逆作法后期結構施工縫處理工藝試驗研究*

龍莉波

1. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術研究中心 上海 200080

由于逆作法施工先期與后期施工的結構間存在施工縫，理論上混凝土會因收縮在其表面形成空隙，同時接縫表面也會存在析水或聚集氣泡等缺陷。從結構受力角度，接縫應使豎向構件垂直方向應力有效、可靠地傳遞，并保證密實度，對此主體結構設計單位一直存在疑慮，在一定程度上制約了逆作法技術的應用與推廣，因此進一步研究逆作法施工縫技術問題及解決方案至關重要[1,2]。

1 接縫處理工藝

后期地下豎向結構施工應采取措施確保水平接縫混凝土的密實度，目前接縫處理方式主要有超灌法、注漿法和灌漿法等。

1.1 超灌法

超灌法是采用澆搗孔或喇叭口等措施澆筑混凝土，使澆筑面超出施工縫一定高度的施工方法。特別指出的是，超灌高度300 mm是最低要求，隨著不同地區、材料、振搗工藝等的差異性，需要依據現場試驗確定。

超灌法是逆作法施工中最常用的接縫處理工藝，具有成本低、可靠性好等優點，但對材料、操作工藝等有較高的要求。

1.2 注漿法

注漿法是在后期豎向結構施工完成后，采用高強注漿料對接縫進行處理的施工方法。注漿料宜采用高流態低收縮材料，強度高于原結構至少一個等級。注漿管間距控制在600 mm左右，注漿宜采取規范建議的注漿方式：預埋注漿管、預埋發泡聚乙烯接縫棒和鉆頭引洞等。

注漿法是對超灌法的進一步加強和對可能的缺陷的有效補充，主要適用于對豎向結構承載力和變形要求較高的或者幾何尺寸較大的構件，如上下同步逆作法施工的結構柱或某些容易存在滲漏水情況的墻體等。

1.3 灌漿法

灌漿法是混凝土澆筑完成時，在先期澆筑墻柱和后期澆筑墻柱交界面預留不小于50 mm的間隙，采用高于原結構等級的高強無收縮灌漿料進行填充密實的施工方法。該工藝借鑒了超高層勁性鋼結構柱施工時，在鋼柱底部灌漿的工藝。目前國內已引進先進的高壓全自動化灌漿機運用于該工藝。

灌漿法主要適用于受澆搗條件或幾何空間限制、施工困難的特殊部位，灌漿料流動性好，高強度、無收縮，澆筑密實性好，但人為地把1條施工縫變成2條施工縫，施工成本較高，且水泥基灌漿料無骨料成分，國內還缺少大量應用的經驗。

超灌法是逆作法施工中最常用的接縫處理工藝，其施工質量的可靠性對逆作法技術的推廣和發展起到重要的作用。上海建筑工程逆作法工程技術研究中心重點針對超灌法進行大量的實驗和工程實體檢驗。

2 超灌法試驗研究

通過進行多次的模型試驗，研究超灌法工藝產生的質量通病機理，依據流動性、密實性與強度試驗結果，對混凝土材料性能、超灌高度、振搗工藝等進行標準選擇與工藝調整，然后對調整后的參數進行工程現場原位試驗。

2.1 試驗模型

超灌法要求采用低收縮、和易性好的混凝土，坍落度依據強度、級配和具體作業環境不同要求控制在140～200 mm之間，石子級配在5～20 mm為宜，砂選用中粗砂。采用工程墻柱中將采用的2個混凝土強度等級C35與C60，在4種坍落度（140 mm±20 mm，160 mm±20 mm，180 mm±20 mm，200 mm±20 mm）下來驗證其工作性能。

2.2 試驗過程及結果

2.2.1 第一階段試驗

第一階段試驗模具采用倒T形，采用全木模板，模具寬200 mm，澆搗口高度分為250 mm、450 mm兩種。在模具右側為長800 mm取樣區，不僅能模擬結構柱及澆筑口間距1 500 mm墻澆搗時的情況，還便于取樣。在模具左側200 mm處設計一個高150 mm的模板，模擬混凝土繞過止水鋼板時的情況（圖1）。

圖1 試驗模具尺寸及現場

第一階段試驗主要驗證混凝土在模具里的流動性能。試件為2種混凝土強度和4級坍落度級配組合，超灌高度分別為250 mm與450 mm，使用φ35 mm振動棒振搗。流動性試驗結果見圖2和表1。

圖2 坍落度140 mm時試件表觀示意

由試驗結果可知，混凝土產生空洞的位置并非在遠離振搗區域部位，而出現在距澆搗口100 mm部位，經過多次試驗均出現上述現象。經分析，這與模具設計、模板振動與振動棒振動等有關。由模具右側混凝土密實度可知，當超灌高度在250 mm時，對于坍落度在160 mm以上的C35混凝土及坍落度在180 mm以上的C60混凝土，其混凝土密實度均基本滿足要求。

表1 超灌法流動性試驗結果

2.2.2 第二階段試驗

第二階段試驗主要驗證接縫處混凝土的強度是否達到設計要求。本次試驗將第一階段模具的上模板換成混凝土材料，采用同強度等級混凝土預制，混凝土板下表面鑿毛（圖3）。為避免影響因素過多，取消止水鋼板，超高反口統一采用450 mm，使用φ35 mm振搗棒分層振搗。

圖3 第二階段模具示意

對不同強度等級和坍落度的混凝土試件接縫部位進行取芯強度檢驗，檢驗結果顯示：混凝土和易性越好，其強度指標越理想。

2.2.3 第三階段試驗

第三階段試驗主要驗證振搗工藝，以進行優化。本次試驗模具頂面模板換成厚2 mm亞克力板（有機玻璃），以便于觀察振搗效果。采用混凝土強度等級C35（160 mm±20 mm）和C60（180 mm±20 mm）各1個試件進行試驗，使用φ35 mm振搗棒分層振搗。

經過第一階段和第二階段試驗，調整了振搗操作工藝，增加了交替使用澆搗口、變化振搗部位及插拔振搗棒的提升頻率等措施，同時進行模板外是否同步進行輔助振搗的嘗試，試驗結果表明振動工藝調整措施非常有效，接縫部位混凝土完整、密實，且無空洞。

2.3 原位試驗研究

根據模型試驗得出的混凝土材料性能參數、超灌高度（300 mm）、振搗工藝等進行某逆作法工程項目結構柱的現場混凝土回筑。然后對回筑的逆作法施工縫進行現場取芯檢測，檢驗其抗壓強度及抗滲性能。

為了對比其效果，現場選取未優化級配的混凝土部位作為對比組。

現場原位試驗共進行20組強度試驗、8組抗滲試驗，其中常規工藝對比組為6組強度試驗、2組抗滲試驗。采用優化后的超灌法工藝，20組強度試驗均達到設計強度要求，混凝土6組抗滲試驗均達到P6級以上，滿足設計要求。

結合大量工程實踐，一般在混凝土工作性能滿足的情況下，只要保證澆搗口高于接縫300 mm以上，配以合理的接縫振搗工藝，接縫處的混凝土施工質量都能保證。

3 灌漿法試驗研究

3.1 試驗模型及結果

在圖1所示的模具中，將模具寬度改為100 mm，配置一種坍落度大于240 mm的高強無收縮灌漿材料進行灌漿法流動試驗和取芯強度檢驗，結果顯示：由于灌漿料流動性好和不收縮，在模具右側和左側接縫基本密實，說明灌漿法在止水鋼板處也較易滿足密實度要求，同時接縫強度也滿足規范要求。

3.2 原位試驗研究

在某逆作法項目中對內嵌墻和結構圓柱的接縫均進行了灌漿法原位試驗。

1）內嵌墻。沿內襯墻方向在逆作結構板內每1 500 mm設置φ150 mm的PVC螺紋管澆搗口作為下層結構內襯墻混凝土澆搗孔。鋼板止水帶內側預埋φ50 mm的PVC注漿管，間隔2 000 mm設置。注漿管一方面作為出氣孔，引導混凝土盡量填充止水鋼板內側空間。另一方面，內襯墻施工完畢后，也可作為灌漿孔，如圖4所示。

2）結構柱。在結構柱上部逆作樓板區域，距離柱邊400 mm設置4個澆搗孔。在先期澆筑部分和后期澆筑部分交界面預留不小于50 mm的間隙。等下部混凝土柱澆筑完畢且達到初凝后，搭設模板對間隙進行灌漿料澆筑（圖5）。

灌漿料按照產品合格證推薦的水料比確定加水量，拌和用水應采用飲用水，水溫以5～40 ℃為宜，可采用人工或機械攪拌。逆作墻、板拆模后，接縫質量外觀和密實度較好，通過取芯檢測強度滿足設計要求。

4 注漿法試驗研究

4.1 注漿工藝

圖4 內嵌墻灌漿法節點示意

圖5 結構柱灌漿法節點示意

對于表觀不密實和滲漏點部位，采取注漿法進行二次注漿處理。結構注漿采用膨脹型具有補償收縮的水泥基材料配制；對外墻少量滲漏部位注漿采用無顆粒、低黏度的H-40有機注漿材料進行封堵處理。有機注漿材料是以特種水泥作為組合劑，具有高強早強、自流性好、微膨脹性、耐久性強和可冬季施工等優點，可以有效封堵裂縫[3,4]。

4.2 原位試驗研究

在某逆作法項目中，針對外墻滲漏的接縫部位進行了注漿（少量在接縫部位，墻體裂縫與順作法類同）。注漿后通過檢測，接縫得到了較好的修復，且接縫處的抗壓、抗拉強度均大于混凝土設計強度，說明注漿法對于修復因超灌法施工不當導致的不密實缺陷有效。

5 結語

本文通過逆作法接縫處理的超灌法、注漿法、灌漿法模型及原位試驗研究，表明只要合理選擇材料和施工工藝，后期結構施工的接縫的密實度、抗滲性和強度等均能滿足主體結構設計的要求。本文的相關結論為同類逆作法工程項目提供一定的技術支撐，也為編制《建筑工程逆作法技術規程》中關于接縫處理部分提供資料依據[5,6]。