淺談裝配式預制柱套筒灌漿施工技術要點

曾俊錕 涂敏祥 羅利平 王 杰 費 陽

裝配式建筑指的是將整個工程分解成多個模塊，由工廠標準化生產工程的各個模塊，并在現場將各模塊拼接形成完整的建筑結構。裝配式建筑建設質量不僅與構件制造質量有關，而且會受到各部件連接的影響?，F代建筑領域存在多種不同類型的連接方式，如套筒連接、漿錨搭接連接、疊合連接、后澆混凝土連接、螺栓連接和焊接連接等，每種連接方式具有不同的特點，適用于不同場所。套筒灌漿連接是操作較為簡單、連接效果較好的一種方法，其在縮短工程建設時間的同時，能提高裝配式建筑建設質量，被廣泛應用于現代裝配式建筑工程建設工程中。為此，本文介紹裝配式預制柱套筒灌漿施工技術，以期為現代裝配式建筑工程更好地應用套筒灌漿施工技術提供參考。

1 工程概況

某工程為保障性住房建設工程，總占地面積23918.82 m2，總建筑面積107488.78 m2，包括地上與地下兩部分，地下部分總面積約33084.89 m2，用于建設地下停車場、電氣室等。地上部分總面積約74403.89 m2，主要由4 棟25 層及4 棟17 層住宅、2 棟2-3 層配套用房、地下2 層組成。所有建筑主體結構安全等級均設置成二級，建筑使用年限設置為50 a，抗震設防類別設置為乙類，抗震設防烈度設置成7度。本工程工期較為緊張，因而施工單位在工程部分環節采用了裝配式建筑模式，如裝配式梁、裝配式預制柱、裝配式疊合板等，預制率高達62%，以提升整個工程建設速度。

2 套筒灌漿施工方案的選擇

現代建筑領域有2 種套筒灌漿施工方案—半灌漿套筒與全灌漿套筒。半灌漿套筒施工較簡單，施工周期短，施工成本較低，但結構抗壓性與承載性略低于全灌漿套筒；全灌漿套筒則與此相反[1]。針對某裝配式建筑工程建設進度、工程質量等多方面要求，預制柱連接采用半灌漿套筒連接模式。

3 套筒灌漿施工技術流程

3.1 前期準備

3.1.1 技術準備

某裝配式建筑工程預制柱套筒灌漿施工時，為了確保整個施工活動順利進行，施工單位應做好前期技術準備工作：安排專業人員進入施工現場進行勘察，準確了解施工現場地質條件、氣候特點等因素，設計人員以勘查資料及其他方面收集到的資料為依據，對施工方案進行設計。設計方、施工方、監理方、業主方等相關領導對設計方案進行審查，尋找并解決其中存在的問題，以完善施工方案，為后續施工活動的開展提供指導。確定施工方案后，在施工方技術工程師的帶領下開展技術交底工作，詳細向施工人員講解施工方案具體內容，提升施工人員對施工方案的了解程度，防止因施工人員不了解施工方案而出現返工等問題[2]。

3.1.2 設備準備

某裝配式建筑預制柱套筒灌漿施工工程量較大，涉及施工設備較多，采購或租賃性能良好的施工設備，可以為整個套筒灌漿施工活動的開展打下良好基礎。通過對施工方案進行梳理可知，某工程預制柱套筒灌漿施工所需設備如表1 所示。

表1 某工程預制柱套筒灌漿施工設備

3.1.3 材料準備

套筒灌漿施工主要材料為灌漿料與坐漿料，確保兩種材料具備良好性能，可以顯著提升整個裝配式預制柱連接質量。灌漿料進場前，應要求廠家提供漿料合格證、質檢報告等相關文件，并進行隨機抽樣檢測，確保灌漿料性質符合規定要求后（表2），方可將灌漿料運送到現場，防止因灌漿料性質較差而影響后續施工質量。坐漿料入場前，施工人員應按照《混凝土的強度檢驗評定實用標準》（GB/T 50107—2018）中的方法進行檢測，以確保其性質符合工程要求[3]。

表2 灌漿料性質標準表

3.2 漿液制備

做好前期準備工作后，應于現場配制灌漿料。配制灌漿料時，根據前期設計配比方案制作出試件，試件規格尺寸為40 mm×40 mm×150 mm，并通過室內試驗的方式對試件性質進行檢測，以判斷設計配比方案是否滿足工程的實際要求。若不滿足則根據試驗結果對漿料配比方案進行調整，直到試件性質符合要求為止，以確定出最佳的漿料配比。施工人員按照漿料配比方案制備漿料，每次漿料制備采用20 kg 的高強灌漿料與2.4 L 拌和水，將拌和水添加到攪拌容器后，分2 次添加高強灌漿料。首次添加約80%的高強灌漿料，將混合物攪拌均勻后，再添加其余20%的高強灌漿料并繼續攪拌，當混合物整體攪拌均勻后，在自然條件下靜置2 min，將灌漿料中的氣體排出，以免影響灌漿料的流動性、表觀質量、抗壓強度和抗沖擊耐磨性等性質。制備出灌漿料后，第一時間運送到施工地點盡快使用，確保灌漿料在30 min 內用完，以免長時間堆放而出現離析問題[4]。若灌漿料使用時出現初凝、離析等問題，應將灌漿料丟棄或處理后應用到其他方面，禁止添水重新拌和使用。

3.3 套筒灌漿施工

灌漿施工前，施工人員采用流度儀，對灌漿料的流度進行檢測。其中，流度試驗環上口內徑為70 mm，下口內徑為100 mm，最高點與最低點之間的距離為60 mm，若灌漿料流度測量結果低于30 cm，則表明灌漿料性質不符合要求，應重新配置。灌漿料流度符合要求后，在灌漿機入料口處鋪設一層濾網，將滿足要求的灌漿料倒入灌漿機內。其中，濾網用于濾除灌漿料內的大體積顆粒、雜質等，以提升灌漿料的均勻性。保證工程后續施工質量，灌漿施工前還應做好留置試塊工作：每班組每班次施工時均要制作1 組以上的試塊，試塊規格與灌漿料配比方案確定的參數相同；制作灌漿套筒工藝試件：每層或同規格500個接頭為一個檢驗批，每個檢驗批檢測數量在5 個以上[5]。最后才能進行灌漿施工。灌漿過程中，于套管下部的注漿孔插入一條壓力管，確保管道固定后，啟動灌漿機，以此向套筒內部注入灌漿料。預制柱半灌漿套筒施工灌漿原理圖如圖1 所示。為了確保灌漿質量符合要求，需采用先快注后慢注的施工工藝，具體灌注速度應通過現場實驗而定。灌漿過程中，如發生無法出漿、漏漿等問題，應暫停施工，及時找出原因，并采取相應措施解決，才可繼續施工。每次灌漿只可從一個灌漿孔注入，禁止同時從多個灌漿孔注入。需要注意的是，溫度對套筒灌漿具有較大影響，因而還需要根據施工現場溫度情況對套筒灌漿進行適當處理。當環境溫度超過25 ℃時，需要將灌漿料放置到通風良好、陰涼及干燥區域，以免因長時間光照而影響灌漿料性質；采用溫度低于20 ℃的拌和水，且盡可能現取現用；不用攪拌機時，將其放置到陰涼區域，避免陽光照射使攪拌機表面具有較高溫度。當環境溫度較低時，盡量選擇上午溫度上升時段，并對套筒內部溫度進行監測，若套筒溫度低于5 ℃則禁止施工，且灌漿完成后的6 h 以內，周邊環境溫度應保持在5 ℃以上。若環境溫度在5 ℃以下，一般不能進行灌漿施工；若必須在5 ℃條件下施工，應采取包裹電熱毯等方式對套筒進行加熱處理，以使套筒內部溫度符合規定要求。

圖1 預制柱半灌漿套筒施工灌漿原理圖（來源：某建筑工程資料）

3.4 出漿孔封堵

當套筒各個位置處的排漿孔有柱狀漿液流出，應立即對該排漿孔進行封堵，若一次對多個接頭灌漿時，應依次封堵已排出灌漿料的灌漿孔或排漿孔，直到預制柱上全部接頭排漿孔堵完為止。

3.5 施工現場處理

現場灌漿作業結束后，立即對現場進行清理，以使現場保持干凈，避免對后續施工活動的開展造成干擾。同時，對灌漿機、壓力管道等設備表面進行沖洗，及時去除設備表面附著的漿料與碎塊，防止漿料與碎塊對設備后續使用造成影響。

4 質量控制措施

提升預制柱套筒灌漿施工質量，應注意以下幾個方面:第1，定期對現場堆放的高強灌漿料進行檢查，判斷其是否處于有效期，若過期則應將灌漿料丟棄。第2，配制灌漿料時，嚴格控制拌和水的使用量，每20 kg 高強灌漿料拌和過程中，拌和水用量誤差應控制在±0.01 kg；第3，每批次灌漿料應進行抗壓強度試驗，保證28 d后試件抗壓強度超過85 MPa 才可正常使用；第4，套筒下部封堵時，應采用受力超過1.5 MPa 的材料，且封堵后要保證接縫區域柱結構、剪力墻結構的受壓截面積在規定范圍內；第5，灌漿量拌和時，攪拌機轉速應控制在14 r/min，以免因轉速過快而影響灌漿料性質；若整根預制柱灌漿結束后有排漿口未出漿的情況，應由人工灌漿的方式繼續灌漿，以提升整根預制柱的灌漿質量[6]。

5 裝配式預制柱套筒灌漿施工技術優化途徑

5.1 精確控制灌漿材料和配合比

確保材料符合相關標準和規范要求，在施工過程中定期對灌漿材料進行質量檢測，采用先進計量設備和混合設備對灌漿材料進行精確計量和混合，確保配合比準確，減少因配合比不準確導致的灌漿質量問題，提高灌漿施工的效率和填充率。同時，加強對施工現場的質量控制，通過建立完善的施工質量管理體系和監督機制，確保灌漿施工的質量符合要求。還應對灌漿材料的性能指標進行實時監測和記錄，及時發現并解決問題。

5.2 優化灌漿施工工藝

在裝配式預制柱套筒灌漿施工過程中，應該將整個灌漿過程分為多個階段進行施工操作，根據柱子的高度和結構特點，將套筒分為不同的段，再逐段進行灌漿，減少灌漿過程中的阻力，提高灌漿的填充率和密實度。分段灌漿有利于施工人員對每一階段的灌漿質量進行監測和控制，確保灌漿過程順利。同時，采用預埋管路的施工工藝，是指在套筒內部預埋管路，然后通過管路進行灌漿，這樣可以減少灌漿過程中的阻力，提高了灌漿的效率和填充率。

5.3 引入先進的技術手段

先進的技術包括：第1，采用自動化灌漿設備進行灌漿作業，可精確控制灌漿材料的計量和混合，提高灌漿施工的效率和精度。還可以減少人為因素對施工質量的影響，提高灌漿施工的質量和穩定性。第2，采用智能監控系統，實時監測灌漿材料的質量和性能指標，對灌漿施工過程進行全面掌控。能及時發現并解決問題，確保灌漿施工的質量和安全性。第3，采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術進行施工管理，建立三維模型，對灌漿施工過程進行模擬和優化，提前發現和解決潛在問題。第4，采用大數據和人工智能技術進行智能化監控和管理，對灌漿施工過程進行實時監測和數據分析，及時發現和解決問題。還可以對施工成本和施工進度進行智能化管控，提高整體施工的效率和精度。第5，采用機器人技術進行自動化施工，可以實現對灌漿材料的精確計量和混合，并實現自動化灌漿作業，減少人力成本和人為因素對施工質量的影響，確保施工質量符合安全標準。

6 結語

目前，套筒灌漿技術應用較廣泛、構件連接效果較好。有效開展套筒灌漿施工，可提升整個裝配式建筑的建設質量。裝配式預制柱套筒灌漿施工時，不僅要做好前期準備工作，且要注重對漿液制備、套筒灌漿施工、出漿孔封堵、施工現場處理等環節的控制，使預制柱施工質量符合要求。