浅谈北京山区地带装配式住宅楼冬季套筒灌浆技术分析

2022-08-08薛鹏飞王锐

中国建筑金属结构 2022年7期

薛鹏飞王锐

0 引言

相比传统钢筋混凝土现浇结构，大部分消费者对装配式结构的整体质量和安全认可度不高，主要体现在装配式构件套筒灌浆连接的质量上。因此，研究装配式建筑的套筒灌浆连接技术对装配式建筑的发展有着重要的意义。根据《建筑工程冬期施工规程》JGJ104-2011 的规定：用于冬期施工的灌浆料，适用的温度范围为-5℃～10℃，使用时灌浆部位的温度不低于-5℃。北京山区地带冬季低温施工时,如何确保套筒灌浆施工质量，是影响结构安全、施工质量的首要难题。

1 工程概况

本工程位于北京市延庆区大榆树镇下屯村，基础底板为筏板基础，地上住宅为装配式剪力墙结构，地下室为框架剪力墙结构，总建筑面积89 949.96m，首层及以上（除顶层）为全装配结构，预制构件包括预制楼梯板、预制外墙板、预制内（隔）墙板，楼板为预制叠合板，各层的现浇部位为电梯井筒核心区墙体及楼梯间前室两侧墙体、楼板及楼梯梁。

2 工程难点及对策分析

工程难点及对策分析如表1 所示。

表1 工程难点及对策分析

3 冬季施工主要措施

3.1 冬施概况

本年度可冬施时间：2021 年11 月15 日～2022 年3 月15日，共120 日历天，期间冬休60 天，实际工期60 天。本工程采用SGM 套筒灌浆料（低温型），满足-5℃～10℃无蓄热保温措施施工要求。专用低温型灌浆料性能指标如表2 所示：

表2 专用低温型灌浆料性能指标

当大气温度低于0℃、高于-5℃时，施工时需采用低温灌浆料，施工工艺为“后灌浆”法施工；当大气温度在-5℃以下时，采用低温灌浆料施工，施工方法为后灌浆施工工艺，灌浆作业区保持全封闭状态且采取有效保温措施；当大气温度低于-10℃时，停止灌浆作业；施工环境气温达到-5℃以下时，严禁灌浆施工。

3.2 后灌浆法+暖棚法施工工艺

常规条件下竖向墙体灌浆施工，应先对预制竖向墙体构件进行吊装安装，同时搭设斜支撑并精调，并在本层叠合板等水平构件搭设前即开始进行套筒灌浆施工。但是在低温作业环境下，室外温度过低，不能达到灌浆料施工的条件，结合此前施工经验并结合现有工程案例，为达到“保温蓄热”的施工条件，低温套筒灌浆通常采取“后灌浆法”安装工艺。即墙体吊装作业施工完成后，对竖向墙体构件进行临时支撑固定，之后搭设顶板支撑体系，并完成叠合板的吊装、验收及混凝土浇筑后，采取覆盖双层防火岩棉毡的方式进行保温封闭，同时将结构门、窗洞口等进风部位采用双层防火岩棉被封闭形成封闭空间。每户配置一台15kW 的加热器用于蓄热保温，通过电子测温仪、预埋测温线和室内温度计进行测温并读取实时温度数据，当确定套筒内浆体温度在-5℃以上时才能进行灌浆施工。

根据延庆地区冬季大气温度特点，考虑到有可能出现气温骤降情况，为确保本工程套筒灌浆料施工质量，封闭空间内恒定温度≥5℃时，可以进行冬季套筒灌浆作业。

暖棚法计算书：

以C 户型为例，平面尺寸为13.2m×6.8m，高2.8m，四周维护层为外墙100mm 厚挤塑保温板，板顶保温层为30mm 厚岩棉被，室外平均气温为-20℃，室内平均温度要求为5℃。

棚顶维护面积：

该暖棚每h 的总耗热量：

故每台暖风机的发热量应不低于8.24kW/h，方案中所选用的暖风机发热量为15kW/台，因此，当户型面积不大于90m时，需配置一台暖风机，当户型面积大于90m时，需配置二台暖风机，以保证室内温度不低于5℃，满足注浆温度要求。当室外当日最低温度低于-20℃时，即停止注浆施工。

4 主要施工方法和技术措施

4.1 施工准备

为保证冬季施工期间施工质量，采取灌浆作业区全封闭保温措施，灌浆作业区每户各个房间设置一支水银温度计，保证各部位均得到监测，灌浆前期中期后期均测温并做记录，灌浆区采用防火岩棉被保温，当低温灌浆料强度低于设计标准，且套筒内灌浆料温度＜0℃时，立即对灌浆作业区采用暖风机进行蓄热保温措施。

4.2 施工流程

（1）整体流程：施工准备→墙体构件吊装→放置测温导线→墙体校核→PE条墙体底部封边→现浇节点部位钢筋绑扎、模板安装→顶板支撑体系搭设→叠合板吊装→顶板钢筋、水电预留预埋管线施工→顶板混凝土浇筑→顶板保温→主体结构的窗洞口、阳台口封闭→蓄热保温及测温→灌浆料施工（座浆料封边）→封闭空间保温、测温→强度达标后拆除窗洞口、阳台口等封闭及保温措施。

（2）灌浆施工流程施工准备→坐浆料勾缝→灌浆区保温→灌浆浆体制作→测温→套筒灌浆（座浆料封边）→自检及工作面清理→测温→强度达标后拆除保温措施。

4.3 施工方法

（1）测温线放置：本工程采用电子测温仪对灌浆区进行测温。座浆料封仓时将测温线放置于灌浆区内。

①技术人员应在施工前编制灌浆区域测温方案，绘制测温点平面布置图，对作业人员进行技术交底。

②测温线应放置于灌浆连通腔区域内，靠近连接钢筋，距离墙体40mm 的部位。（如图1、图2 所示）

图1 灌浆测温区剖面图

图2 灌浆测温区剖面图

（2）灌浆料配置

在灌浆料配置前，首先进行浆料的温度试配，灌浆料入套筒的温度宜在5～10℃之间，搅拌好的浆体温度控制在5℃以上。

①严格按照规定温度、配比及操作工艺进行灌浆料的拌制。常规条件下灌浆料的用水量为：两袋灌浆料加入6kg 水进行拌制。水的计量前期使用水桶做好刻度，通过水桶做好对水的计量后，将水倒入搅拌机中，保证配比。

②加水连续搅拌10min，水温应控制在0～10℃之间。

③搅拌完成的浆体须静置2min，待表面气泡消除后方可使用。

④搅拌浆体应坚持随用随拌的原则，搅拌完成的浆体有效使用时间为30min。

（3）套筒灌浆

①灌浆区域保温：封闭作业空间门窗洞口采用双层防火岩棉被封闭，通过暖风机进行蓄热保温，要求保持恒温5℃以上至少2h，保证加热最远端或最不利墙体的灌浆腔内温度达到0℃以上。灌浆区采用双层防火保温岩棉保温，进行热量损失的补偿。

②压力灌浆：采用低压力灌浆工艺，通过控制灌浆压力的方式来控制灌浆过程中浆体的流动速度，控制依据为灌浆过程中本灌浆腔内已经封堵的灌浆孔或排浆孔的橡胶塞能耐住低压灌浆压力不脱落为宜，如果出现脱落情况则立即塞堵灌浆孔或排浆孔并调节压力。

③漏浆处理：若出现漏浆现象则停止灌浆并处理漏浆部位。

④灌浆腔保压：排浆孔处浆体成柱状按顺序排出时，采用橡胶皮塞逐一封堵，所有排浆孔都完成封堵后，进行保压（0.1MPa），保压0.5min。

⑤灌浆孔封堵：保压完成后拔去灌浆管，封堵必须及时，避免浆料流出造成灌浆不实。

⑥灌浆养护：浆料搅拌完成后尽快进行灌浆施工，保证灌浆入套筒温度高于5℃。灌浆施工完成后，对灌浆施工区域和灌浆连通腔每间隔2h 进行1 次测温监测，确保腔体内浆料温度应高于0℃，至少保持24h，采用防火岩棉被进行覆盖保温。同条件养护试件抗压强度未达到35MPa 前，不得停止养护。灌浆施工工艺如表3 所示。

表3 灌浆施工工艺

（4）测温监测

①在灌浆浆体搅拌完成后、浆体注浆作业前，需对搅拌机内和灌浆罐内的浆料每间隔2h 进行1 次测温。

②灌浆作业前，在灌浆测温平面布置图的测温点中任意挑选一点进行测温，确认灌浆位置温度是否满足灌浆所需的施工要求。测温工作应保持每间隔2h 测温1 次。为保证灌浆区温度的准确性，应在灌浆施工前一天16∶00 测温一次。

③灌浆施工完成后，每间隔2h 对灌浆区的连通腔进行1次测温监测，灌浆12h 后可调整至4h 测量1 次。

④灌注完成后，浆体温度应保持在0～10℃之间为宜，同条件养护试件抗压强度未达到35MPa 前，不得停止养护。

5 主要管理保障措施

5.1 灌浆时间

为确保低温套筒灌浆施工质量，灌浆作业区域应形成封闭的保温体系，以利于保温施工。施工时采用后灌浆工艺，灌浆时间安排在顶板叠合板混凝土浇筑完成后。灌浆前应对窗洞口和阳台口及入户门部位做密封保温封堵，使结构自身形成密闭区域，再采用暖风机等有效蓄热保温措施，可满足低温灌浆料施工温度要求。大气温度低于-10℃时，严禁灌浆。灌浆施工时间为10∶00～16∶00。

5.2 后灌浆法墙体质量控制措施

后灌浆对墙体构件垂直度、位置在钢筋和模板施工中发生变化，尤其是外墙造成接缝不一致。具体控制措施如下：

（1）墙体底部钢垫片数量增加（四点）布置，增大结构承受荷载能力，提高结构稳定性。

（2）加强调整斜撑刚度，顶紧所有斜支撑丝杠，加大墙体受力变形。

（3）加大安装精度，减少非施工偏差。

（4）控制模板支设对墙板造成变形，如避免采用撬棍撬动、大锤敲砸、用力拉拽等操作。

（5）混凝土浇筑前检查墙体变形情况，并二次对墙板进行微调，使变形墙板归位。

5.3 质量保证措施

（1）原材进场复试

灌浆料进场时进行进场复试，在15 天内生产的同配方、同批号的灌浆料每50t 作为一个检验批，不足50t 也应作为一个检验批，随机抽取不低于30kg。试验项目为：30min 流动性；泌水率；3d 和28d 抗压强度；3h、24h 与3h 的竖向膨胀率差值。

（2）接头工艺检验

灌浆作业前，应对所进场的不同生产厂家的钢筋进行机械连接工艺检验，每种规格型号的钢筋应制作不少于三个对中套筒灌浆连接接头，并在-5℃条件下养护7d，标准养护条件下养护应不少于28d，再进行工艺检验。灌浆接头应进行抗拉强度试验和残余变形试验，试验结果应当符合 I 级接头标准要求。

（3）对中连接试件

灌浆施工时，应抽取配套的灌浆套筒及灌浆料制作对中连接接头试件，并对其抗拉强度进行检验，相同规格、类型、批号的灌浆套筒每一批次不超过1 000 个，每批次随机抽取3 个套筒制作接头试件，并在-5℃条件下养护7d，标准养护条件下养护28d 后再进行工艺检验，灌浆接头应进行抗拉强度试验和残余变形试验，试验结果应当符合 I 级接头标准要求。

灌浆接头试件示意图如图3 所示：