装配整体式剪力墙结构后灌浆施工可行性研究及应用技术

李 松 张海龙 廖 聪 刘 锐 边毓敏

中建三局集团有限公司工程总承包公司 湖北 武汉 430064

伴随建筑工业化的进程，装配整体式剪力墙结构在大体量住宅类项目中得到了广泛的应用，其中套筒灌浆连接是装配整体式剪力墙结构最常见的连接方式。

根据JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求，灌浆料同条件养护试件抗压强度达到35 MPa后，方可进行对接头有扰动的后续施工。正常灌浆工序及等待灌浆料强度的时间影响了后续工序的及时跟进，若要消除此影响，则可通过调整灌浆施工顺序，将灌浆工序调整在下一层吊装之后，钢筋模板安装时，即采用后灌浆施工工艺，将灌浆施工工序改变为非关键线路工序，可有效避免工作面闲置，提高建造效率[1-5]。

1 后灌浆施工工艺应用分析

1.1 后灌浆工艺介绍

本文所指后灌浆施工工艺，是将第N层预制剪力墙安装固定后暂不灌浆，对第N层预制剪力墙之间的竖向后浇段及楼盖混凝土进行浇筑。在进行第N＋1层的钢筋及模板工作时，再对第N层预制剪力墙进行灌浆，即滞后一层进行灌浆施工，灌浆施工将不再占用关键线路，后续施工可以及时插入，从而达到节约工期，提高建造效率的目的。

1.2 后灌浆施工工艺应用难点

由于采用后灌浆施工工艺，在短暂工况下未灌浆的预制剪力墙不能充分发挥其承载能力，故需对短暂工况下后浇段剪力墙承载能力进行校核，同时应考虑施工电梯、爬架、塔吊附着、施工楼面活荷载等施工荷载对未灌浆楼层的影响，采取局部加强措施。

后灌浆施工工艺将灌浆调整至混凝土浇筑后进行，在标准层施工作业时，由于预制剪力墙灌浆节点连接未形成，故应采取可靠措施保障墙体标高、水平位置与垂直度；同时由于后灌浆施工具有不可逆性，在混凝土浇筑完成后，预制剪力墙无法再次吊起，且构件拆除代价很大，故应加强封仓施工与灌浆施工质量管控，降低后灌浆质量安全风险。

2 后灌浆结构受力分析

本文以某住宅楼项目为例，该楼栋采用装配整体式剪力墙结构，地上33层，1～5层为现浇剪力墙，6～33层部分剪力墙采用预制剪力墙，预制剪力墙竖向连接采用套筒灌浆连接技术。标准层外防护架采用附着式升降脚手架。

2.1 短暂工况及研究对象分析

采用后灌浆施工工艺时，在进行第N＋1层的钢筋及模板工作时，对第N层预制剪力墙进行灌浆，因此未灌浆的预制剪力墙楼层，上部仅有一层在施工，未灌浆施工楼层剪力墙主要承受荷载包括：风荷载、上一层预制墙体荷载、施工荷载以及附着式升降脚手架的作用力（图1）。

图1 计算楼层选择

如图1所示，选择次顶层（第32层）的整层墙体作为研究对象，此时第31层及以下已灌浆施工完毕，第32层预制剪力墙未灌浆，已浇筑第32层墙体的后浇混凝土连接段和顶部楼板，已完成第33层预制剪力墙吊装，正在施工第33层钢筋及模板工作。此时的墙体承受较大的风荷载，未灌浆预制墙体承受上一层预制墙体以及施工荷载，附着式升降脚手架附着在未灌浆的楼层，为最不利工况。

在套筒未灌浆之前，预制剪力墙与下层剪力墙未形成可靠连接，不能抵抗水平作用。偏于安全考虑，水平及竖向荷载全部由后浇段剪力墙承担，故对后浇段剪力墙建立整体模型进行计算分析。

2.2 后浇段承载力验算

2.2.1 建模及施加荷载

在PKPM软件中建立未灌浆楼层的整体模型，将本层预制墙体和上层预制墙体承受的重力、风荷载施加在相邻后浇段墙体上，分析模型见图2。

图2 计算模型

后浇段混凝土设计强度C30，计算工况时龄期较短（仅3 d左右），按照同条件养护混凝土试块，测得抗压强度为C12。

荷载取值：楼面活载2.5 kN/m2。32、33层预制剪力墙线荷载：2×15 kN/m。穿墙螺杆的受力根据该项目“SZ03-06型全钢附着式升降作业安全防护平台专项施工方案”，爬架作用力设计值：竖向力为70.9 kN，水平力（向外）为69.2 kN。风压取10年一遇的风压。其他计算参数取值同原设计。

2.2.2 计算结果

短暂工况下，后浇段轴压比计算结果如图3所示。从计算结果可以看出，后浇段的轴压比全部满足规范要求。短暂工况下，后浇段配筋计算结果如图4所示。

图3 后浇段轴压比

图4 后浇段配筋计算结果

根据计算结果对比，原设计配筋在部分位置不满足要求，需要进行局部加强。如图4中画圆圈的位置，每个单元中有4处后浇段需要进行局部加强。

2.2.3 局部加强措施

由于局部位置有较大的爬架作用力，且不计算预制剪力墙承载能力，导致后浇段墙体抗弯承载力不足，每个单元对4处后浇段进行局部加强，增大后浇段的纵向受力钢筋配筋面积，如表1所示。由表1可知，一个单元需要采取的加强措施有：将24φ12 mm的钢筋增大为24φ14 mm的钢筋，8φ12 mm的钢筋增大为8φ16 mm的钢筋。

表1 后浇段局部加强措施

2.3 结构受力分析结论

经验算，在不改动原结构施工图设计中剪力墙布置及大部分配筋设计的情况下，加强部分后浇段剪力墙纵向受力钢筋配筋面积，可使未灌浆楼层的后浇段剪力墙满足短暂工况的承载能力要求。

3 后灌浆施工质量控制

3.1 预制墙标高、水平位置与垂直度控制

采用后灌浆施工工艺时，在钢筋、模板等施工过程中，预制墙仅由斜支撑和底部垫块支撑固定，施工扰动可能会对预制墙标高、水平位置与垂直度造成影响。

3.1.1 预制剪力墙连接面管理

1）预制剪力墙下部至少设置2处垫块，墙身较长时增设垫块，使垫块间距≤1.5 m，均匀分布在预制墙底。

2）连接面凿毛处理时，预留出垫块放置点位不剔凿，保证垫块放置基面平整坚固。

3）宜选用表面平整、形变小的方形钢垫片。

3.1.2 斜支撑管理

1）斜支撑使用前对调节、锁定组件进行核查。

2）每块预制墙固定斜支撑不少于4道，上部斜支撑2道，撑点在板高2/3位置，下部斜支撑2道，撑点在板高1/5位置，布置形式如图5所示。

图5 斜支撑安装示意

3）钢筋、模板施工时避免对斜支撑扰动，如施工过程中发生扰动，应立即复核垂直度并调整归位。

4）后灌浆层作业完成，待灌浆料强度达到后续施工要求后，方可拆除斜支撑，因此现场需增配1层斜支撑。

3.1.3 垂直度管理

1）预制剪力墙安装校正时，提高预制墙垂直度控制要求，将垂直度允许偏差控制在3 mm内。

2）混凝土浇筑前，复核预制墙垂直度与斜支撑稳固性，对不满足控制要求的墙体与斜支撑及时进行调整。

3.2 封仓质量控制

应用后灌浆工艺，灌浆施工调整至混凝土浇筑后进行，为避免混凝土浇筑时流入预制墙底部的灌浆仓体，应提前进行封仓施工，同时应加强封仓质量管理，降低灌浆环节的漏浆与爆仓风险。

3.2.1 封仓施工插入时间

后浇暗柱处存在封仓界面，因此封仓施工需在模板安装前完成，封仓施工宜随预制墙吊装同步推进，在预制墙校核固定完成后即可插入。

3.2.2 封仓施工质量控制

1）根据产品规格，严格控制坐浆料的水灰比，在封仓前湿润连接界面，封仓完成后进行养护。

2）现浇暗柱与预制墙交界处填抹密实，避免混凝土流入灌浆仓体，预制墙底部与现浇暗柱模板贴合处进行勾缝。

3）采用专业的内衬、抹灰工具，控制填抹深度15～20 mm，填抹界面略高于预制墙底边界，且不堵塞注浆孔。

3.3 灌浆质量控制

后灌浆施工具有不可逆性，灌浆完成后，如出现质量问题，预制墙无法再次吊起，且构件拆除代价很大。因此，应用后灌浆工艺时，灌浆的前置检查、插入时间、现场管理对于施工质量的保障十分重要。

3.3.1 后灌浆前置检查

1）预制构件进场验收时，需对每个套筒、注浆孔与出浆孔的通畅情况进行排查。

2）灌浆施工前，检查封仓界面密实性，若发现水平裂缝与竖向横断裂缝，应及时剔除并重新封堵。

3.3.2 后灌浆插入时间

本文采用的后灌浆工艺仅滞后标准作业层1层，即第N层灌浆施工需严格控制在第N＋1层混凝土浇筑之前完成，预制墙灌浆宜在第N层竖向模板拆除后及时插入。

3.3.3 后灌浆现场管理

1）后灌浆由项目技术人员现场批准后进行施工。

2）灌浆作业人员经后灌浆施工培训合格后上岗，并按照工艺流程施工。

3）现场灌浆作业人员不少于5人，至少2人负责注浆、出浆孔封堵、处理漏浆情况。

4）每仓注浆施工完成约10 min后应在出浆孔及时检查浆液回落情况，同时对预制墙四周进行巡视，观察是否存在漏浆，若未灌满或漏浆，应及时进行补浆。

5）若遇严重漏浆与爆仓，应立即剔除封仓界面，用高压水枪逐一冲洗灌浆孔，于30 min内将灌浆孔与仓体清洗干净；之后重新封仓，待坐浆料养护合格后再进行灌浆。

4 后灌浆应用案例分析

在结构受力验算与质量控制措施分析的基础上，通过后灌浆理论计算与技术推演形成了一套完善的后灌浆施工工艺，并在该住宅装配式混凝土建筑主体施工阶段成功应用。

4.1 理论计算与技术推演

对后灌浆施工进行模拟计算，复核短暂工况下的结构受力安全性。同时，编制后灌浆施工方案，详细说明后灌浆工艺技术、施工安全保障措施、质量验收要求、应急处理措施等事项。

4.2 后灌浆现场施工管理

该住宅进入标准层施工后，第6～11层采用传统灌浆施工，第13～32层采用后灌浆施工，第33层为屋面层，采用传统灌浆施工。在后灌浆实施阶段，现场管理重点围绕施工流水组织、质量验收管理与安全应急管理开展。

1）施工流水组织。采用后灌浆工艺，灌浆施工不再占用关键线路，标准层关键工序的衔接转变为：预制墙吊装→预制墙封仓→模板安装→水平构件吊装→梁板钢筋绑扎→混凝土浇筑。其余工序可随关键线路穿插推进。施工流水组织如图6所示。

图6 后灌浆标准层施工流水

2）质量验收管理。项目从过程监督与质量验收2个环节强化后灌浆施工管理，同时联合监理队伍，对现场施工质量进行把控。

3）安全应急管理。为保障现场施工安全，项目建立后灌浆安全管理机制，对作业人员进行后灌浆安全施工培训与交底，明确结构补强措施、架体搭设与混凝土浇筑安全事项，在现场施工过程中由安全管理人员逐项监督落实。

4.3 后灌浆应用实施效果

该装配式住宅建筑通过后灌浆工艺的成功应用，有效节约了主体建造工期，整体实施的成本与施工质量可控，为项目建设创造了良好的综合效益。

1）节约主体工期约40 d。在传统灌浆楼层，该住宅的标准层施工周期为7 d/层，通过后灌浆工艺的应用，有效改善了现场工序穿插与流水组织，标准层施工周期提升至5 d/层，总计节约主体工期约40 d。

2）应用成本可控。后灌浆工艺与传统灌浆工序对比，成本增量主要为材料、设施与管理投入；但后灌浆通过工期优化，有效节约了大型设备租赁费用和人工费用。总计节约费用高于成本增量，具有较好的经济效益。

3）施工质量可控。对于现浇作业楼层，通过对预制墙垂平调控，对封仓、混凝土浇筑过程监督与验收等措施，可有效保障现场施工质量；对于灌浆楼层，灌浆作业在混凝土浇筑后进行，避免了后续钢筋、模板等施工对灌浆节点的扰动，有利于灌浆料养护，提升成形质量。

5 结语

1）本文对滞后一层灌浆的后灌浆施工工艺可行性及应用技术进行了分析，基于某住宅楼项目，进行了结构受力分析与验算，并对后灌浆施工工艺的技术管理、施工管理与实施效果进行了验证。

2）对正常工序和后灌浆施工工序进行了对比，采取滞后一层灌浆的后灌浆施工工艺，可以将灌浆工序调整为非关键线路工序，有效提升了工序穿插效率，缩短了主体建设周期。

3）应用后灌浆施工工艺带来的工期调整与优化，改善了装配式建筑主体进度慢的痛点，与传统灌浆工序相比，更能发挥出装配式建造模式的优势，有利于推进装配式建筑快速建造的发展。