吳樂翔

同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院

裝配式人防外墻施工工法研究

吳樂翔

同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院

一直以來，國防人防工程是國家領(lǐng)導(dǎo)人高度重視的工程之一，這關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位的穩(wěn)定。如何解決快速、便捷、低成本構(gòu)筑國防人防工程是建筑領(lǐng)域的一大難題。

裝配式人防工程是一種構(gòu)筑人防工程的新技術(shù)。即對(duì)于明挖人防工程，在基坑開挖前，先構(gòu)筑裝配人防結(jié)構(gòu)的外墻或內(nèi)墻，然后進(jìn)行澆筑底板和頂板，它們和墻體之間采用接駁器等方式連接。接著進(jìn)行土方開挖，最后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修整，構(gòu)成完整的人防工事。此時(shí)裝配形成的人防外墻可兼作擋土墻，保證基坑的安全穩(wěn)定。

一、工法特點(diǎn)和適用范圍

普通人防外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有受力特別大（抗常規(guī)武器和核武器應(yīng)力波、沖擊波）、投資相對(duì)較多、對(duì)結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能要求較高和要求施工工期盡可能短等特點(diǎn)。

裝配式人防外墻有著較普通連續(xù)墻很多的優(yōu)點(diǎn)。裝配式人防外墻作為人防主體結(jié)構(gòu)，有別于普通結(jié)構(gòu)，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.一構(gòu)二用，節(jié)省了工程投資。裝配式人防外墻不僅在施工階段起到擋土、擋水和抗?jié)B的作用，而且在使用階段可充分發(fā)揮其承載能力，減小基礎(chǔ)底面地基附加應(yīng)力，抵抗側(cè)向沖擊波荷載。其本身強(qiáng)度和周圍地層的支承能力都能得到充分的利用，有效地減小建筑物、構(gòu)筑物的沉降。通過這種形式，無需再單獨(dú)構(gòu)筑建筑外墻，節(jié)省了投資。

2.工程質(zhì)量更穩(wěn)定。墻體混凝土澆筑處于受控狀態(tài)，混凝土質(zhì)量完全能夠確保，實(shí)施強(qiáng)度等級(jí)也無需提高一級(jí)?？山鉀Q現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的無規(guī)則夾泥和滲漏問題。預(yù)埋可準(zhǔn)確定位，其精度小于2cm，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

3.減少了工程量，縮短了工期。采用裝配式人防外墻結(jié)構(gòu)，墻面平整度高，可直接作為地下室的外墻，省去了構(gòu)筑建筑外墻的時(shí)間。采用預(yù)制墻體，構(gòu)筑墻體可以與成槽同時(shí)進(jìn)行?？刹捎媚孀鞣ㄊ┕ぁ＿@樣可以大大提前后序工序，縮短工期。

4.增加了基坑施工的安全性。由于裝配式人防外墻的墻體剛度大，基坑開挖過程中，極少會(huì)發(fā)生地基沉降或塌方事故。裝配式人防外墻的抗?jié)B能力較強(qiáng)，較大限度地減少基坑涌水的可能性。

總之，裝配式人防外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)工效高、工期短、質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

二、施工工法研究

裝配式人防外墻結(jié)構(gòu)的施工主要工序有：墻體制作、成槽、導(dǎo)墻澆注、墻體吊裝、開挖、樓板澆注等。這里主要對(duì)墻體制作、墻體吊裝、接頭樁施工、壓密注漿等進(jìn)行研究。

（一）墻體制作

1.模板施工

底模采用50mm厚細(xì)石混凝土地坪,表面平整度必須滿足構(gòu)件驗(yàn)收要求。側(cè)模采用木模板，接縫抗剪凹槽可采用木模板成型，亦可采用鋼模板。側(cè)模和底模連接采用靠模方法，下端地坪插樁側(cè)?？烤o底模，上端用鋼管對(duì)拉，間距1000～1200mm，確保構(gòu)件不變形。

2.空心成型工藝

可采用外套橡膠膠囊專用產(chǎn)品。膠囊外套涂刷糊狀滑石粉作隔離。膠囊每次使用前必須充氣檢查,不得有漏氣現(xiàn)象?？招牟糠诸A(yù)先綁扎定位筋,鉤住橫向筋,以防止膠囊上浮。在兩段實(shí)心段之間，芯模必須采用不回收的EPS泡沫塑料?？招亩我惨瞬捎貌换厥盏腅PS泡沫塑料較橡膠膠囊。待底板混凝土澆注完畢,及時(shí)從墻兩端穿入EPS泡沫塑料或膠囊,固定后再充氣,壓力一般為0.035～0.04MPa，視膠囊硬實(shí)即可，混凝土澆導(dǎo)過程中保持壓力穩(wěn)定。待面層混凝土初凝后，再間隔一段時(shí)間（視氣候條件、混凝土塌落度及經(jīng)驗(yàn)確定），放氣抽拔膠囊，要求面層混凝土不得有任何錯(cuò)動(dòng)開裂。

3.鋼筋、預(yù)埋件施工

預(yù)制時(shí)下面為迎土面，上面為迎坑面。鋼筋采用可對(duì)焊接頭，同一截面錯(cuò)開50%，對(duì)焊接頭必須有合格的試驗(yàn)報(bào)告。嚴(yán)格控制裝配式人防外墻上段和下段縱向主筋間距,縱向主筋間距、縱向筋及助筋間距、膠囊定位筋間距，鋼筋骨架綁扎后定型。嚴(yán)格控制接駁器錨筋錨固長度、接駁器縱向間距、接駁器露出主筋面長度，垂直方向尺寸必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)控制尺寸，端頭封蓋不得漏漿。裝配式人防外墻迎坑面在車庫底板以上部位兩邊需預(yù)埋接頭樁鋼筋，檢查接頭樁距墻邊距離，預(yù)埋筋需先彎折在墻面。

4.混凝土澆搗

涂刷的隔離劑不得使用廢機(jī)油，隔離劑應(yīng)涂刷均勻，不允許流淌、沉積，鋼筋不得粘油。澆搗混凝土前應(yīng)檢查鋼筋骨架，不符合要求的必須修復(fù)，保護(hù)層宜采用墊層砌塊。混凝土澆搗按高度分底板、肋面板三次完成。底板混凝土振搗至90～100s左右，隨向穿入膠囊：肋部位混凝土應(yīng)采用高頻插入式振動(dòng)器，多人多器分類由一端向另一端同步進(jìn)行，掌握插入間隔和振搗時(shí)間，不得漏振或過振；板面坍落度可適當(dāng)降低（有利膠囊抽拔時(shí)間），面層混凝土要求振搗密實(shí)平坦，表面無明顯氣泡溢出。安放膠囊停頓時(shí)間不得超過45分鐘，前期工作應(yīng)準(zhǔn)備充分，前層混凝土向前推進(jìn)時(shí)，后層混凝土應(yīng)及時(shí)跟上，縮短間隔時(shí)間，上、下層混凝土的振搗要求有搭接高度。面層混凝土在實(shí)心段處振搗密實(shí)。PVC測斜管上、下口及接頭必須用膠帶密封，嚴(yán)禁漏漿，建議每間隔1 000mm用鐵絲綁扎定位。每幅裝配墻各做一組抗壓、抗?jié)B試塊。混凝土養(yǎng)護(hù)采用自然養(yǎng)護(hù)方法，表面覆蓋保溫材料，零度以上時(shí)要求保濕。

（二）人防外墻墻板吊放

機(jī)械選用應(yīng)滿足起吊要求。起吊宜采用釣鉤四點(diǎn)起吊。成槽、安裝為兩點(diǎn)吊，應(yīng)采用厚鋼板加焊錨筋方案。預(yù)制墻段加工或由運(yùn)輸公司承包裝車、運(yùn)輸送到現(xiàn)場，卸到墻段堆場處，用道木墊實(shí)。每車宜運(yùn)輸一幅墻段，在運(yùn)輸過程中，墻段應(yīng)用鋼絲繩緊固器固定牢固。成槽施工結(jié)束后，根據(jù)已測出的導(dǎo)墻標(biāo)高（埋鐵位置）使導(dǎo)向槽鋼固定在已成型的導(dǎo)墻預(yù)埋鐵上。測出導(dǎo)墻上擱置點(diǎn)標(biāo)高，利用預(yù)制墻外伸主筋接長焊好槽鋼，誤差應(yīng)控制在1cm內(nèi)。裝配墻頂預(yù)埋兩只鋼板吊耳，用三角鐵扁擔(dān)單點(diǎn)起吊、回直，鐵扁擔(dān)上可再掛兩只神仙葫蘆，墻體中心彈好墨線，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀校正X、Y方向，對(duì)于起吊不垂直的墻段，借助神仙葫蘆回直，順導(dǎo)向槽鋼垂直放入已成好的導(dǎo)墻上內(nèi)，并對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)墻中心線，控制吊放速度，吊放與回收泥漿同步進(jìn)行，到標(biāo)高后用槽鋼擱置在導(dǎo)墻。吊放裝配墻墻段關(guān)鍵過程控制。吊放入槽時(shí)，不允許強(qiáng)行沖入槽，同時(shí)注意墻段基坑面與迎土面，嚴(yán)禁放反。擱置點(diǎn)槽鋼必須根據(jù)實(shí)測導(dǎo)墻標(biāo)高焊接。吊放索具用三角鐵扁擔(dān)為調(diào)整重心，在吊鉤上掛兩只神仙葫蘆，吊放過程中用經(jīng)緯儀加以校正，并有專用導(dǎo)向槽鋼。

（三）接頭樁施工

相鄰裝配式人防外墻墻段的接頭，采用小直徑灌注樁接頭，深度同地墻深；單幅墻板的兩端宜采用凹口形式。接頭鋼筋籠中預(yù)留插筋，待結(jié)構(gòu)施工時(shí)，其插筋與扶壁柱鋼筋相連，起到穩(wěn)定墻段不移動(dòng)，加強(qiáng)扶壁柱的穩(wěn)定性。預(yù)制墻段吊放后，應(yīng)先在相鄰墻段接頭處澆注30～50cm的混凝土，以防預(yù)制墻段的偏位。接頭樁混凝土澆筑：采用水下混凝土灌注方法, 混凝土應(yīng)為水下細(xì)石混凝土，因鋼筋籠的直徑小，采用小導(dǎo)管澆注。接頭樁施工流程：安放鋼筋籠→埋設(shè)導(dǎo)管→清孔→接放料斗、投料→吊車提升澆混凝土。施工方法：相鄰兩幅裝配式人防外墻墻段安放好后，在接頭處吊放鋼筋籠，利用兩根主筋與裝配墻外伸鋼筋電焊牢固。根據(jù)所測孔深，沉渣厚度應(yīng)小于30cm，達(dá)不到要求需進(jìn)行反循環(huán)清孔。清孔后，接放料斗，并用隔水塞放入導(dǎo)管內(nèi)然后進(jìn)行混凝土澆筑。由于是水下小導(dǎo)管澆筑混凝土，要保證翻漿和埋管深度，澆筑過程中要不斷提拔導(dǎo)管，并用測繩測孔內(nèi)混凝土體上升高度。同時(shí)注意混凝土的密實(shí)，確?；炷敛粷B漏。接頭施工完畢后，方可進(jìn)行裝配式外墻墻底、墻側(cè)壓密注漿。

（四）兩側(cè)壓密注漿

注漿流程為：設(shè)好注漿管→拌制漿液→注漿→提拔漿管；注漿壓力宜控制在0.2～0.3MPa左右，速度控制在20L/m。

每安裝完兩幅墻，在中間接頭樁施工完后，需及時(shí)跟進(jìn)墻槽兩側(cè)注漿。注漿前應(yīng)對(duì)場地進(jìn)行平整，開好溝槽，保持場地的整潔干燥；充分做好準(zhǔn)備工作，包括機(jī)械準(zhǔn)備、儀表管路、注漿料斗等的檢查及必要的試驗(yàn)。注漿所用的水泥宜采用普通硅酸鹽水泥，受潮結(jié)塊不得使用；水泥的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)附有質(zhì)保書和復(fù)試報(bào)告。施工方法：采用振動(dòng)法將金屬注漿管壓入土層中；待金屬管到達(dá)目標(biāo)土層后，向地層注入水泥漿。注漿流量一般為7～15L/min，注漿用水不宜采用PH值小于4的酸性水和工業(yè)廢水。漿體必須經(jīng)過攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅拍荛_始?jí)鹤?，并?yīng)在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)小于漿液初凝時(shí)間。漿體在泵送前應(yīng)經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。所制成的漿體在一小時(shí)內(nèi)不應(yīng)發(fā)生淅水現(xiàn)象。注漿管每次注漿提拔高度建議為1m。

裝配墻兩側(cè)壓密注漿主要措施：

(1)注漿位置在裝配式人防外墻墻段的兩側(cè)，尤其是在需要保護(hù)的裝配式人防外墻墻段外側(cè)。

(2)填充槽里裝配式人防外墻外側(cè)的空隙，灌入水泥和粉煤灰配制的漿液換出成槽泥漿。

(3)第一種方法：在每幅墻段設(shè)置四根注漿管，埋入深度按墻段深但底部提高1m。四根注漿管兩根為一組，每組中一根注入水泥漿，另一根注水玻璃。

第二種方法：第一種方法是用預(yù)埋注漿管來注漿填充墻段外側(cè)空隙，但在實(shí)際操作中墻段外側(cè)空隙可能達(dá)不到預(yù)期填充的效果，則必須在墻段外側(cè)進(jìn)行鉆孔插管注漿，鉆孔深度同于墻深，再下注漿管注漿，隨漿液上升后逐步提管，直到墻段外側(cè)空隙填滿。

(4)此漿液注入槽壁置換出泥漿等固化后形成土體，因摻入水玻璃加快固化時(shí)間，約3小時(shí)后可恢復(fù)到土的強(qiáng)度，約到0.5MPa，但施工前需要做配合比實(shí)驗(yàn)。

（五）裝配式人防外墻墻底壓密注漿

1.墻底壓密注漿在全部接頭澆筑混凝土基本結(jié)束后，進(jìn)行墻頂預(yù)留孔處理及墻底壓密注漿施工。先鑿出預(yù)留孔位置，灌放碎石漿。

2.注漿流程：拌制漿液→注漿→提拔漿管。

3.注漿技術(shù)要求：注漿壓力控制在0.2～0.3MPa左右，速度控制在20 L/min，漿液水灰比為0.5～0.55，注漿流量一般為7～15L/min，注漿用水不宜采用PH值小于4的酸性水和工業(yè)廢水。

4.只有在墻底注漿完成，并且漿液達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，才能去除墻段頂部擱置的槽鋼等承受墻段重量的物件。