拉結(jié)筋施工技術(shù)的應用分析與改進①

□□ 何偉君，李國平，汪金滿

(甘肅省第五建設集團有限責任公司，甘肅 天水 741000)

引言

隨著現(xiàn)代化進程的不斷推進，高層建筑拔地而起，為減輕地基承載力，框架和剪力墻結(jié)構(gòu)已得到廣泛使用，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為我國建筑主推的結(jié)構(gòu)形式。該結(jié)構(gòu)具有施工速度快、強度高、穩(wěn)定性及抗震性能優(yōu)越等特點，從而受到國內(nèi)外建筑行業(yè)的青睞。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中，剪力墻和框架柱結(jié)構(gòu)首先澆筑成型，養(yǎng)護數(shù)天達到設計強度，再利用輕質(zhì)、高強、保溫、隔熱、隔聲等特殊性能的材料進行墻體填充。為保證框架柱、剪力墻等承重結(jié)構(gòu)與填充墻體之間的連接性和整體性，提高墻體的抗震性和抗傾覆性，對鋼筋混凝土承重結(jié)構(gòu)與墻體填充結(jié)構(gòu)之間采用拉結(jié)筋技術(shù)[1]。拉結(jié)筋主要增加構(gòu)建筑物的整體性，提高主體承重結(jié)構(gòu)與填充墻體之間的協(xié)同工作能力，力爭達到“大震不倒，小震不壞”的要求。另外，拉結(jié)筋還有助于減少或防止構(gòu)建筑物由于溫度變形或不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。

目前，國內(nèi)常用的拉結(jié)筋施工技術(shù)主要有后錨固法和預埋法。其中，后錨固法包括化學植筋法和膨脹錨栓法；預埋法包括柱側(cè)預留貼模埋件焊接法、模板開洞留甩筋法和柱上預留貼模筋法。而工程中多數(shù)采用化學植筋法[2]，一般在主體框架施工結(jié)束后，利用沖擊鉆在剪力墻或框架柱上開孔，機械或人工清孔，最后插筋并壓漿或灌入高性能環(huán)氧樹脂穩(wěn)固鋼筋，待其凝結(jié)硬化，養(yǎng)護至設計粘結(jié)應力后，方可進行下一道工序。此技術(shù)相對成熟，應用范圍較為廣泛，但由于鉆孔深度不夠、清孔不徹底、注膠不密實等缺點，導致難以達到設計強度，嚴重影響了工作效率[3]。同時，在鉆孔過程中很容易觸碰到剪力墻和框架柱中的受力鋼筋，而且也會對混凝土結(jié)構(gòu)造成損傷，最終帶來一定的安全隱患[4]。因此，本文對現(xiàn)有拉結(jié)筋技術(shù)進行優(yōu)缺點分析，并給出相應的施工建議與改進措施，力求工藝簡單、成本低廉、節(jié)約環(huán)保等。

1 拉結(jié)筋施工技術(shù)的應用與分析

剪力墻或框架柱與填充墻體之間的拉結(jié)筋施工當中，先在主體結(jié)構(gòu)表面鉆孔，再注入化學錨固劑，然后插入拉結(jié)筋進行錨固焊接。這種施工方式看似簡單高效，而且在一定程度上保證了拉結(jié)筋的錨固位置，是一種經(jīng)濟、理想和可行思路，但深入研究和分析發(fā)現(xiàn)這種拉結(jié)筋技術(shù)顯的掣襟露肘，主要體現(xiàn)在以下五方面：

(1)GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》(2016年版)中規(guī)定，鋼筋混凝土剪力墻和框架柱在施工過程中應預留出設計規(guī)定的孔徑和孔深，其目的就是為了滿足主體結(jié)構(gòu)與填充墻體之間的粘結(jié)強度。當遇到地震或人為因素時，拉結(jié)筋對填充墻體具有防快速傾倒或坍塌的作用，從而提高安全性和降低財產(chǎn)損失。因此，這種拉結(jié)筋技術(shù)必須采用合理的設計依據(jù)、成熟的施工方法和高質(zhì)量的錨固材料做保障。

(2)目前錨固劑多采用環(huán)氧樹脂，其凝結(jié)后硬度較高，但受到外力撓動后易發(fā)生酥軟現(xiàn)象，屬于脆性破壞，從而降低了鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)與拉結(jié)筋之間的粘結(jié)力。當遇到地震波或人為因素時，拉結(jié)筋受到垂直與主體結(jié)構(gòu)平面剪切的往復作用，使得環(huán)氧樹脂錨固劑失去固有屬性而變成酥軟狀態(tài)，填充墻體受拉失效，此時僅靠墻體的自重難以保證其穩(wěn)定性，最終可能導致失穩(wěn)。

(3)化學錨固劑與水泥混凝土結(jié)構(gòu)存在服役壽命的差異，一般建筑物的服役壽命為50年左右。但化學錨固劑具有一定的時效性，即隨著時間的變化，其化學性能逐漸發(fā)生老化，在強度方面表現(xiàn)為粘結(jié)力降低，當遇到一定程度的振動荷載時，也可能會出現(xiàn)裂縫，H2O、O2、Cl-等極易通過裂縫到達拉結(jié)筋表面，造成銹蝕，進而無法滿足承受拉力的要求。一般在施工期間，通過拉拔試驗隨機抽樣檢測并確定其是否達到設計要求，并未考慮化學錨固劑在使用過程中的性能老化現(xiàn)象。所以，化學錨固劑在構(gòu)建筑物中充當一種非永久性角色，并不承擔主導受力作用，與填充墻體的作用截然不同。

(4)嵌入膨脹螺絲焊接法。此技術(shù)一般在鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)澆筑完成后，待其養(yǎng)護至設計強度后在框架柱相應位置鉆孔，再打入膨脹螺絲，然后將膨脹螺絲與拉結(jié)筋焊接錨固。其優(yōu)點是施工技術(shù)簡單，支模方便，拉結(jié)筋位置布置容易且錯位易調(diào)整。缺點是鉆孔對混凝土內(nèi)部埋置的受力鋼筋產(chǎn)生較大的擾動，存在安全隱患；膨脹螺絲打入后容易對孔內(nèi)混凝土造成擠壓破壞并伴有裂縫產(chǎn)生，可能導致應力集中；膨脹螺絲與拉結(jié)筋焊接時，在受熱的情況下可能對周圍混凝土產(chǎn)生收縮開裂；膨脹螺絲長度受限，焊接成本較高。

(5)預留埋鐵焊接法[5]。這種方法一般將框架柱或剪力墻通過錨筋與扁鐵連接，在澆筑混凝土時埋入的扁鐵頂端與混凝土面平齊，即緊貼模板內(nèi)表面，拆模后可將扁鐵與拉結(jié)筋焊接。該方法施工簡便，有效可用，且拉結(jié)筋定位準確。但其缺點是需預埋扁鐵和焊接，造價相對較高。

2 拉結(jié)筋施工技術(shù)的改進

2.1 預埋套管式拉結(jié)筋施工技術(shù)

預埋套管式拉結(jié)筋施工示意圖如圖1所示。

圖1 套管式拉結(jié)筋施工示意圖

由圖1施工大樣圖可以看出，在澆筑混凝土之前，根據(jù)設計要求預埋兩端或一端拉過絲的鋼筋及套管，將拉結(jié)筋與套管擰緊，不可處于松弛狀態(tài)，如圖1(a)所示；對于一端式拉結(jié)筋施工，可將無螺紋的拉結(jié)筋一端彎起135°，彎起長度為拉結(jié)筋直徑的10倍，如圖1(b)所示；連接填充墻體的拉結(jié)筋，一端需拉絲制成螺紋形狀，并與套管連接，另一端不彎起或彎起135°，如圖1(c)或圖1(b)所示。固定好拉結(jié)筋及套管后，將套管另一端用橡膠塞封堵，防止水泥漿或其他雜質(zhì)進入，以免影響后期正常作業(yè)；然后支模板，澆筑混凝土并養(yǎng)護至規(guī)定齡期，拆模板，取出橡膠塞，連接一端帶有螺紋的拉結(jié)筋，砌筑墻體。

這種拉結(jié)筋施工技術(shù)與其他技術(shù)相比，具有施工工藝簡單，方便快捷，安全可靠；避免了鉆孔和焊接對柱體的損傷破壞；利用套管取代化學錨固劑，避免了錨固劑發(fā)生化學性能老化，從而增加了構(gòu)建筑物的使用壽命以及墻體的穩(wěn)定性。此技術(shù)非常適用于大型商場、室內(nèi)娛樂廳、餐廳等大跨徑填充墻體，建議大力推行與使用。

2.2 預留拉結(jié)筋塑料模板堵頭施工技術(shù)

預留拉結(jié)筋塑料模板堵頭施工示意圖如圖2所示。

圖2 預留拉結(jié)筋塑料模板堵頭施工示意圖

由圖2可知，該構(gòu)造主要由模板塞、預留拉結(jié)筋孔、固定拉結(jié)筋環(huán)、建筑模板、模板堵頭面以及若干個固定肋組成。其中模板塞主要增加堵頭與模板的穩(wěn)定性，而且四周固定肋有助于防止構(gòu)件在模板上轉(zhuǎn)動；堵頭面主要起封閉作用，防止混凝土澆筑時，水泥漿體從孔洞中析出；固定拉結(jié)筋環(huán)主要起固定拉結(jié)筋的作用，固定環(huán)以套筒形式對拉結(jié)筋進行固定，防止混凝土澆筑時發(fā)生偏移。

預留拉結(jié)筋塑料模板堵頭施工流程為：塑料模板精確定位→模板打孔→堵頭安裝→模板安裝→拉結(jié)筋安裝→混凝土澆筑。此技術(shù)應嚴格按照施工流程進行作業(yè)，待混凝土養(yǎng)護至設計齡期和強度時，可進行模板堵頭拆除。其中模板堵頭面為塑料面板，因而裝、拆卸較為方便。另外，堵頭面板在正常操作下不會發(fā)生翹曲變形、磨損等情況，拆卸后可以重復使用，但每次使用前必須檢查堵頭面板的平整性、完整性等性能。

進行新技術(shù)堵頭拉結(jié)筋預錨固技術(shù)發(fā)現(xiàn)，堵頭在應用中因開孔較小解決了模板漏漿問題。同時考慮到模板整體性問題，以堵頭應用為基礎，在模板外側(cè)以紐扣式進行環(huán)形封閉，可解決因模板問題造成的大量漏漿現(xiàn)象，使模板整體性有所提高，剛度也有所增強；而且填充墻拉結(jié)筋錨固可實現(xiàn)可靠、定位準確、裂縫減少等效果，提高了建筑物填充墻的抗震性，改善了拉結(jié)筋與墻體的粘結(jié)性能和混凝土表面的觀感，也降低了模板的破損程度。

基于固定預留結(jié)拉筋塑料模板堵頭，可改進拉結(jié)筋預錨固技術(shù)相較于其他錨固技術(shù)有諸多優(yōu)點：裝、拆卸模簡單，在滿足工程質(zhì)量要求下部分構(gòu)件可重復使用，達到節(jié)約成本的目的；相比后植筋法[6]可減少揚塵、噪音、光污染等對環(huán)境的影響；取代鉆孔、注化學錨固劑、焊接等工序，在一定程度上也提高了施工效率，有利于施工進度的合理安排。因此，預留拉結(jié)筋塑料模板堵頭施工技術(shù)適用于工程當中。

3 結(jié)語

本文以鋼筋混凝土框架柱和剪力墻與拉結(jié)筋之間的施工技術(shù)為研究對象，通過化學植筋法、嵌入膨脹螺絲焊接法、預留埋鐵焊接法等常用拉結(jié)筋施工方法對比發(fā)現(xiàn)，常用的拉結(jié)筋施工過程中考慮的因素較多，例如鉆孔易造成主體結(jié)構(gòu)受損；注化學錨固劑易發(fā)生化學性能老化；焊接對混凝土易導致局部溫度過高，而出現(xiàn)裂縫，造成安全隱患。而采用預埋套管式拉結(jié)筋和預留拉結(jié)筋塑料模板堵頭改進施工技術(shù)，克服了常用拉結(jié)筋施工過程中的不足，同時降低了成本，簡化了施工流程，改善了施工質(zhì)量，提高了穩(wěn)定性和抗震性，從而增加了結(jié)構(gòu)整體的可靠性。