裝配整體式混凝土空腔結構的施工

王欣平 邵志兵 葉文啟

中天建設集團有限公司 上海 201102

目前，國內(nèi)裝配式剪力墻結構大多采用底部豎向鋼筋套筒灌漿或漿錨搭接[1]的節(jié)點連接形式，但傳統(tǒng)的PC剪力墻連接形式精度要求高，施工質(zhì)量不易檢驗，對工人技術要求較高[2]，存在一定的弊端及隱患。

近年來，有關疊合剪力墻結構體系[3-5]的研究正逐漸興起。這類結構體系取消了灌漿套筒的連接方式，更好地保證了結構的整體性。現(xiàn)有的雙面疊合剪力墻大多采用桁架鋼筋連接內(nèi)外葉板，桁架筋的上、下弦也可作為葉板內(nèi)受力筋。

裝配整體式混凝土空腔結構[6]為三一筑工科技有限公司和建研科技股份有限公司推進的裝配整體式混凝土空腔結構體系，被命名為SPCS（Sany Precast Concrete Structure）。其墻構件與多數(shù)雙面疊合剪力墻不同，連接2片葉板的鋼筋采用預制焊接鋼筋籠而非桁架鋼筋。

本文以上海嘉定新城菊園社區(qū)JDC1-0402單元05-02地塊（二期）項目試點樓棟3#～5#樓作為施工案例，以SPCS剪力墻結構住宅為研究對象，對SPCS施工關鍵技術進行研究，解決施工過程中出現(xiàn)的具體問題，提高施工效率、質(zhì)量及結構安全性，并總結施工關鍵工藝，為SPCS體系或類似結構體系施工提供參考。

1 SPCS體系施工工藝

SPCS墻體采用鋼筋籠連接2片葉板的形式，2片葉板均厚50 mm，葉板中間為100 mm空腔，外墻在此基礎上設置厚100 mm外葉板，其中包含厚40 mm的保溫板。墻體與相鄰構件及現(xiàn)澆段依靠環(huán)形插筋搭接連接，豎向及水平連接方式如圖1所示。

圖1 SPCS連接節(jié)點示意

含有SPCS墻構件的裝配整體式剪力墻結構具體施工工藝流程為：放線定位→標高墊塊布置→SPCS墻板構件吊裝→斜撐校正位置安裝固定→現(xiàn)澆段鋼筋綁扎→墻柱封模→墻根支模封堵→支模架搭設→疊合板吊裝→水電管線安裝→樓面筋綁扎→SPCS墻體混凝土澆筑。

在SPCS施工的過程中，吊運與安裝施工、節(jié)點鋼筋施工、混凝土施工[7]這3個方面對施工效率、質(zhì)量及結構的安全性影響較大，故從這3個方面對SPCS體系施工關鍵技術展開研究。

2 SPCS墻體吊裝施工

2.1吊裝施工問題

相比傳統(tǒng)預制混凝土（PC）墻構件，SPCS墻構件內(nèi)部為空腔，因此質(zhì)量較輕，減輕了構件起吊的壓力。而對于外墻構件來說，外葉板會導致構件內(nèi)外質(zhì)量不均，且由于SPCS質(zhì)量較輕，吊裝時平面外偏心相比傳統(tǒng)PC更為嚴重。此外，由于SPCS墻構件特殊的連接形式，平面外偏心容易導致構件內(nèi)葉板與環(huán)形插筋發(fā)生碰撞，從而引起構件吊裝下落困難、安裝困難，現(xiàn)場需人工調(diào)整，效果不佳且存在安全隱患。

對于部分帶窗及預留梁槽口的構件，由于窗洞口不在中心，且吊點需避開梁槽口，構件在平面內(nèi)的質(zhì)量分布不對稱，且吊點位置也不對稱，易導致構件吊裝時發(fā)生平面內(nèi)偏心，降低施工效率。

2.2吊裝施工問題解決

2.2.1 吊鉤埋件優(yōu)化

優(yōu)化吊鉤形狀，在外墻采用偏心吊鉤，在工廠加工試吊，使構件能達到垂直起吊。經(jīng)驗算、定型、安全檢測認證后用于現(xiàn)場。根據(jù)構件質(zhì)心，設計調(diào)整吊鉤在平面內(nèi)的位置，減小平面內(nèi)偏心影響。吊鉤形狀優(yōu)化如圖2所示。

圖2 吊鉤形狀優(yōu)化過程

2.2.2 吊裝工具改進

根據(jù)批量構件尺寸，定制專用的平衡梁，平衡梁單側(cè)配備手拉葫蘆，調(diào)節(jié)平面內(nèi)偏心。吊裝現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場吊裝情況

3 SPCS墻體節(jié)點鋼筋施工

3.1節(jié)點鋼筋施工問題

由于部分SPCS外墻構件涉及上翻梁，在節(jié)點鋼筋施工時需要考慮墻體伸出上翻梁鋼筋的問題。部分現(xiàn)澆暗柱存在底部預留箍筋過多，構件上翻梁外伸導致箍筋無法上移的問題，造成材料浪費或吊裝困難。此外，部分構件外葉板預留PVC套管，也會影響現(xiàn)澆暗柱箍筋的放置（圖4）。

圖4 現(xiàn)場箍筋留設問題

對于SPCS構件豎向連接節(jié)點的鋼筋，存在豎向環(huán)形插筋與墻體內(nèi)上翻梁箍筋、外伸鋼筋發(fā)生碰撞的情況，導致吊裝時鋼筋易被打彎或構件下落困難，如圖5所示。

圖5 鋼筋碰撞情況

3.2節(jié)點鋼筋施工問題解決

3.2.1 現(xiàn)澆段箍筋布置優(yōu)化

提前布置暗柱箍筋時，應注意兩側(cè)墻板是否有上翻梁出筋。如有，應注意箍筋數(shù)量，避免箍筋過多造成墻板無法下落或吊裝后箍筋無法抬高到設計位置，造成浪費。優(yōu)化后現(xiàn)場施工情況如圖6所示。

圖6 箍筋布置優(yōu)化后效果

3.2.2 PVC套管設置優(yōu)化

將部分墻體外葉板預留的套管更改為預留孔洞，待節(jié)點鋼筋施工完成后，再將PVC套管穿入預留洞內(nèi)，以滿足節(jié)點鋼筋施工的需要。優(yōu)化后墻體如圖7所示。

圖7 PVC套管優(yōu)化

3.2.3 環(huán)形插筋優(yōu)化

將環(huán)形插筋的規(guī)格由原本的寬80 mm變?yōu)?0 mm，使其能避開兩側(cè)上翻梁鋼筋，在前期對插筋位置進行合理布置，使環(huán)形插筋能避開上翻梁箍筋，實施效果如圖8所示。

圖8 環(huán)形插筋優(yōu)化后實施效果

4 SPCS墻體混凝土施工

4.1混凝土施工問題

4.1.1 混凝土澆筑問題

相比傳統(tǒng)PC構件，SPCS墻體的特殊性在于：內(nèi)葉板中間為100 mm空腔，需在空腔內(nèi)澆筑混凝土完成墻體施工。由于100 mm空間較小，且空腔內(nèi)含有鋼筋籠，若混凝土流動性不夠或材料粒徑過大，易發(fā)生澆筑不密實等問題，嚴重影響施工質(zhì)量及結構安全。因此，在SPCS墻體的混凝土澆筑過程中，對混凝土材料粒徑、配合比等要求較嚴格，普通混凝土難以滿足SPCS墻構件施工要求。此外，由于空腔內(nèi)空間較小，常規(guī)振搗棒也難以滿足施工需求。

4.1.2 支模封堵問題

含有門窗洞口的SPCS墻構件未在工廠進行封邊處理，且門窗洞口附近未預留對拉螺桿孔。現(xiàn)場施工時只能使用方木對撐兩側(cè)模板進行加固，混凝土澆筑成形效果較差，且易發(fā)生漏漿，影響施工質(zhì)量，具體情況如圖9所示。

圖9 未封堵門窗洞口構件施工情況

4.2混凝土施工問題解決

4.2.1 混凝土澆筑問題解決

1）材料配合比優(yōu)化。嚴格控制混凝土材料粒徑及配合比，將普通混凝土更換為流動性更好、粒徑更小的自密實混凝土，材料水膠比為0.36，質(zhì)量配合比為水泥∶礦渣∶粉煤灰∶水∶砂∶石子∶外加劑＝285∶85∶55∶175∶880∶880∶4.25。要求自密實混凝土的最大公稱粒徑不宜大于25 mm，坍落擴展度不宜小于550 mm，且坍落擴展度的經(jīng)時損失率不宜大于35 mm/h，在進場時進行坍落擴展度測試和骨料粒徑檢查。

2）SPCS墻體混凝土澆搗施工工藝。空腔混凝土分層澆筑和振搗，每層混凝土厚度應不超過振搗棒長度的1.25倍，應在下層混凝土初凝前將上一層混凝土澆筑完畢。使用直徑30 mm小型振搗棒仔細振搗密實，振搗時快插慢拔，振點均勻排列，每次振搗上一層時，應插入下層中5 cm左右，以消除2層之間的接縫。單次插入混凝土中的振搗時間宜控制在20 s左右，避免出現(xiàn)漏振和過振，同時考慮振搗對疊合墻板的影響。

3）后澆混凝土質(zhì)量檢測。在自密實混凝土澆筑完成后，還需對SPCS墻板內(nèi)混凝土的密實度、強度進行檢測。除對同養(yǎng)試塊進行強度檢測外，還應對澆筑完成的SPCS墻體進行有損檢測或無損檢測。對于前期探索階段樣板房中的SPCS墻體，可采用鉆芯取樣的有損檢測方法，直觀看出內(nèi)部混凝土與兩側(cè)葉板結合情況及內(nèi)部混凝土的密實度情況，如圖10所示。1#、2#芯樣為自密實混凝土澆筑，3#芯樣為普通混凝土澆筑。通過觀察芯樣可知，采用自密實混凝土澆筑的后澆混凝土與SPCS構件結合良好，無明顯分層、裂縫，且澆筑密實，而普通混凝土澆筑的效果相對較差，空腔與混凝土交界處分層明顯，且混凝土內(nèi)部存在裂縫。此外，還可對芯樣強度進行檢測，檢測結果相比同養(yǎng)試塊更加符合實際。對于試點樓棟中的SPCS墻體，不宜對其造成破壞，故采用超聲波無損檢測方法對墻體內(nèi)混凝土密實度進行檢測。利用超聲波多通道脈沖回波技術和合成孔徑聚焦技術，快速且直觀地檢測混凝土的厚度及內(nèi)部缺陷，并生成對應圖像，能夠顯示出墻體內(nèi)混凝土的密實度，以及新舊混凝土是否存在分層情況等。

圖10 鉆芯有損檢測芯樣

4.2.2 支模封堵問題解決

對帶窗洞、門洞的SPCS墻體進行優(yōu)化，在洞口周圍100 mm范圍內(nèi)進行封堵，在構件廠完成此項工作，以更好地保證施工質(zhì)量。此外，根據(jù)現(xiàn)場實施情況，又在窗洞口下方封堵處留設直徑50 mm的排氣孔，用于觀察洞口下方混凝土澆筑是否密實。

5 結語

本文以SPCS剪力墻結構住宅為研究對象，通過對吊裝安裝施工、節(jié)點鋼筋施工、混凝土澆筑施工這幾個方面遇到的問題進行分析，提出了相應問題的解決方案并于施工過程中落實，結論如下：

1）在SPCS墻吊裝安裝施工的過程中，易發(fā)生平面內(nèi)、外偏心的問題，可通過優(yōu)化吊鉤形狀、定位，改進吊裝工具來解決偏心問題。

2）在SPCS剪力墻結構體系節(jié)點鋼筋施工的過程中存在構件上翻梁出筋或外葉板PVC管影響暗柱箍筋布置的情況，應對箍筋布置進行合理規(guī)劃，同時將PVC管改為綁扎固定后再穿入預留孔位，避免對箍筋布置的影響；對于豎向連接節(jié)點，通過優(yōu)化環(huán)形插筋尺寸及位置來避免碰撞。

3）針對SPCS空腔體系，宜采用自密實混凝土，從而確保混凝土的質(zhì)量。應嚴格控制混凝土材料粒徑及配合比，并采用小型振搗棒進行振搗，可采用鉆芯取樣或超聲波檢測的方法對混凝土內(nèi)部情況進行檢測，確保施工質(zhì)量；對于含門窗洞口的墻構件，應在洞口周圍進行封堵，并在窗洞下留設排氣孔以確保澆筑密實。

當前研究已解決SPCS剪力墻結構體系在吊裝施工、節(jié)點鋼筋施工、混凝土施工方面遇到的問題，有效提高了SPCS體系的施工效率及質(zhì)量，可對后續(xù)的施工起到指導作用，并可為SPCS體系的推廣應用及施工技術的進一步研究提供參考。