陳曉波

(上海城建市政工程(集團)有限公司,上海 200135)

0 引 言

鋼筋套筒灌漿連接是裝配式建筑結構常用的一種連接形式，根據相關規(guī)范要求，套筒內灌漿密實度必須飽滿，并達到100%。在實際施工中，由于鋼筋套筒內部狹小且封閉，造成灌漿施工具有隱蔽性，難以直接檢測控制。鋼筋套筒灌漿連接接頭，常規(guī)的目視法檢測是通過觀察出漿口是否溢漿來判斷內部灌漿是否密實，該做法易受灌漿壓力、人為誤判等因素影響，且難以驗證檢測結果的準確性。灌漿施工需要快速連續(xù)施工，一旦灌漿料凝固后，即使發(fā)現灌漿不密實的情況，也難以采取補救措施，給裝配式結構帶來重大質量隱患。因此，鋼筋套筒灌漿密實度情況是整個裝配式橋墩施工過程中最關鍵的質量控制點之一。

1 工程概況

羊犀立交改造，新增4條右轉匝道(SE、EN、NW、WS)、2條左轉匝道(NE、ES)及1條集散車道(JS、JS2)，共111根預制立柱，分為134節(jié)。預制立柱與承臺，預制立柱節(jié)段間全部采用灌漿套筒(圖1)進行連接，即通過高強無收縮水泥灌漿料填充在鋼筋與連接套筒間隙，硬化后形成接頭，將套筒連接的兩段鋼筋受力順利傳遞的連接構造。

圖1 灌漿套筒

墩柱高度為1.0～17.4 m，共110根，最大分節(jié)高度為13.0 m。立柱外形分為3類：①標準段為φ2 000 mm圓截面花瓶墩(圖2)；②標準段為φ1 800 mm圓截面花瓶墩；③φ1 500 mm等截面雙直圓柱。

圖2 標準段為φ2 000 mm圓截面花瓶墩

2 常見灌漿不密實現象及相應的檢驗方法

詳見表1。

表1 灌漿不密實現象原因分析及檢驗方法

3 三種檢驗方法

鋼筋套筒灌漿連接技術是裝配式鋼筋混凝土結構的關鍵技術，在實際工程中有著較為普遍的應用，但目前國內外還沒有有效的質量檢測方法。為此，施工過程中從技術、管理、自檢等方面加強管控，實施鋼筋套筒灌漿連接的工況模擬實驗，并對灌漿過程的灌漿料用量進行了定量統計，真實地反映鋼筋套筒灌漿連接的密實飽滿情況，驗證采用的操作方法均為本工程實施過程中的灌漿工藝。

本次密實度驗證主要通過三個方面進行試驗，詳見表2。

表2

3.1 灌漿料理論用量計算與現場實際用量對比

為了直觀的從現場灌漿料使用量上判斷套筒灌漿的密實度進行控制，對預制立柱與承臺，預制立柱節(jié)段間的灌漿過程進行了精確的定量統計，從灌漿料用量、用水量、余料收集、廢料收集、稱量等全過程做好記錄，精確的用量計算，通過對比灌漿料實際使用量和理論使用量的差異，可以為鋼筋套筒灌漿連接的密實飽滿情況提供重要參考依據。

(1)單個灌漿套筒灌漿料體積計算(V)：

①套筒內理論灌漿料體積V1：

32鋼筋計算截面面積：804.2 mm2；

套筒內總的鋼筋體積：(315+315)×804.2=506 646 mm3；

套筒內部體積：(3.14×33.5×33.5)×640×95%=2 142 510 mm3；

套筒內灌漿料體積：V1=2 142 510-506 646=1 635 864 mm3。

②套筒灌漿頭和出漿頭體積V2：V2=(3.14×10×10)×37=11 618 mm3。

③PVC管彎頭內體積V3：

V3=(3.14×8.5×8.5)×(117+92)+450=47 865 mm3。

④V=V1+V2+V3=1 695 347 mm3。

(2)單個柱子理論使用量：

V(32)=32V=54 251 104 mm3=54 L；

V(25)=25V=42 L。

灌漿料干密度：ρ1=1 400 kg/m3；

灌漿料濕密度：ρ2=2 280 kg/m3。

(3)單個柱子實際使用量：

①ES6(左)-2、ES6(右)-2雙立柱拼接部位：

灌漿套筒量： 60個(其中柱子與柱子拼接25×2個， 柱子與承臺拼接4×2個，試驗2個)。

總共用料質量(灌漿料+水)：M1=6×40+240×0.12=268.8 kg；

余料質量、外灑質量(1.2的不可計量系數)：M2=1.2×18.5=22.2 kg；

試塊質量：M3=0.003 84×2 800=10.752 kg；

實際灌漿使用量：M4=268.8-22.2-10.752=235.848 kg；

理論灌漿使用量：M5=0.001 695 347×60×2 280=231.9 kg；

材料損耗率：(268.8-10.752-231.9)/231.9=11.28%；

灌漿料使用量偏差值：(235.848-231.9)/231.9=1.7%。

結果表明，灌漿料的實際使用量超過了理論使用量，超出率1.7%，得知灌漿飽滿密實。

②JS10、JS11立柱拼接部位：

灌漿套筒量： 64個(柱子與承臺拼接32×2個)。

總共用料質量(灌漿料+水)：M1=7×40+280×0.12=313.6 kg；

余料質量、外灑質量(1.2的不可計量系數)：M2=1.2×25.9=31.08 kg；

試塊質量：M3=0.011 52×2 800=32.256 kg；

實際灌漿使用量：M4=313.6-31.08-32.256=250.264 kg；

理論灌漿使用量：M5=0.001 695 347×64×2 280=247.39 kg；

材料損耗率：(313.6-32.256-247.39)/247.39=13.72%；

灌漿料使用量偏差值：(250.264-247.39)/247.39=1.16%。

結果表明，灌漿料的實際使用量超過了理論使用量，超出率1.16%，得知灌漿飽滿密實。

③ES7-2、ES9-2立柱拼接部位：

灌漿套筒量： 64個(柱子與柱子拼接32×2個)。

總共用料質量(灌漿料+水)：M1=6×40+240×0.12=268.8 kg；

余料質量、外灑質量(1.2的不可計量系數)：M2=1.2×12.55=15.06 kg；

實際灌漿使用量：M3=268.8-15.06=253.74 kg；

理論灌漿使用量：M4=0.001 695 347×64×2 280=247.39 kg；

材料損耗率：(268.8-247.39)/247.39=8.65%；

灌漿料使用量偏差值：(253.74-247.39)/247.39=2.57%。

結果表明，灌漿料的實際使用量超過了理論使用量，超出率2.57%，得知灌漿飽滿密實。

3.2 試件設計與制作

試件結構形式如圖1所示，共設計制作了8個試件，試驗所用連接鋼筋為HRB400E，直徑為32 mm；鋼筋套筒為株洲時代新材料科技股份有限公司研發(fā)的GTZQ4 32型鋼筋灌漿連接套筒，長度640 mm，外徑77 mm，壁厚5 mm，灌漿口孔徑為20 mm；灌漿料為株洲時代新材料科技股份有限公司生產的M100TZH10.0高強套筒灌漿料。

3.3 剖開試驗

8組工況中，抽取4根，標準養(yǎng)護7 d后，由監(jiān)理全程旁站采用高壓水刀進行對中縱向剖切，如圖3所示。

圖3 對中縱向剖切試驗

鋼筋灌漿套筒剖開后肉眼進行觀察，同條件工況條件下的灌漿料與套筒內壁、鋼筋均結合緊密、無縫隙；灌漿料成型的表觀質量良好，無氣泡空洞現象。

結果表明，鋼筋套筒灌漿內部密實度高，無肉眼可見縫隙、氣泡、空洞等現象。

3.4 軸向拉伸試驗

抽取3根，同條件養(yǎng)護14 d后，由監(jiān)理人員全程旁站進行軸向拉伸實驗，如圖4所示。

圖4 軸向拉伸實驗

結果表明，3根由鋼筋、灌漿料、套筒組成的試件，軸向拉伸的應力-應變曲線圖與HRB400E鋼筋的應力-應變曲線圖一致，且斷裂口均發(fā)生在套筒外面的鋼筋母材上，表明鋼筋、灌漿料、套筒組成的試件抗拉拔符合設計要求，間接驗證了密實度是符合要求的。

4 結束語

綜上所述，通過灌漿料理論用量計算與現場實際用量對比、對中剖開試驗、軸向拉伸試驗可得知，羊犀立交裝配式橋墩采用的套筒灌漿工藝密實度能夠達到要求，文中三種檢驗裝配式橋墩套筒灌漿密實度的方法可以作為相關工程的借鑒，并具有一定的實際指導意義。