递钢筋轴向力，实现整体建筑结构之间力的传递。但是目前预制装配式结构施工规范还不完善，施工人员及管理人员的相关经验缺乏，尤其是对钢筋套筒灌浆施工的质量无法保证，若出现灌浆套筒缺陷等问题，将严重影响到结构的安全。

本文基于南京某项目对灌浆套筒进行实体破损检测，分析灌浆套筒的施工缺陷，并主要从钢筋锚固长度、钢筋偏位和灌浆料的密实度等方面出发，提出灌浆套筒施工的控制要点。

1 工程概况

南京某项目位于南京市江宁区淳化街道，北至雁冲路，南至工业园五号路（规划），东至万科G67地块，西为规划道路。本工程规划总用地面积32 246.3 m2，总建筑面积87 007.81 m2，采用PC剪力墙结构形式。预制构件种类有阳台板、剪力墙、楼梯、隔墙和叠合板。其中，预制剪力墙竖向钢筋的连接方式采用全灌浆套筒连接。

2 灌浆套筒连接破损实体检测

为加强对灌浆套筒连接施工质量的控制，确保灌浆套筒的施工质量，本工程对灌浆完成后养护28 d的灌浆套筒进行破损实体检测。

2.1 检测流程

首先随机抽取已灌浆且龄期大于28 d的预制剪力墙3个楼层，每个楼层中选取3片预制剪力墙构件，在每片剪力墙上抽取1个灌浆套筒，以3个灌浆套筒为1组送实验室进行钢筋锚固长度、钢筋偏位、灌浆料密实度以及连接接头的抗拉性能检测。检测标准依据JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》进行，如果灌浆套筒各项指标不符合该规定的技术要求，则该类墙体灌浆套筒连接不合格，需对该楼栋同层再次抽取3个套筒进行复验，复检合格则该批套筒接头连接为合格，反之则判定为不合格。不合格试件所代表的预制墙体需要进行修补。

2.2 取样

先确定取样楼层并随机选取3块剪力墙构件，所选构件灌浆龄期均需大于28 d。根据出浆孔的位置和构件详图标记出灌浆套筒需要破损取样的区域。以直径20 mm的灌浆套筒为例，套筒长度为37 cm，套筒轴心往左右两边各10 cm，楼层现浇面往上54 cm，现浇面往下36 cm，实体取样长度为70 cm，墙体厚度方向的打凿以取出灌浆套筒为宜，具体位置参见凿除部位钢筋修复处理示意（图1）。打凿使灌浆套筒裸露出来后，切断套筒连接钢筋，取出灌浆套筒。

图1 凿除部位钢筋修复处理示意

取样后需对原结构进行修复，以减少取样对结构的损害。对于修复作如下规定：若实体取样试件检测合格，仅对取样部分构件进行修复；若实体取样试件检测不合格，则将不合格试件所代表构件的下部距结构板400 mm高度范围通长凿除后再行修复。

2.3 套筒灌浆检测

预制剪力墙灌浆套筒连接的实体检测，主要有2个内容：一个是将试件竖向剖切后检查钢筋的锚固长度、钢筋偏位、灌浆料的密实度，该项检测内容依靠肉眼观察和钢尺量距；另一个是灌浆套筒的抗拉性能试验，需要借助相应的轴力测量设备。将其中一组灌浆套筒试件进行剖切观测试验，试件沿中轴线剖切，剖面如图2所示。

钢筋的锚固长度可以通过钢尺测量，锚固长度对灌浆套筒连接效果相关性很大，因此锚固长度应满足规范要求。预制剪力墙在进行拆分设计时，根据灌浆套筒的技术参数确定钢筋伸入灌浆套筒的长度，而由于工厂制作和现场施工的误差，上下两头的钢筋锚固长度一般均存在偏差，通常情况是达不到灌浆套筒技术参数规定的长度的。检测时则根据规范要求，锚固长度不得小于8d（d为锚固钢筋直径，下同），未达到者即为不合格。

图2 钢筋偏位和钢筋锚固长度测量

检查剖切钢筋套筒内，套筒底部预留插入钢筋的位置，其位置直接影响到灌浆的效果，因此定位钢筋不宜偏位。在实际工程的钢筋定位和套筒装配过程中，都有可能出现定位钢筋的偏位，偏位的定位钢筋如果紧贴灌浆口和出浆口侧的套筒内壁，则将阻碍灌浆的密实度，导致出现端部或者中部的灌浆缺陷。

观察套筒内灌浆料有无空洞、孔洞、夹渣和疏松等缺陷，以无肉眼观察到孔洞为佳。一般而言，由于施工工艺的原因，在灌浆套筒出浆孔附近会存在一定长度的空洞，采用稳压装置可减少该缺陷，但仍难以避免。灌浆料内部孔隙越小则表明灌浆质量越好，灌浆套筒的连接效果也就越好。因此，如果在非上述区域发现较大空洞或较大面积疏松，则视为不合格。

2.4 抗拉性能试验

可选用F095微机控制电液伺服万能试验机进行灌浆套筒试件的单轴极限抗拉能力试验。将样品两头钢筋清理干净，固定在试验机上均匀受拉，受力简图如图3所示。

图3 灌浆套筒抗拉性能试验受力简图

为保证受力均匀，设置万能试验机的加载速度为2 kN/min。检查样品合格的标准为：试件抗拉荷载实测值为钢筋承载力标准值1.15倍时，不发生断于接头或连接钢筋与灌浆套筒拉脱等情况。项目采用HRB 400钢筋，故合格标准为在460 MPa的拉力作用下不发生拉断或拉脱现象。

此外，考虑到钢筋可靠连接的重要性，为防止采用套筒灌浆连接的混凝土构件发生不利破坏，灌浆套筒抗拉性能试验应满足断于接头外钢筋的要求，即不允许发生断于套筒内部或连接钢筋与灌浆套筒拉脱的现象。如果钢筋拉脱或在套筒内发生断裂，则意味着灌浆套筒的受拉承载力低于外部连接钢筋强度，灌浆套筒的强度不符合要求，在这种情况下，一旦发生地震或强台风，预制墙体就有可能被拔起而墙身却仍完整。

2.5 实体检测综合分析

灌浆套筒的实体检测分为2个方面分别进行，灌浆套筒连接合格的必要条件是2种试验的结果都符合规范要求。本项目钢筋锚固长度超过160 mm，满足钢筋锚固要求。有2个灌浆套筒内存在钢筋偏位，造成灌浆料不密实。有1个灌浆套筒在1.15倍标准值拉力下发生破坏行为，破坏后发现钢筋偏位、灌浆密实度差。因此，预制剪力墙套筒灌浆施工的好坏大部分取决于钢筋是否偏位、灌浆料是否密实。

2.6 取样处修复

图4为凿除部位钢筋修复处理现场。纵筋和水平钢筋均采用焊接方法重新连接，并采用高于原设计等级一级的混凝土进行浇筑。

图4 钢筋修复前后对比

凿除部位钢筋修复处理的具体操作流程如下：

1）刚取样完灌浆套筒部位如图4（a）所示。将套筒切断后的钢筋进行调直，包括原套筒部位的上下端连接钢筋、墙体水平钢筋、板面钢筋。

2）制作焊接用的短帮条，短帮条与钢筋搭接长度不小于6d。

3）测量结构甩出钢筋是否满足搭接要求，若不满足要求，则使用冲击钻或锤子、錾子等进行扩大，保证搭接长度，焊接之前对粘连的破损混凝土进行清除。

4）使用E5003焊条将制作好的短帮条与钢筋进行焊接，短帮条与每侧钢筋的焊缝长度不小于6d，焊缝厚度不小于0.3d，焊缝宽度不小于0.8d。焊缝应饱满。

5）使用同图纸设计的型号规格钢筋制作补强部位箍筋，对焊接部位增加箍筋补强，箍筋间距不大于80 mm。

6）钢筋修复完成后的情况如图4（b）所示。随后清理取样部位，再对该部位立模，模板采用簸箕口形式，从墙侧向凿除部位浇筑混凝土，混凝土高于原设计等级一级并添加微量膨胀剂，墙侧混凝土浇筑高度高于凿除顶面100 mm。混凝土初凝后，凿除墙侧凸出部分混凝土。

3 预制剪力墙灌浆套筒连接质量控制措施

3.1 原材料控制

灌浆料进场后必须对灌浆料拌和物30 min流动度、泌水率、抗压强度、竖向膨胀率等性能进行检测，检测合格后，方可在工程中使用。灌浆料存储时应保持通风干燥，避免阳光直射。预制剪力墙构件在安装前，应确保注浆孔、排浆孔通畅、无杂物，套管内部光亮。

3.2 钢筋锚固长度和钢筋定位控制

预制剪力墙连接钢筋伸出长度必须按照设计要求进行下料，其长度可略大于设计值，保证连接插筋的高度。在连接钢筋操作时，必须遵守“宁高勿矮”的原则。

在预制剪力墙安装之前，必须用钢尺测量连接钢筋的高度，保证锚固长度。连接钢筋的定位必须采用定位钢板，以确保连接钢筋相对位置与预制剪力墙套筒相对应、不偏位。

3.3 灌浆作业质量控制

1）灌浆之前，检查预制构件内连接套筒灌浆腔、灌浆孔和排浆孔道中有无异物存在，并提前湿润灌浆孔道。

2）保证灌浆作业人员的技术水平，必须带证上岗，提前进行技术培训和试验。

3）灌浆作业要连续，灌浆料须在30 min内使用完。灌浆料从灌浆口、排浆口流出时，要及时用专业堵头塞紧。

4）检查套筒出浆口灌浆料的充盈度，对出浆口灌浆料不饱满的进行及时补灌。补灌应采取手动设备压力灌浆，并采用比出浆口小的细管缓慢补浆以保证排气。

4 结语

预制剪力墙灌浆套筒连接的实体检测对于现场预制剪力墙的安装以及灌浆操作都具有很重要的指导意义。直观观测灌浆套筒剖切面，便于发现灌浆操作可能产生的通病，从而能够及时采取措施改正。例如出浆口出现的空洞，若没有进行实体检测，则难以意识到当前采用的稳压装置可以减小空洞的长度。而抗拉性能试验则可以十分客观地体现墙体间的竖向连接强度。

对于预制剪力墙，钢筋套筒灌浆连接是最重要的，其质量应以事前控制和过程控制为主。同时，钢筋的锚固长度、钢筋偏位和灌浆料的密实度等必须满足要求，对操作工人也必须提前进行培训和技术交底，从而达到预期的质量目标。