浅析预制剪力套筒灌浆质量缺陷处理施工

陈玉林 （上海建工集团投资有限公司，上海 200080）

装配式混凝土建筑是将工厂生产的预制构件、配件、部品等建筑产品运输到施工现场，再采用可靠的连接方式装配而成的建筑。现浇结构通过搭脚手架、支模板、绑钢筋、浇混凝土流程在施工现场完成，但现浇结构效率低、现场乱、消耗大、垃圾多，对环境影响大，劳动力需求大；装配式结构部件在工厂生产，现场装配，具有标准化、工厂化、机械化、信息化等优点。装配式结构对提高工程质量、降低建造成本、促进节能减排、改善人居环境、转变建筑业生产方式等有积极意义。

1 工程概况

本工程预制结构体系采用现浇剪力墙结构+装配整体式框架结构，包含的预制构件有预制楼板、预制剪力墙、预制叠合板、预制楼梯、预制阳台、预制空调板等，标准层预制构件数为79 件，最大预制构件重达6.57t，预制率达到30%。其中，预制剪力墙为竖向受力构件，每层共计8件。

预制剪力墙区域为现浇剪力墙应力较小区域，预制内剪力墙区域应力水平不高，截面抗剪、抗压、受拉及受压较大的边缘构件仍采用现浇结构。预制剪力墙上下层连接方式采用套筒灌浆连接。

2 预制剪力墙构造

预制剪力墙上下层连接形式、连通腔区域、套筒分布如图1～图4所示。

图1 预制剪力墙上下连接套筒详图

图2 多筒联通仓横剖投影构造图

图3 预制剪力墙竖向构造图

图4 预制剪力墙底部套筒分布图

3 套筒及灌浆料简介

武汉源锦建材科技有限公司的装配式建筑钢筋连接用套筒灌浆料，水料比为1：0.13，灌浆料初始流动度为345mm，30min 流动度为310mm；1d 抗压强度为42.1MPa，3d 抗压强度为72MPa，28d 抗压强度为96.7MPa；3h 竖向膨胀率为1.0%；各项指标均符合JG/T 408-2013 标准要求。该公司的装配式建筑用座浆砂浆，水料比为1：0.16，该座浆料初凝时间为54min；1d抗压强度为18.3MPa，3d抗压强度为36.3MPa，28d抗压强度为49.2MPa；28d拉伸粘结强度为0.8MPa；28d自由膨胀率为0.21%；各项指标均符合Q/WYJ 012-2016 标准要求。

北京思达建茂科技发展有限公司的剥肋滚轧直螺纹灌浆套筒，该套筒制作材料为45#圆钢，灌浆套筒长度为156mm，外径为34mm，内径为25mm，机械连接段螺纹连接长度为20mm，螺纹公称直径为14.5mm，安装扭矩≥100N·m；各项指标均符合JGJ 355-2015 标准要求。

灌浆料进场前，已进行灌浆料与灌浆套筒的匹配性试验，各项指标符合规范要求。

4 检测要求及检测结果分析

4.1 检测要求

根据GB 50300-2013《建筑工程施工质量统一验收标准》第3.0.10 条规定，分项工程应按楼层结构划分检验批。现场灌浆班组为同一班组，钢筋套筒灌浆连接接头按一个楼层划分为一个检验批。

对于钢筋套筒灌浆连接接头的抗拉强度检测，每个检验批按DGJ32/J 184-2016《装配式结构工程施工质量验收规程》4.1.3条规定进行取样检测，每楼层检验批取样数量为3个。

对于钢筋套筒灌浆连接接头的灌浆料密实度检测，每个检验批按照GB 50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》3.0.9条规定进行取样检测，每楼层检验批取样数量为5 个，取样部位应体现均匀分布、随机原则。

4.2 检测结果分析

抗拉强度试验结果表明，试件破坏有钢筋母材断裂、钢筋机械连接端拔出、钢筋套筒锚固端拔出三种破坏模式。剖开套筒检测灌浆料密实长度，发现部分试件抗拉强度很高，但灌浆料密实长度明显低于规范要求。出现上述情形，项目判断可能由于在对套筒进行剖切的过程中，损伤了灌浆料，导致部分灌浆料破碎，无法准确测量。

以往工程经验也表明，取样过程会对套筒机械连接及灌浆连接性能产生较大影响。在取样过程中，采用电锤开凿混凝土，较大振动、敲击会影响机械连接及灌浆连接强度。套筒切割也会导致套筒内灌浆料的破损，从而无法得到准确的测量数据。因此，可以以抗拉强度作为判定套筒机械连接及灌浆连接是否合格的主控指标。

北京思达建茂科技发展有限公司的试验研究结果表明，当灌浆料强度在80MPa～90MPa时，采用该公司的剥肋滚轧直螺纹灌浆套筒，钢筋锚固长度满足7倍钢筋公称直径时，灌浆套筒接头即发生钢筋断裂破坏。

国家行业标准JGJ 355-2015考虑我国钢筋的外形尺寸及工程实际情况，提出了灌浆连接端用于钢筋锚固深度不宜小于插入钢筋公称直径的8 倍的要求。而根据实际试验结果，对于尺寸及构造合理的灌浆套筒，当灌浆料强度满足80MPa～95MPa 时，钢筋锚固深度满足6倍钢筋公称直径时接头即发生钢筋断裂破坏，满足7倍钢筋公称直径时接头变形即满足规范要求。因此，JGJ 355-2015 规定的钢筋锚固长度有较大的安全储备。在加强现场管理，确保现场灌浆质量及钢筋规定插入深度的前提下，钢筋锚固长度可适当减小。

采用14mm 直径HRB400 级钢筋作为竖向连接钢筋时，根据GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》，HRB400 级钢筋抗拉极限强度标准值为540MPa，屈服强度标准值为400MPa，抗拉强度设计值为360MPa。当套筒连接接头抗拉试验满足540MPa时，即能满足设计要求。

根据上述分析结果，按以下标准对灌浆套筒连接进行判定：①当抽检套筒抗拉试验抗拉强度实测值不小于钢筋极限强度标准值即540MPa时，判定该套筒连接合格；②对仅做密实长度检测的试件，当抽检套筒密实灌浆料长度不小于7d 即98mm 时，判定该套筒连接合格；③除上述1、2条的其他情形一律判定为套筒连接不合格。

5 缺陷补强施工

对于不满足上述判别标准的楼层，可采用人工开槽钢筋焊接连接方式对灌浆套筒连接接头进行处理。

5.1 定位放线和开凿

对预制剪力墙套筒开凿区域进行标识，定位放线；使用电镐对预制剪力墙相应区域进行开凿处理，开槽宽度100mm～110mm，开槽高度需满足钢筋焊接搭接长度，搭接长度不小于于10d；凿除时控制好电镐进入深度，应尽量避免破坏原有钢筋网；对粘在钢筋上的少量混凝土先用铁锤原位轻击再用钢丝刷清理；表面凿除平整，疏松混凝土要凿除干净，并用空气压缩机吹除表面粉尘。

5.2 钢筋除锈处理

清除钢筋表面锈迹及其他污物，一般采用角向磨光机配钢丝刷除锈，打磨至露出金属光泽为止，严禁使用锈蚀严重的钢筋；工人除锈过程中要注意佩戴眼镜和口罩，雨湿天气不宜除锈；打磨除锈的钢筋应及时安装使用，停放时间不能过长，防止再次生锈。

5.3 钢筋焊接

单面搭接焊焊头外观质量要求：①焊缝表面应饱满平整，无虚焊夹渣等焊接缺陷；②接头区域不得有裂纹；③HRB400-Ⅲ级钢的单面焊搭接长度不小于10d；④钢筋接头的焊缝厚度h应不小于0.3d，焊缝宽度b不小于0.8d；⑤如水平分布钢筋被截断，水平分布筋采用同规格的钢筋进行单面搭接焊，焊缝长度不小于10d。

单面搭接焊焊头工艺质量要求：①HRB400-Ⅲ级钢的单面焊搭接长度不小于10d；②搭接焊的焊缝厚度h不应小于0.3d，焊缝宽度b不小于0.8d；③搭接焊时，先在离端部20mm以上部位焊接两个定位焊缝；④接焊时，引弧应在搭接钢筋形成焊缝的一端开始，收弧应在搭接钢筋的端头上。弧坑应填满，第一层焊缝应有足够的熔深，主焊缝与定位焊缝应熔合良好，不得烧伤主筋。

钢筋搭接焊处理措施如图5所示。

5.4 模板工程

模板选用木模板，模板根据结构实际尺寸事先制成整体模板，整体木模板边框采用50mm×100mm木方，边框距木模板预留25mm宽用于模板之间的拼接，竖向背肋为50mm×100mm 的木方，钉在木模板上，间距150mm。根据预制剪力墙套筒位置及开槽位置，在墙侧面模板上方预留灌浆用喇叭口，用于浇筑灌浆料。模板支设示意图如图6所示。

图6 模板支设示意图

5.5 座浆料浇筑

在座浆料制备的过程中必须严格根据配合比对其进行控制，在制备过程中必须要保证搅拌的均匀程度，同时，拌制过程中所使用的水源必须符合饮用水的标准。

座浆料浇筑前，将结构面提前润湿，且保证润湿与浆料浇筑有一定的时间间隔，防止原结构与浆料接触面粘结不牢；在楼板浇筑施工过程中，一定要从上面施工过程中预留下的孔洞对其进行更加科学和合理的浇筑处理，适当在模板外进行振捣，。在浇筑施工彻底结束之后，还要对施工过程中预留的孔洞进行全面封堵。

5.6 座浆料养护

（1）常温养护。座浆料浇筑前，日平均温度不应低于5℃，浇筑完毕后裸露部分应及时喷洒养护剂或覆盖塑料薄膜，加盖湿草袋保持湿润。采用塑料薄膜覆盖时，座浆材料的裸露表面应覆盖严密，保持塑料薄膜内有凝结水，座浆料表面不便浇水，可喷洒养护剂。应保持座浆材料处于湿润状态，养护时间不得少于7d。

（2）高温养护。浇筑前24h 采取措施，防止浇筑浆料部位受到阳光直射或其他热辐射。采取适当降温措施，与浆料接触混凝土基础和设备底板的温度不大于35℃。浆体入模温度不应大于30℃。浇筑完成后应及时采取保湿养护措施。

6 施工部署

对于缺陷楼层补强施工时，可自下往上施工，且两层同步开始施工。若缺陷补强楼层只有一层时，采取同时对该层预制剪力墙单侧开槽的形式进行施工，此种方式下，预制剪力墙墙受压面积减少1/10，轴压比满足设计验算要求。

若相邻楼层均为缺陷补强层，考虑到预制剪力墙单侧开槽时轴压比满足受力要求，两层同步施工过程中，相邻楼层相同编号的预制剪力墙可同时施工

7 抽检部位修复

将套筒切断后的钢筋调直，包括原套筒部位的上下端连接钢筋、墙内水平分布筋、板内钢筋。用卷尺测量构件外露钢筋长度。当外露钢筋长度不满足焊接搭接长度时，应凿除相应部位混凝土，使外露钢筋长度满足焊接搭接要求。根据需要进行焊接用短筋下料，搭接长度不小于6d+20mm。将短筋与结构外露钢筋绑扎固定后，采用E50 焊条实施单面焊接。焊缝长度不小于6d+20mm，焊缝厚度不小于0.3d，焊缝宽度不应小于0.8d；焊缝应饱满，无虚焊夹渣等焊接缺陷。完成焊接后清除焊渣。水平分布筋采用同规格的钢筋进行单面搭接焊，焊缝长度不小于10d。

完成钢筋焊接、垃圾清理工作后，在该部位立模，墙面模板上部留出簸箕口，方便从墙侧面浇筑混凝土。簸箕口顶面应高出修复面100mm以上。采用比原设计高一个等级的微膨胀混凝土，从墙侧面浇筑，在模板外振捣。在混凝土终凝后，凿除突出墙面的混凝土，定期浇水养护。

8 结语

对比粘贴钢板补强方案，采用此种钢筋焊接的形式对缺陷楼层进行修补，属于隐蔽工程，不会影响观感，且修复完成后，不会影响下道工序施工。

若采用粘贴钢板补强施工，需准备①6mm钢板（钢号Q345），工厂切割成100mm×440mm 钢条；②在上下墙板上钻孔，孔径D=18mm，按化学锚栓工艺要求植入锚栓；③清理混凝土表面，除浄浮尘，用丙酮擦洗二遍；④采用A级结构胶，将钢板粘贴于混凝土表面，两端通过螺栓固定；⑤待结构胶达到强度后，用比原设计高一个等级的微膨胀混凝土，封堵板面洞口。修补所需原材料成本较高且施工过程相较钢筋焊接补强方案较为烦琐。