彭艷,高海泉

(1.安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院地質(zhì)與建筑工程學(xué)院,安徽 合肥 230051; 2.中建四局土木工程有限公司,廣東 深圳 518052 )

裝配式建筑因其施工速度快、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)在建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)通過上下兩層預(yù)制剪力墻中的豎向鋼筋和水平接縫連接成整體,其中由豎向鋼筋承受水平方向的剪力和彎矩荷載,因此豎向鋼筋的連接質(zhì)量對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的受力和抗震性能起到關(guān)鍵性的作用。

目前,在裝配式結(jié)構(gòu)工程中豎向鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)是鋼筋連接的主要技術(shù)之一,已發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。周沖等[1]、安賀舜等[2]、韓錦建[3]和張立等[4]通過對(duì)豎向鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)的研究及工程應(yīng)用,詳細(xì)介紹了預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)豎向鋼筋套筒灌漿連接施工工藝、施工技術(shù)要點(diǎn)、施工質(zhì)量控制點(diǎn)等。但由于套筒灌漿鋼筋連接的質(zhì)量受預(yù)制構(gòu)件、灌漿材料、灌漿機(jī)械、工人操作水平等多種因素影響,施工中常出現(xiàn)套筒內(nèi)灌漿不飽滿現(xiàn)象,導(dǎo)致密實(shí)度缺陷,甚至出現(xiàn)套筒空腔,影響裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性能。

1 鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)

裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在施工過程中,預(yù)制剪力墻的豎向鋼筋常采用套筒灌漿連接[5]。鋼筋套筒灌漿連接原理為:預(yù)制剪力墻片中的豎向帶肋鋼筋與下層剪力墻頂預(yù)留的鋼筋通過套筒連接,使用灌漿機(jī)械向套筒內(nèi)灌漿,使灌漿料充滿鋼筋與套筒之間的間隙,待灌漿料硬化并具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度后,通過與鋼筋和套筒的咬合作用形成受力整體。因此,套筒灌漿的質(zhì)量決定工程的質(zhì)量。

2 傳統(tǒng)套筒灌漿施工技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)灌漿技術(shù)施工工藝流程

傳統(tǒng)套筒灌漿施工工藝流程:施工中使用灌漿機(jī)械通過灌漿孔進(jìn)行灌漿,當(dāng)灌漿料從出漿孔均勻流出時(shí),用堵孔塞依次進(jìn)行封堵,直至最后一個(gè)灌漿孔,然后拔掉灌漿嘴,立即用堵孔塞封堵灌漿孔,灌漿完畢,進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。

2.2 傳統(tǒng)灌漿技術(shù)存在的問題

應(yīng)用傳統(tǒng)套筒灌漿施工方法時(shí),在灌漿料制備過程中由于工人的操作水平有差異,灌漿料內(nèi)部可能殘留一定數(shù)量的微小氣泡,灌漿結(jié)束后,微小氣泡仍有殘留或慢慢溢出,同時(shí)在拔掉灌漿嘴的瞬間會(huì)引發(fā)漿液回流,以上現(xiàn)象均會(huì)導(dǎo)致灌漿不密實(shí),嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致灌漿套筒內(nèi)形成空腔,影響結(jié)構(gòu)的安全性能,引發(fā)嚴(yán)重質(zhì)量事故。因此,需要采用合適的補(bǔ)漿方法以提高灌漿質(zhì)量,保證工程結(jié)構(gòu)安全,避免出現(xiàn)質(zhì)量隱患。

3 微重力補(bǔ)漿原理

針對(duì)傳統(tǒng)灌漿技術(shù)存在的質(zhì)量問題,多位學(xué)者探討并提出解決方案。郭正興等[6]提出一種微重力流補(bǔ)漿觀察管結(jié)構(gòu)(如圖1所示),灌漿直到出漿孔的液面高于出漿孔進(jìn)入補(bǔ)漿觀察管內(nèi)時(shí)結(jié)束灌漿,封堵灌漿孔,利用補(bǔ)漿觀察管內(nèi)的高差勢(shì)能進(jìn)行微重力自動(dòng)補(bǔ)漿。在此理論基礎(chǔ)上,李胡兵等[7]提出一種灌漿飽滿度定量控制結(jié)構(gòu),蔡獎(jiǎng)權(quán)等[8]提出一種套筒灌漿飽滿度檢測(cè)器,張?zhí)烀鞯萚9]提出高位補(bǔ)漿技術(shù)。以上理論和研究表明利用微重力補(bǔ)漿施工方法能在一定程度上提高套筒灌漿的密實(shí)度,但套筒分離剖面顯示,仍有不密實(shí)及空鼓現(xiàn)象出現(xiàn)。主要原因?yàn)楣酀{料拌和物是一種黏稠狀流體,具有一定的黏滯性,在微重力作用下自由流動(dòng)性差,微重力補(bǔ)漿效果有限。

圖1 微重力流補(bǔ)漿觀察管結(jié)構(gòu)

4 氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)

4.1 氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)原理

施工中通過上述灌漿料自身重力進(jìn)行補(bǔ)漿,灌漿料自重產(chǎn)生的補(bǔ)漿壓力值范圍有限。以灌漿料漏斗距離補(bǔ)漿孔垂直高度h等于2 m為例,灌漿料重度γ約為20 kN/m3,產(chǎn)生的補(bǔ)漿壓力p=γh=40 kPa=0.04 MPa,自重形成的補(bǔ)漿壓力較小,補(bǔ)漿時(shí)間長(zhǎng),不能有效排除漿料中的微小氣泡。另外,施工中觀察補(bǔ)漿漏斗內(nèi)液面下降至穩(wěn)定這項(xiàng)工作繁雜費(fèi)時(shí)。

基于此,為進(jìn)一步提高套筒灌漿的密實(shí)度,本文研究一種氣壓式補(bǔ)漿新技術(shù)(如圖2、圖3所示),在氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)中通過補(bǔ)漿裝置中的加壓氣囊對(duì)補(bǔ)漿漏斗(密封)進(jìn)行加壓,能有效便捷調(diào)節(jié)補(bǔ)漿壓力值p。補(bǔ)漿漏斗內(nèi)的灌漿料拌和物在壓力p的作用下進(jìn)行壓力補(bǔ)漿,通過觀察壓力表數(shù)值變化即可判斷補(bǔ)漿效果,當(dāng)壓力表數(shù)值穩(wěn)壓不變時(shí),表明連通腔及灌漿套筒內(nèi)的所有空隙均填充密實(shí),套筒灌漿飽滿,補(bǔ)漿工作結(jié)束。同時(shí),該方法能有效排除灌漿料拌和物內(nèi)殘留的微小氣泡,保證灌漿密實(shí)、飽滿,操作過程直觀、高效。

圖2 氣壓式補(bǔ)漿原理圖

圖3 氣壓式補(bǔ)漿結(jié)構(gòu)圖

4.2 氣壓式補(bǔ)漿施工工藝流程

氣壓式補(bǔ)漿施工工藝通過增設(shè)安裝氣壓式補(bǔ)漿管、氣壓式補(bǔ)漿、拆除氣壓式補(bǔ)漿管、封堵補(bǔ)漿孔施工環(huán)節(jié)改進(jìn)了傳統(tǒng)套筒灌漿施工工藝,氣壓式補(bǔ)漿施工工藝流程(如圖4所示)。《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 355—2015)[10]第 6.3.5 條規(guī)定:豎向構(gòu)件宜采用連通腔灌漿,連通灌漿區(qū)域應(yīng)形成密閉空腔,不應(yīng)漏漿。灌漿時(shí)選擇灌漿倉(cāng)段的某一中部溢漿孔作為補(bǔ)漿孔,待補(bǔ)漿孔均勻溢出漿料時(shí),將補(bǔ)漿軟管端部的接頭管插入補(bǔ)漿孔,此時(shí),接頭管上的控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在溢漿孔全部封堵后,拔掉灌漿嘴,立即封堵灌漿孔。然后打開接頭管上的控制閥,通過加壓氣囊對(duì)補(bǔ)漿漏斗進(jìn)行加壓,補(bǔ)漿漏斗內(nèi)的灌漿料拌和物在壓力p的作用下進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)漿。補(bǔ)漿時(shí)間控制在3～5 min,壓力表數(shù)值達(dá)到穩(wěn)定時(shí)關(guān)閉控制閥,拔掉接頭管,立即封堵補(bǔ)漿孔,補(bǔ)漿結(jié)束,進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。

圖4 氣壓式補(bǔ)漿工藝流程

4.3 氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)施工控制要點(diǎn)

1)倉(cāng)內(nèi)清理

分倉(cāng)前,應(yīng)采用清掃工具清掃倉(cāng)內(nèi)混凝土支撐面,清理雜物垃圾,必要時(shí)可采用鋼絲刷清理,確保倉(cāng)內(nèi)清潔,無松動(dòng)石子或水泥浮漿。

2)分倉(cāng)

分倉(cāng)在預(yù)制墻板吊裝前進(jìn)行,分倉(cāng)長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際條件通過樣板灌漿試驗(yàn)確定,倉(cāng)段長(zhǎng)度不超過1.0 m。

在預(yù)制剪力墻吊裝前,將分倉(cāng)材料固定在墻下混凝土基層上,分倉(cāng)材料與灌漿套筒孔口應(yīng)保持一定距離,凈距不宜小于40 mm;分倉(cāng)材料可選用導(dǎo)熱系數(shù)低、憎水的彈性材料,聚苯乙烯泡沫條、封縫料或其他早強(qiáng)、黏聚性好的水泥基拌和物均可。填寫分倉(cāng)記錄,記錄分倉(cāng)時(shí)間,并在預(yù)制構(gòu)件相應(yīng)位置做出分倉(cāng)標(biāo)識(shí),以便于專業(yè)灌漿班組后續(xù)灌漿施工。

3)吊裝

吊裝班組應(yīng)聽從信號(hào)指揮,按吊裝順序和預(yù)制構(gòu)件編號(hào)進(jìn)行吊裝,預(yù)制構(gòu)件準(zhǔn)確就位后,測(cè)量垂直度,固定斜撐,最后摘除吊鉤。

4)封倉(cāng)

預(yù)制剪力墻吊裝完畢后進(jìn)行封倉(cāng),封倉(cāng)材料應(yīng)具備微膨脹、早強(qiáng)、和易性好的性能特點(diǎn),封倉(cāng)前應(yīng)放置內(nèi)襯,以防止封倉(cāng)料進(jìn)入墻下擠占倉(cāng)內(nèi)空間、減小灌漿料與混凝土面的接觸面積,可選擇具有一定彈性的軟管、PVC管等作為內(nèi)襯,并及時(shí)抽出。

封倉(cāng)應(yīng)堅(jiān)固封閉、不漏漿,封倉(cāng)料表面應(yīng)按壓平整,在墻面與樓板面間做成45°倒角。封倉(cāng)完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行不少于24 h的養(yǎng)護(hù),灌漿時(shí)封倉(cāng)料應(yīng)能抵抗灌漿壓力。

5)灌漿

灌漿工人應(yīng)經(jīng)崗前培訓(xùn),持證上崗,方可進(jìn)行灌漿作業(yè),班組成員固定。灌漿料制備時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照說明書要求進(jìn)行操作,均勻攪拌、靜置后使用。

將灌漿嘴插入灌漿孔,灌漿過程控制壓力為0.2～0.4 MPa,待灌漿料從溢漿孔均勻流出后,用堵孔塞依次封堵溢漿孔,直至封堵全部溢漿孔。

6)氣壓式補(bǔ)漿

補(bǔ)漿施工前,檢查補(bǔ)漿漏斗、補(bǔ)漿軟管、控制閥、接頭管的氣密性、水密性,確認(rèn)壓力表運(yùn)行正常后,方可投入使用。檢查完畢后,向補(bǔ)漿漏斗內(nèi)注入約500 mL的灌漿料拌和物,同時(shí)打開控制閥,排除補(bǔ)漿管內(nèi)的空氣,關(guān)閉控制閥,將補(bǔ)漿管放置在補(bǔ)漿孔附近待用。

灌漿時(shí)選擇灌漿倉(cāng)段的某一中部溢漿孔作為補(bǔ)漿孔,待補(bǔ)漿孔均勻流出漿料時(shí),將補(bǔ)漿軟管端部的接頭管插入補(bǔ)漿孔。加壓數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件和倉(cāng)段長(zhǎng)度進(jìn)行試驗(yàn)后確定,壓力值宜為0.06～0.10 MPa,補(bǔ)漿漏斗內(nèi)的灌漿料拌和物在壓力p的作用下進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)漿,補(bǔ)漿時(shí)間3～5 min,觀察壓力表數(shù)值變化,壓力變化平穩(wěn),補(bǔ)漿正常,壓力表中數(shù)值不再變化時(shí)補(bǔ)漿結(jié)束,關(guān)閉控制閥,拔掉接頭管,封堵補(bǔ)漿孔;若壓力值變化突然異常,即可判斷為堵孔塞脫落或連通腔破損漏漿,連通腔內(nèi)的灌漿料已大量流出。若堵孔塞脫落,可重新進(jìn)行堵孔,立即進(jìn)行二次灌漿;若連通腔破損漏漿,應(yīng)停止補(bǔ)漿,隨即采用高壓水槍清理破損倉(cāng)段內(nèi)的灌漿料,修補(bǔ)封倉(cāng)后重新灌漿。

5 結(jié)語

通過對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋套筒灌漿連接氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)的應(yīng)用研究,發(fā)現(xiàn)應(yīng)用氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)與傳統(tǒng)套筒灌漿技術(shù)及微重力補(bǔ)漿施工技術(shù)相比,具有以下優(yōu)勢(shì):

1)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)連通腔破損或堵孔塞脫落等引起的漏漿現(xiàn)象,避免傳統(tǒng)方法中因漿液回流引起的套筒空腔,顯著提高套筒灌漿料拌和物的密實(shí)度和飽滿度,提升灌漿質(zhì)量,保證裝配式建筑的結(jié)構(gòu)安全。

2)在現(xiàn)有補(bǔ)漿方法中,觀察漏斗中漿料液面的下降量工作繁雜,氣壓式補(bǔ)漿只需通過觀察壓力表數(shù)值變化即可判斷補(bǔ)漿效果,該方法操作過程簡(jiǎn)單、直觀、高效。

3)應(yīng)用氣壓式補(bǔ)漿技術(shù),通過調(diào)節(jié)壓力值范圍進(jìn)行補(bǔ)漿,能縮短補(bǔ)漿時(shí)間,有利于補(bǔ)漿裝置中多余的漿料及時(shí)回收利用。

綜合比較,氣壓式補(bǔ)漿技術(shù)可為現(xiàn)有裝配式結(jié)構(gòu)鋼筋套筒連接施工實(shí)踐提供借鑒,針對(duì)不同構(gòu)件如何量化補(bǔ)漿的時(shí)間和壓力將是下一步研究的重點(diǎn)。