裝配整體式剪力墻結構后灌漿施工可行性研究及應用技術

李 松 張海龍 廖 聰 劉 銳 邊毓敏

中建三局集團有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

伴隨建筑工業化的進程，裝配整體式剪力墻結構在大體量住宅類項目中得到了廣泛的應用，其中套筒灌漿連接是裝配整體式剪力墻結構最常見的連接方式。

根據JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》要求，灌漿料同條件養護試件抗壓強度達到35 MPa后，方可進行對接頭有擾動的后續施工。正常灌漿工序及等待灌漿料強度的時間影響了后續工序的及時跟進，若要消除此影響，則可通過調整灌漿施工順序，將灌漿工序調整在下一層吊裝之后，鋼筋模板安裝時，即采用后灌漿施工工藝，將灌漿施工工序改變為非關鍵線路工序，可有效避免工作面閑置，提高建造效率[1-5]。

1 后灌漿施工工藝應用分析

1.1 后灌漿工藝介紹

本文所指后灌漿施工工藝，是將第N層預制剪力墻安裝固定后暫不灌漿，對第N層預制剪力墻之間的豎向后澆段及樓蓋混凝土進行澆筑。在進行第N＋1層的鋼筋及模板工作時，再對第N層預制剪力墻進行灌漿，即滯后一層進行灌漿施工，灌漿施工將不再占用關鍵線路，后續施工可以及時插入，從而達到節約工期，提高建造效率的目的。

1.2 后灌漿施工工藝應用難點

由于采用后灌漿施工工藝，在短暫工況下未灌漿的預制剪力墻不能充分發揮其承載能力，故需對短暫工況下后澆段剪力墻承載能力進行校核，同時應考慮施工電梯、爬架、塔吊附著、施工樓面活荷載等施工荷載對未灌漿樓層的影響，采取局部加強措施。

后灌漿施工工藝將灌漿調整至混凝土澆筑后進行，在標準層施工作業時，由于預制剪力墻灌漿節點連接未形成，故應采取可靠措施保障墻體標高、水平位置與垂直度；同時由于后灌漿施工具有不可逆性，在混凝土澆筑完成后，預制剪力墻無法再次吊起，且構件拆除代價很大，故應加強封倉施工與灌漿施工質量管控，降低后灌漿質量安全風險。

2 后灌漿結構受力分析

本文以某住宅樓項目為例，該樓棟采用裝配整體式剪力墻結構，地上33層，1～5層為現澆剪力墻，6～33層部分剪力墻采用預制剪力墻，預制剪力墻豎向連接采用套筒灌漿連接技術。標準層外防護架采用附著式升降腳手架。

2.1 短暫工況及研究對象分析

采用后灌漿施工工藝時，在進行第N＋1層的鋼筋及模板工作時，對第N層預制剪力墻進行灌漿，因此未灌漿的預制剪力墻樓層，上部僅有一層在施工，未灌漿施工樓層剪力墻主要承受荷載包括：風荷載、上一層預制墻體荷載、施工荷載以及附著式升降腳手架的作用力（圖1）。

圖1 計算樓層選擇

如圖1所示，選擇次頂層（第32層）的整層墻體作為研究對象，此時第31層及以下已灌漿施工完畢，第32層預制剪力墻未灌漿，已澆筑第32層墻體的后澆混凝土連接段和頂部樓板，已完成第33層預制剪力墻吊裝，正在施工第33層鋼筋及模板工作。此時的墻體承受較大的風荷載，未灌漿預制墻體承受上一層預制墻體以及施工荷載，附著式升降腳手架附著在未灌漿的樓層，為最不利工況。

在套筒未灌漿之前，預制剪力墻與下層剪力墻未形成可靠連接，不能抵抗水平作用。偏于安全考慮，水平及豎向荷載全部由后澆段剪力墻承擔，故對后澆段剪力墻建立整體模型進行計算分析。

2.2 后澆段承載力驗算

2.2.1 建模及施加荷載

在PKPM軟件中建立未灌漿樓層的整體模型，將本層預制墻體和上層預制墻體承受的重力、風荷載施加在相鄰后澆段墻體上，分析模型見圖2。

圖2 計算模型

后澆段混凝土設計強度C30，計算工況時齡期較短（僅3 d左右），按照同條件養護混凝土試塊，測得抗壓強度為C12。

荷載取值：樓面活載2.5 kN/m2。32、33層預制剪力墻線荷載：2×15 kN/m。穿墻螺桿的受力根據該項目“SZ03-06型全鋼附著式升降作業安全防護平臺專項施工方案”，爬架作用力設計值：豎向力為70.9 kN，水平力（向外）為69.2 kN。風壓取10年一遇的風壓。其他計算參數取值同原設計。

2.2.2 計算結果

短暫工況下，后澆段軸壓比計算結果如圖3所示。從計算結果可以看出，后澆段的軸壓比全部滿足規范要求。短暫工況下，后澆段配筋計算結果如圖4所示。

圖3 后澆段軸壓比

圖4 后澆段配筋計算結果

根據計算結果對比，原設計配筋在部分位置不滿足要求，需要進行局部加強。如圖4中畫圓圈的位置，每個單元中有4處后澆段需要進行局部加強。

2.2.3 局部加強措施

由于局部位置有較大的爬架作用力，且不計算預制剪力墻承載能力，導致后澆段墻體抗彎承載力不足，每個單元對4處后澆段進行局部加強，增大后澆段的縱向受力鋼筋配筋面積，如表1所示。由表1可知，一個單元需要采取的加強措施有：將24φ12 mm的鋼筋增大為24φ14 mm的鋼筋，8φ12 mm的鋼筋增大為8φ16 mm的鋼筋。

表1 后澆段局部加強措施

2.3 結構受力分析結論

經驗算，在不改動原結構施工圖設計中剪力墻布置及大部分配筋設計的情況下，加強部分后澆段剪力墻縱向受力鋼筋配筋面積，可使未灌漿樓層的后澆段剪力墻滿足短暫工況的承載能力要求。

3 后灌漿施工質量控制

3.1 預制墻標高、水平位置與垂直度控制

采用后灌漿施工工藝時，在鋼筋、模板等施工過程中，預制墻僅由斜支撐和底部墊塊支撐固定，施工擾動可能會對預制墻標高、水平位置與垂直度造成影響。

3.1.1 預制剪力墻連接面管理

1）預制剪力墻下部至少設置2處墊塊，墻身較長時增設墊塊，使墊塊間距≤1.5 m，均勻分布在預制墻底。

2）連接面鑿毛處理時，預留出墊塊放置點位不剔鑿，保證墊塊放置基面平整堅固。

3）宜選用表面平整、形變小的方形鋼墊片。

3.1.2 斜支撐管理

1）斜支撐使用前對調節、鎖定組件進行核查。

2）每塊預制墻固定斜支撐不少于4道，上部斜支撐2道，撐點在板高2/3位置，下部斜支撐2道，撐點在板高1/5位置，布置形式如圖5所示。

圖5 斜支撐安裝示意

3）鋼筋、模板施工時避免對斜支撐擾動，如施工過程中發生擾動，應立即復核垂直度并調整歸位。

4）后灌漿層作業完成，待灌漿料強度達到后續施工要求后，方可拆除斜支撐，因此現場需增配1層斜支撐。

3.1.3 垂直度管理

1）預制剪力墻安裝校正時，提高預制墻垂直度控制要求，將垂直度允許偏差控制在3 mm內。

2）混凝土澆筑前，復核預制墻垂直度與斜支撐穩固性，對不滿足控制要求的墻體與斜支撐及時進行調整。

3.2 封倉質量控制

應用后灌漿工藝，灌漿施工調整至混凝土澆筑后進行，為避免混凝土澆筑時流入預制墻底部的灌漿倉體，應提前進行封倉施工，同時應加強封倉質量管理，降低灌漿環節的漏漿與爆倉風險。

3.2.1 封倉施工插入時間

后澆暗柱處存在封倉界面，因此封倉施工需在模板安裝前完成，封倉施工宜隨預制墻吊裝同步推進，在預制墻校核固定完成后即可插入。

3.2.2 封倉施工質量控制

1）根據產品規格，嚴格控制坐漿料的水灰比，在封倉前濕潤連接界面，封倉完成后進行養護。

2）現澆暗柱與預制墻交界處填抹密實，避免混凝土流入灌漿倉體，預制墻底部與現澆暗柱模板貼合處進行勾縫。

3）采用專業的內襯、抹灰工具，控制填抹深度15～20 mm，填抹界面略高于預制墻底邊界，且不堵塞注漿孔。

3.3 灌漿質量控制

后灌漿施工具有不可逆性，灌漿完成后，如出現質量問題，預制墻無法再次吊起，且構件拆除代價很大。因此，應用后灌漿工藝時，灌漿的前置檢查、插入時間、現場管理對于施工質量的保障十分重要。

3.3.1 后灌漿前置檢查

1）預制構件進場驗收時，需對每個套筒、注漿孔與出漿孔的通暢情況進行排查。

2）灌漿施工前，檢查封倉界面密實性，若發現水平裂縫與豎向橫斷裂縫，應及時剔除并重新封堵。

3.3.2 后灌漿插入時間

本文采用的后灌漿工藝僅滯后標準作業層1層，即第N層灌漿施工需嚴格控制在第N＋1層混凝土澆筑之前完成，預制墻灌漿宜在第N層豎向模板拆除后及時插入。

3.3.3 后灌漿現場管理

1）后灌漿由項目技術人員現場批準后進行施工。

2）灌漿作業人員經后灌漿施工培訓合格后上崗，并按照工藝流程施工。

3）現場灌漿作業人員不少于5人，至少2人負責注漿、出漿孔封堵、處理漏漿情況。

4）每倉注漿施工完成約10 min后應在出漿孔及時檢查漿液回落情況，同時對預制墻四周進行巡視，觀察是否存在漏漿，若未灌滿或漏漿，應及時進行補漿。

5）若遇嚴重漏漿與爆倉，應立即剔除封倉界面，用高壓水槍逐一沖洗灌漿孔，于30 min內將灌漿孔與倉體清洗干凈；之后重新封倉，待坐漿料養護合格后再進行灌漿。

4 后灌漿應用案例分析

在結構受力驗算與質量控制措施分析的基礎上，通過后灌漿理論計算與技術推演形成了一套完善的后灌漿施工工藝，并在該住宅裝配式混凝土建筑主體施工階段成功應用。

4.1 理論計算與技術推演

對后灌漿施工進行模擬計算，復核短暫工況下的結構受力安全性。同時，編制后灌漿施工方案，詳細說明后灌漿工藝技術、施工安全保障措施、質量驗收要求、應急處理措施等事項。

4.2 后灌漿現場施工管理

該住宅進入標準層施工后，第6～11層采用傳統灌漿施工，第13～32層采用后灌漿施工，第33層為屋面層，采用傳統灌漿施工。在后灌漿實施階段，現場管理重點圍繞施工流水組織、質量驗收管理與安全應急管理開展。

1）施工流水組織。采用后灌漿工藝，灌漿施工不再占用關鍵線路，標準層關鍵工序的銜接轉變為：預制墻吊裝→預制墻封倉→模板安裝→水平構件吊裝→梁板鋼筋綁扎→混凝土澆筑。其余工序可隨關鍵線路穿插推進。施工流水組織如圖6所示。

圖6 后灌漿標準層施工流水

2）質量驗收管理。項目從過程監督與質量驗收2個環節強化后灌漿施工管理，同時聯合監理隊伍，對現場施工質量進行把控。

3）安全應急管理。為保障現場施工安全，項目建立后灌漿安全管理機制，對作業人員進行后灌漿安全施工培訓與交底，明確結構補強措施、架體搭設與混凝土澆筑安全事項，在現場施工過程中由安全管理人員逐項監督落實。

4.3 后灌漿應用實施效果

該裝配式住宅建筑通過后灌漿工藝的成功應用，有效節約了主體建造工期，整體實施的成本與施工質量可控，為項目建設創造了良好的綜合效益。

1）節約主體工期約40 d。在傳統灌漿樓層，該住宅的標準層施工周期為7 d/層，通過后灌漿工藝的應用，有效改善了現場工序穿插與流水組織，標準層施工周期提升至5 d/層，總計節約主體工期約40 d。

2）應用成本可控。后灌漿工藝與傳統灌漿工序對比，成本增量主要為材料、設施與管理投入；但后灌漿通過工期優化，有效節約了大型設備租賃費用和人工費用?？傆嫻澕s費用高于成本增量，具有較好的經濟效益。

3）施工質量可控。對于現澆作業樓層，通過對預制墻垂平調控，對封倉、混凝土澆筑過程監督與驗收等措施，可有效保障現場施工質量；對于灌漿樓層，灌漿作業在混凝土澆筑后進行，避免了后續鋼筋、模板等施工對灌漿節點的擾動，有利于灌漿料養護，提升成形質量。

5 結語

1）本文對滯后一層灌漿的后灌漿施工工藝可行性及應用技術進行了分析，基于某住宅樓項目，進行了結構受力分析與驗算，并對后灌漿施工工藝的技術管理、施工管理與實施效果進行了驗證。

2）對正常工序和后灌漿施工工序進行了對比，采取滯后一層灌漿的后灌漿施工工藝，可以將灌漿工序調整為非關鍵線路工序，有效提升了工序穿插效率，縮短了主體建設周期。

3）應用后灌漿施工工藝帶來的工期調整與優化，改善了裝配式建筑主體進度慢的痛點，與傳統灌漿工序相比，更能發揮出裝配式建造模式的優勢，有利于推進裝配式建筑快速建造的發展。