浅析防震缝施工中工程质量事故处理措施和施工方案

黄云力，张前奇，鄢 欢，张 翔，彭 怀，黄海斌

（1.重庆凌帆检测技术有限公司，重庆 400112；2.重庆科技学院，重庆 401331）

0 引言

留设防震缝的目的是通过防震缝的设置使得建筑物在遇到地震影响时，主体的结构不会因为相互晃动相撞发生损坏。按照目前我国的抗震设计规范，防震缝的设置在高度未达到 15 m 的楼层中，其宽度应≥100 mm，防震缝的宽度还会根据楼层的高度增加，6 度、7 度、8 度和 9 度相应每增加高度 5、4、3、2 m，宜加宽 20 mm［1］。在不同的房屋高度和防震缝两侧不同结构时，防震缝的要求也会随之变化。在框架结构中，抗震墙的留设对于板柱当房屋大于 12 m 时，一般不会小于 200 mm。在框架抗震墙结构中的，一般不小于 160 mm，对于底部加强部位其厚度应≥200 mm［2］。在本工程质量事故中，由于施工方案采用泡沫填充、后期拆除的方式进行施工（而不是用传统模板支护），泡沫对于混凝土的边界条件约束并不够。工程施工导致个别墙柱由于混凝土浇筑时对泡沫的挤压、错位，让混凝土剪力墙浇筑厚度不一致，缝宽不满足设计要求，工程质量现状如图 1 所示。从图 1 可以明显看出，泡沫模板在混凝土浇筑过后已经发生严重的变形，两侧的墙体厚度严重不一致，与设计标准不符。如何有效解决防震缝由于施工导致墙体的宽度不满足设计和验收规范要求，达到节约成本和缩短工期，是施工质量事故处置过程面临的亟需解决的问题。本文将从构件替换的思路为该类工程质量事故处理提供详细的解决方案［3］。

图1 工程质量现状图

1 工程基本情况

工程项目为框架剪力墙结构形式，使用功能为住宅楼，剪力墙结构，建筑层数为地上 17 层，地下 1 层，建筑高度为 52.65 m。设计主要参数为：本场地的基本风压在 0.40 kN/m；场地的地面粗糙度为 C 类。建筑的抗震设防类为标准设防类，抗震设防烈度为 6 度，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。建筑的安全等级为二级，建筑的使用年限为 50 年。4#、9# 楼剪力墙均为四级剪力墙。构造边缘柱构件厚度为 200 mm，伸缩缝宽度为 150 mm。施工拆模后，由于模板移位，导致 30/H～J 轴、31/H～J 轴各个楼层部分墙体构件截面尺寸存在不同程度的偏差。剪力墙厚度不满足原设计要求，抗震缝移位。现场检测结果如表 1 所示。

表1 抗震墙厚度检测结果

从检测的情况来看，存在以下质量缺陷：4# 楼剪力墙最大厚度 260 mm，最小厚度 125 mm，抗震缝宽度最小 100 mm。9# 楼剪力墙最大厚度 220 mm，最小厚度 175 mm，抗震缝宽度最小 115 mm。上述部位墙体厚度均不满足设计要求，抗震缝缝宽 200 mm 的要求。

2 工程质量处理方案

由于抗震缝在施工过程中造成的该类质量事故处理较为复杂，需要考虑成本、施工难度和工期的要求，通过多方研究制定如下的处理方案。基本处置步骤如下：①委托第三方检测公司对现场进行质量检测，明确质量事故的具体情况；②委托设计单位进行加固处理设计；③委托专业加固施工单位根据设计要求进行加固施工；④再次委托第三方检测单位对加固区域进行加固质量的检测。过程中加固设计的方案是重中之重，本项目的加固处理方案如下所述。

2.1 加固材料的选择

本次工程加固采用的混凝土材料，属于早期膨胀的第Ⅳ类水泥基灌浆料，其性能满足相应的规范要求，其抗压强度大，符合本次的工程加固情况。灌浆料采用的高强无收缩灌浆料，这是一种水泥基自流型微膨胀修补材料，这种灌浆料由于具有强度高、形成有效强度时间快、流动性能佳和具备微膨胀性等优点，非常适用于混凝土结构的加固改造等工程。并且它的强度提高较快，在短时间就可以达到加固支护的效果。同时该材料具有高度自流性，在现场进行加水搅拌后即可使用，不需进行振捣便可填充新旧混凝土间所有的间隙，完全满足本工程快速施工补救的要求。本次加固采用的材料具有微膨胀性，在灌浆后不会发生收缩的现象，这可以很好地保证新旧混凝土之间能够紧密连接。在耐久性上由于灌浆料属无机胶结材料，材料的使用寿命与混凝土的使用寿命相比，前者的使用寿命大于后者，经 200 万次的疲劳试验和 50 次冻融循环实验证明，其混凝土的强度无明显变化［4］。符合本工程的预期要求。

2.2 置换要求和步骤

置换构件的施工需要设计出严密的施工方案，通过设置的临时支撑方案和分区的置换顺序［5］的方法，用来保证建筑结构在施工过程中的稳定性。通过构件的置换方法，加快施工速度，缩短施工工期，来达到合格验收的施工标准。具体的施工方法如下所示。

2.2.1 主要施工步骤

1）设置临时支撑，采用设计图中所示的支撑全部要求设置钢柱来进行支撑。

2）对剪力墙变形缝不满足要求的区域的混凝土进行人工的剔除及清理（人工清理的目的是防止机械振动过大导致其他的意外事故）→再对钢筋绑扎恢复→原混凝土表面涂刷水泥净浆→模板支设及封边→高强度灌浆料浇筑→养护验收。

3）施工的顺序可以按照先上层再下层，在同一楼层上交替进行，严格地按照设计方案的施工顺序进行施工。

4）剪力墙拆除后梁板支撑加固技术。采用钢管支撑加固方法，从整体性设计支撑体系，通过 3 层钢管支撑防止在剔除墙体混凝土过程对上部梁板结构的影响。支撑体系完成后按照设计分区置换的方案进行置换。

2.2.2 钢管支撑体系

在剔除混凝土前需要设置置换层的钢管支撑。钢管支撑中的钢管大小和支撑方式应该按照设计文件的要求设置。钢管设置要求如图 2 所示。

图2 临时支撑体系布置示意图（单位：mm）

2.2.3 分区置换构件

施工过程中置换构件按照 1～4 区分别进行（见图 3），进行过程中应保证置换施工质量，置换过程中剩下部分墙肢的轴压比按照检测的厚度计算（见表 2），并应满足如下要求。

表2 4# 楼置换过程中的轴压比计算值

图3 分区置换顺序（单位：mm）

1）凿除不合格混凝土到梁顶中，在新老混凝土结合处凿出凹槽，对原来的钢筋进行除锈处理，用压力水冲洗干净后进行钢筋校正。

2）剔打施工缝应按照设计要求进行留槽。详细留槽要求如图 4 所示。

图4 剔打施工缝示意图（单位：mm）

3）对需要置换的墙体进行人工的剔除及清理。首先置换剪力墙的混凝土采用人工轻敲细打方式彻底剔凿干净，为保证修复区域混凝土的浇筑质量，在敲打的过程中，可以通过扩大混凝土的剔除范围来保障工程的浇筑质量（在实际施工过程中出现剔打到满足要求的时候，可正常停止）。剔凿的过程中尤其注意不要对结构进行过大的振动，防止振动过大而损伤钢筋，并做好临时的防护工作，注意凿掉的混凝土块落下打伤施工人员。作业工人需做好自身安全的防护措施。

4）在对混凝土剔除时应当进行变形观测，观测的方法为在该楼层远端剪力墙或框架柱做好具体的参考点，并在置换柱的梁侧面做好观测点，观测的过程应当贯穿整个置换施工直至支撑拆除，发现变形超过规定数值时需要立即停止施工，并启动现场应急措施。

5）灌浆过程中应采用图 5 所示的方式进行。

图5 墙肢置换灌浆示意图（单位：mm）

6）在混凝土构件置换施工的过程中若发现钢筋受损，置换前需对受损的钢筋进行更换，钢筋的更换采取附加等强度钢筋置换。对新混凝土和旧混凝土的结合面进行凿毛的预处理，并采用压力水枪将混凝土的表面残渣冲洗干净后，在新旧混凝土的结合表面涂刷水泥净浆。采用木模板的支护方式对混凝土受损部位进行封闭，木模板的高度根据实际作业需求确定（一般需要比受损修复区域高出 100 mm）。在木模板上沿边制作喇叭式浇筑口。灌浆料需要按照生产厂家设置比例进行配制和搅拌，在搅拌过程需要严密注意搅拌时间和均匀程度使灌浆料达到最佳状态。由于本次采用的灌浆料为自密实材料，在灌注的过程中无需进行振捣，灌注时时刻观察模板内灌浆料走向，待灌浆料灌注到模板顶部时停止灌注，待静置 5 min 后观察模板内浆料是否下沉，若下沉则继续补灌至满为止。

7）模板安装质量需要符合 GB 50240-2015《混凝土结构施工质量验收规范》［6］中有关规定外，还需要密切注意和检查以下几点［7］：模板的支撑、固定的情况是否符合规定要求；模板的支设必须保证结构几何尺寸及轴线位置的精准；在高强度的二次灌浆料浇筑前，需要首先检查承重架及架子支撑扣件是否存在松动的情况，保证每个扣件严密紧实，拧紧螺栓的力矩需要控制在 50 N·m；模板安装好后用封边材料将模板周边进行封边处理以防止灌浆料出现漏浆情况；拆模的顺序遵照先拆支承件和连接件，再分块逐步进行拆除、拆除后连接件和支撑构件需要分类堆放，并对拆卸的模板进行清理、涂刷以便二次循环使用，灌浆料在浇筑完成后 24 h 即可拆除模板［8］。

8）高强度二次灌浆料灌浆施工应注意如下几点内容。本工程剪力墙修复采用高强度灌浆料浇筑，灌浆料浇筑过程需一次浇筑完毕。浇筑高强度灌浆料前，在施工之前需要提前清理建筑施工垃圾，并且校正模板的位置。原来的混凝土结构界面应提前 24 h 进行浇水，使得界面充分湿润。按照标准进行加水搅拌。高强无收缩灌浆料的拌合可以采用机械或人工搅拌。本次工程采用人工搅拌的方式，人工搅拌的时间需要尽量控制在 5 min 以内完成。搅拌过后的灌浆料会随着停放的时间，其流动性强度不断变低，在人工搅拌完毕后应在 40 min 内浇筑完毕。严禁在高强无收缩灌浆料中掺入任何外加剂导致降低其抗压强度。待加固高强度灌浆料达到 C1 5时，凿掉剪力墙侧的突出部位。在灌浆开始后，灌注过程必须连续进行，不能间断，并尽量缩短灌浆需要的时间。一般情况下，灌注的时间不得超出 2 h，如超出 2 h 后应按施工缝情况进行处理［4］。浇筑高强度灌浆料时应时刻注意观察模板、钢筋及保护层厚度，如果发现问题，必须立即停止浇灌，并应在已浇筑高强度灌浆料初凝前进行修正。高强度灌浆料在浇筑完毕后，应当在 12 h 内对高强度灌浆料进行浇水养护，浇水次数应保证高强度灌浆料保持足够的润湿状态，其养护周期一般不得低于 7 d［9］。

3 防震缝施工质量控制

设置防震缝是为避免修建的建筑物损坏，而按照抗震要求设置的垂直构造缝。我国防震缝一般都设置在结构平面薄弱部位、结构自振动周期相差较大或者结构平面布置不规则的区域划分处（具体项目根据设计师的要求进行设置）。防震缝的留设要沿着房屋基础顶面全高进行设置，在实际工程中如何严格控制防震缝的质量是保证抗震缝起到本身作用的基本保障。在本次工程质量事故中，由于施工单位没有按照要求使用模板支护，只使用泡沫作为支护，导致混凝土在浇筑的过程中，由于没有严格地约束到混凝土的位移，使得两边混凝土墙的厚度与标准相差甚远，施工质量不符合要求。施工过程中监理和监督单位可以根据防震缝的设计要求，对各个项目的施工质量进行督查，对防震缝不合格的建筑，可以按照上述加固处理方案进行加固处理。

4 结语

严格把控施工质量是施工环节中十分重要的要求。利用支撑置换方式可以很好地解决抗震缝在施工过程中缝宽不满足要求的情况，为提高工程质量、节约成本和缩短工期提供了一种可行的方案，可以为其他类型质量事故提供很好的借鉴作用。施工缝的施工过程应该严格按照模板支护的要求来进行施工，在中间才有泡沫板填充的方案，质量难以保证，笔者在实际工程中已经遇到多起类似的质量事故发生。抗震缝的施工在现在的建筑施工现场上非常普遍，希望本文提出的临时支撑方法和构件置换方案，能对以后在建筑物竣工验收前防震缝宽度不够的情况做出参考依据。Q