填充墻后植拉結鋼筋施工質量控制

魏軍昌   張  利

陜西建工集團第一建筑工程有限公司   陜西省高速公路建設集團公司

1.前言

    隨我國社會主義市場經濟體制的建立和不斷完善，企業之間的競爭越來越激烈 ，不斷提升企業自身的競爭能力是企業發展的要求，而管理和技術則是推動企業發展的兩大動力。在企業精細管理的同時，十分注重企業的技術進歩，不斷提高企業的技術能力和技術水平。同時，在企業不斷快速發展的進程中，不忘努力履行企業的社會責任。基于這種理念，企業鼓勵和大力支持工程技術人員開展科研活動，為企業發展和工程建設多作貢獻。     

    我國經濟的快速發展和人民生活水平的日益提高促進了建筑業的蓬勃發展，建筑施工技術也隨之不斷取得進歩。在建筑工程中，現澆鋼筋混凝土結構的比重越來越大。在這些鋼筋混凝土結構中，一般均設置有拉結鋼筋，加強與砌體的連接，以增加墻體的整體性和穩定性，提高抗震性能。

    近年來，混凝土結構填充墻后植拉結鋼筋施工技術的應用十分廣泛，但是，由于后植拉結鋼筋施工技術從設計到施工；從技術到管理；從監督到驗收都缺乏統一的標準和要求，到目前為止，全國還沒有一本關于采用化學植筋方法設置填充墻拉結鋼筋的行業或地方標準，施工過程的質量管理處于嚴重的失控狀態，因而在工程實踐中存在許多問題。如錨固材料的可靠性控制；植筋的標準施工工藝；植筋施工過程質量控制；現場拉結鋼筋抗拔力檢測；后植拉結鋼筋施工質量驗收等等，這些問題都有待研究和規范。

2.填充墻拉結鋼筋的設置方法及其特點

    1.1 拉結鋼筋設置的傳統做法

    拉結鋼筋設置的傳統做法是在混凝土結構施工時預埋。預埋的方法有二種：一種是在模板上鉆孔，拉結鋼筋提前直接插入待澆混凝土結構內。采用這種方法，模板損耗大，利用率低，拆模困難，尤其是鋼模板應用后，埋置難度更大。另一種是模板上不需鉆孔，將拉結鋼筋貼模板面置于混凝土保護層內，且將鋼筋用隔離材料包裹，拆模后立即從混凝土中拉出。這種方法往往造成埋設位置不準，拉出鋼筋過程中，不易找準位置並造成結構表面混疑土的破壞，觀感效果很差，有時還影響到結構斷面尺寸，同時，鋼筋的彎折幅度也比較大，影響到材料性能。上述二種預埋方法又往往按設計的常規間距要求布置，在填充墻砌筑過程中，預埋留置的拉結鋼筋常常不在砌體灰縫位置，砌筑時無法進行正常拉結。因而，這二種施工方法的應用己越來越少。

    1.2 拉結鋼筋設置的后植法

    后植拉結鋼筋的施工方法是隨著錨固技術的發展，新型錨固材料的應用和小型電動工具的使用而發展起來的施工技術。它是在混凝土結構施工后填充墻砌筑前，根據塊材的規格和設計要求的拉結鋼筋間距，在填充墻的灰縫位置處，采用沖擊電鉆在混凝土構件上鉆孔，經清孔后在孔內填入錨固材料再插入拉結鋼筋的施工方法。該施工技術的特點是：混凝土結構施工時無需考慮拉結鋼筋的設置問題，為模板鋼筋工程施工提供了方便，特別是對全鋼大模板的推廣應用更為有利。拉結鋼筋的設置位置可以根據需要靈活確定。這種方法施工簡便速度快，既不會損壞模板，也不會使混凝土結構表面受到損傷。因而，后植拉結鋼筋的施工方法受到施工單位的普遍歡迎，正在工程實踐中被廣泛地應用，是拉結鋼筋設置方法的發展方向。

3.現狀分析

    3.1 拉結鋼筋預埋及后植方法應用情況

    現狀調研主要圍繞:施工方法選擇、后植拉結鋼筋施工應用基本情況和后植拉結鋼筋施工技術應用中存在的主要問題進行。

    經對一些總承包施工單位施工的多個單位工程(其中大多數是高層住宅，也有教學樓，商住樓，辦公樓和工業廠) 檢測資料收集分析，應用的錨固材料分為有機類和無機類，主要有上海建力得，青島固立特，淮南蒂洋，淮北金錨，強力達，淮南順輝，北京華嚴MS－201樹脂錨固膠等, 其中應用得最多的是上海建力得（有機類）， 其次為青島固力特（無機類）。 應用的拉結鋼筋全部為HPB235級或HPB300級、直徑為6.5mm或6.0mm的熱軋光圓鋼筋。

    調研獲取的后植拉結鋼筋抗拔力檢測數據195個，經對這些數據統計分析，抗拔力的平圴值為9.14 kN，標準差為 1.46 kN， 其中大于等于7.0kN的數據188個, 占96.4%,小于7.0kN的數據7個, 占3.6%。在小于7kN的數據中, 有6個數據表明抗拔力很低, 檢測時鋼筋滑移, 錨固明顯失效。資料記載的破壞型態大部分為錨固完好無裂損, 少量鋼筋被拔出。

    資料反映抗拔力檢測試件基體混凝土的設計強度等級為C20～C60， 抗拔力的檢測值和基體混凝土的強度等級關系不大。

    3.2 后植拉結鋼筋施工技術應用中存在的主要問題

    1、混凝土結構填充墻砌體拉結鋼筋采用化學植筋方法目前尚無具體的針對性和可操作性強的標準可依。在設計文件中，一般沒有具體的技術指標要求，只明確拉結鋼筋的規格或明確采用某標準圖節點做法。施工企業目前參考執行的是《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ145－2004, 該標準是針對各種后錨固情況編制的, 尤其注重結構構件的后錨固設計與施工,應用于拉結鋼筋的施工與驗收。

    2、后植拉結鋼筋的錨固材料缺乏技術鑒定和型式檢驗資料，也缺乏相關準用手續。市場上出現的各種錨固材料魚龍混雜，良莠不齊，現場配制的材料質量性能不穩定。

    3、植筋施工工藝無統一標準要求。植筋工藝和操作過程符合要求的程度對拉結鋼筋抗拔力的影響較大，但植筋施工分包隊伍大多是游擊隊式的隊組，施工資質無管理，操作人員無崗位證書。

    4、施工管理不到位。施工單位將植筋工程分包后往往不再過問，任憑植筋單位自主施工，監理單位監理工作不到位，整個施工過程缺乏應有的監督和控制。

    5、檢測單位現場抗拔力檢測抽樣數量不足，不是按工程部位和植筋數量的一定比例抽取樣本，往往按委托單位的要求，象征性地抽取幾個樣本進行檢驗后就出具檢測報告，其代表性明顯不足。有的工程甚至連抗拔力檢測都不進行。

    6、后植拉結鋼筋的施工質量驗收無依據可查。檢驗批如何劃分不明確；抽樣檢測數量沒有明確統一的要求；抗拔力檢測合格標準沒有規定。目前工程實際處于有抗拔力檢測報告就驗收沒有也通過的狀態。

4.驗證試驗

    4.1 驗證試驗目的

    針對目前陜西境內常用的有機類和無機類拉結鋼筋錨固粘結材料，通過驗證試驗實現以下目的：

    1、不同工藝條件對錨固抗拉強度的影響；

    2、不同孔深對錨固抗拉強度的影響。

    4.2 驗證試驗結果

    施工工藝條件設計三種狀態：徹底清孔、簡單清孔和不進行清孔。鉆孔深度全部統一為70mm。徹底清孔是在鉆孔作業后，利用專用吹風機將孔洞內的粉塵徹底清除干凈；簡單清孔是在鉆孔作業后，利用專用吹風機將孔洞內的粉塵輕吹一次，不進行清孔是在鉆孔作業后不進行除塵作業，任憑粉塵留置孔內就進行植筋作業。植筋鉆孔深度分為90mm、70mm、50mm三種, 鉆孔時在鉆頭部位固定定位裝置, 以保證鉆孔深度的正確一致。三種鉆孔深度均采用徹底清孔的施工工藝。

    毎種錨固材料在各種條件狀態下均植10根鋼筋，因此，現場共植鋼筋120根。

    各種條件狀態下的驗證試驗抗拔力檢測結果如下：

    1）采用有機類錨固材料進行后植拉結鋼筋施工，不同的清孔工藝對后植拉結鋼筋的抗拔力影響很大：徹底清孔的抗拔力最高，簡單清孔的抗拔力次之，不進行清孔的抗拔力最低。不進行清孔的抗拔力僅達到徹底清孔的抗拔力的53.4％，約為一半；而簡單清孔的抗拔力達到了徹底清孔抗拔力的94.3％。這里需要說明的一點是，從驗證試驗過程觀察到的情況來看，由于簡單清孔的程度很不好掌握，實際上簡單清孔規定的工藝利用專用吹風機將孔洞內的粉塵輕吹一次，只要將吹風機一開即使馬上關閉也己經將孔洞內的粉塵大部分吹出，因而抗撥力的降低不大。

    2）采用無機類錨固材料進行后植拉結鋼筋施工，不同的清孔工藝對后植拉結鋼筋的抗拔力影響不大，徹底清孔、簡單清孔、不進行清孔的抗拔力平均值最大相差10％。

    3）在相同的徹底清孔施工工藝條件下，有機類錨固材料不同孔深對錨固鋼筋抗拔力的影響，以孔深70mm的抗拔力平均值為基準，增減20mm，錨固鋼筋抗拔力分別增減34％和32％，基本呈線性關系。

    4）在相同的徹底清孔施工工藝條件下，無機類錨固材料，當孔深大于70mm后，其抗拔力平均值基本一致；而孔深小20mm時，抗拔力平均值則降低35％。

    5）在鉆孔深度不小于70mm的情況下，采用正常的施工工藝，無論是有機類錨固材料還是無機類錨固材料，錨固鋼筋的抗拔力均可達到7.0kN。

    從各種驗證試驗的抗拔力檢測結果情況來看，無論采用有機類錨固材料還是無機類錨固材料，其破壞型態基本一致，主要是膠筋破壞夾少量的膠混破壞，孔口約有直徑15mm左右的混凝土錐體破壞，錐體深度不超過5mm。

    調研統計資料和抗拔力驗證試驗檢測結果表明：多數試件的極限抗拔力值大于HPB235級鋼筋屈服強度與其面積的乘積值，有的還高得很多，甚至超過HPB235級鋼筋抗拉強度與其面積的乘積值。分析產生這種情況的原因主要有二個：一是使用的鋼筋不一定是HPB235級鋼筋。根據鋼筋混凝土用熱軋光園鋼筋國家標準GB1499.1－2008,直徑為6(6.5)㎜的熱軋光圓鋼筋有HPB235級和HPB300級二個級別, 其外形是一樣的, 施工現場一般對直徑為6(6.5) mm的熱軋光圓鋼筋不作復驗, 因此, 可能出現使用HPB300級鋼筋的情況；二是直徑為6(6.5) mm的熱軋光圓鋼筋產品一般為盤圓狀態, 使用時需要進行調直處理, 經拉伸調直后的鋼筋其機械性能會發生變化, 屈服強度和抗拉強度會得到提高, 拉伸越厲害, 強度提高的幅度越大。 施工現場往往為了追求經濟效益而采用過大的冷拉率, 因此, 也會出現上述現象。

5.填充墻后植拉結鋼筋的實體檢測及施工質量驗收

    5.1 填充墻后植拉結鋼筋的實體檢測

    填充墻拉結筋的作用是保證填充墻與主體結構間的可靠連接和填充墻的整體穩定性。在2008年5.12汶川大地震的震害調查中，發生了大量填充墻倒塌的現象，而倒塌的填充墻絕大多數都存在未設置拉結筋或拉結鋼筋數量不足，或拉結不牢的情況。

    鑒于填充墻拉結鋼筋的重要性和施工現狀，國家標準《砌體結構工程施工質量驗收規范》GB50203－2011特補充了填充墻與主體結構的連接鋼筋采用化學植筋方式時，應進行實體檢測的規定，同時規定了檢驗方法和合格判定的準則。

    檢驗方法采用現場非破壞性拉拔試驗。檢驗荷載值系根據現行行業標準《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ145確定，并按下式計算：

    Nt = 0.90As fyk

    式中：Nt—— 后植鋼筋錨固承載力荷載檢驗值（kN）；

    As—— 錨固鋼筋截面積（以鋼筋直徑6mm計）（mm2）；

    fyk—錨固鋼筋屈服強度標準值（以HPB235鋼筋計）（N/mm2）。

    經計算得到錨固鋼筋的錨固承載力檢驗值為5.98kN，取用值為6.0kN。

    填充墻與主體結構拉結鋼筋質量的判定，國家標準《砌體結構工程施工質量驗收規范》GB50203－2011做了以下規定： 

    1、關于檢驗批抽檢錨固鋼筋樣本最小容量檢驗批抽檢錨固鋼筋樣本最小容量按表1選用。

表1  檢驗批抽檢錨固鋼筋樣本最小容量選用表

    2、關于填充墻后植拉結鋼筋錨固力實體檢測

    實體檢測時，錨固鋼筋拉拔試驗的軸向受拉承載力檢驗值為6.0 kN。抽檢鋼筋在檢驗值作用下應基材無裂縫、鋼筋無滑移宏觀裂損現象；持荷2mim期間荷載值降低不大于5％。 

    5.2 填充墻后植拉結鋼筋的施工質量驗收

    填充墻后植拉結鋼筋錨固力檢測可采用正常一次性抽樣或正常二次性抽樣方法，并按其相應規定判定施工質合格與否（見表2、表3）。

表2  正常一次性抽樣的判定

表3  正常二次性抽樣的判定

    為了解上二表的應用，現舉例說明：

    ①當填充墻植筋錨固力項目采用正常一次性檢驗抽樣時，樣本容量為20，在20個試樣中有2個或2個以下的試樣被判為不合格時，該檢驗批判為合格；當試件中有3個或3個以上的試樣被判為不合格時，該檢驗批判為不合格。

    ②當采用正常二次性檢驗抽樣時，樣本容量為20，當20個試樣中一個被判為不合格時，該檢驗批判為合格；當有3個或3個以上的試樣被判為不合格時，該檢驗批判為不合格；當有2個試件被判為不合格時，進行二次抽樣，樣本容量也是20，兩次抽樣的樣本容量為40，當第一次不合格試樣與第二次的不合格試樣之和為3或小于3時，該檢驗批判為合格；當第一次的不合格試樣與第二次的不合格試樣之和為4或大于4時，該檢驗批判為不合格。

6. 結語

    混凝土結構和填充墻砌體連接部位設置的拉結鋼筋雖然不屬于結構的主要受力鋼筋，是一種構造措施，但其對提高墻體的整體性和穩定性、提高抗震性能、防止墻面開裂，克服質量通病，提高工程質量有著重要作用。目前大多數工程采用的化學植筋法即“后置拉結鋼筋”的施工方法是一種簡單易行，方便合適的方法。它是施工技術的一種進步，符合技術發展方向，受到施工單位的歡迎。但是，在相當長的一段時間內，施工過程的質量管理處于嚴重的失控狀態。

    2012年5月1日開始實施的經修訂的新國家標準《砌體結構工程施工質量驗收規范》GB5020 3－2011補充了填充墻與主體結構的連接鋼筋采用化學植筋方式時，應進行實體檢測的規定，同時規定了檢驗方法和合格判定的準則。這一規定將起到有效控制其施工質量的作用。同時，本文對不同工藝條件對錨固抗拉強度的影響及不同孔深對錨固抗拉強度的影響的試驗分析對施工極具重要的指導意義。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)