框剪结构施工中剪力墙顶部混凝土混批后的检测、加固措施研究

钱拓

（1.安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031；2.安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230031）

0 前言

高层框剪结构是目前城镇新建居民住宅中最常见的结构体系，随着商品房市场建设量的迅速扩大，高层框剪结构住宅在施工中遇到的各种问题也层出不穷，而承重构件的混凝土强度问题，则是施工中需要着重关注的重点问题。在造成混凝土强度不足的诸多因素中，由混凝土混批导致的承重构件强度不足，在施工中虽不常见，但对单个构件以及结构整体承载力的影响较大，需要建设过程中的各责任主体加以重视。

笔者以某在施工中部分剪力墙构件出现顶部混凝土混批现象的高层框剪结构住宅为案例，详细阐述发现混凝土混批后的一系列检测鉴定、加固设计、施工、检验等应对措施，以供有关单位后期借鉴、参考。

1 设计概况

该工程为高层住宅楼，建筑高度约63.4m，结构类型为框剪结构，建筑面积约8680.2m²；建筑层数：地下一层、地上二十一层；建筑结构安全等级：二级；设计使用年限：50年；抗震设防烈度：六度。

混凝土设计强度等级：一～四层剪力墙：C45，五～七层剪力墙：C40，八～十层剪力墙：C35，十一～十三层剪力墙：C30，十四～屋顶剪力墙：C25。一层顶～十三层顶梁、板：C30，十四层顶～屋顶梁、板：C25。

经统计，上述同一楼层墙、梁混凝土强度设计等级之间的差值分别为：一～四层墙-梁相差：3个等级；五～七层墙-梁相差：2个等级；八～十层墙-梁相差：1个等级；十一～屋面层墙、梁二者同级。上述1个等级即为5MPa。

2 工程背景

该工程于2019年10月开工，2020年3月主体结构已施工至地上十三层。当地建设主管部门在日常工地巡检中，针对同一楼层墙、梁混凝土强度设计等级相差大于等于两个等级（10MPa）的，采用回弹法对同一片剪力墙的墙身、墙头混凝土分别进行检测，并将两者的回弹强度进行对比。

经对比发现，部分剪力墙构件的墙身、墙头混凝土实测抗压强度存在明显差异，墙身强度满足设计强度等级要求，而墙头强度明显低于设计强度等级要求，反而接近顶部现浇梁、板的设计强度等级要求。据此，各责任主体均认为已建部分剪力墙构件疑似存在梁-墙顶交接处混凝土混批现象，并由建设单位委托第三方质检部门对已建部分所有剪力墙构件的现龄期混凝土抗压强度进行全数普查。

3 检测鉴定

3.1 剪力墙构件的现龄期混凝土抗压强度检测鉴定

采用回弹法结合钻芯修正对已建部分所有剪力墙构件的现龄期混凝土抗压强度进行全数普查。回弹时每个剪力墙构件上共布置10个回弹测区，其中5个测区布置在梁、墙交接附近位置处。钻芯位置有针对性地选取在墙身、墙头混凝土回弹强度明显差异较大的构件上，每个钻芯构件的顶部、中部各钻取一个芯样试件，每层钻芯量不小于6个。

每个剪力墙构件的混凝土强度均需根据该层芯样强度值进行修正，并得出每个剪力墙构件修正后的现龄期混凝土抗压强度推定值。

经统计、分析，部分剪力墙构件的现龄期混凝土抗压强度低于设计强度等级要求，该类强度不足的构件主要集中在一～十层，尤其是一～七层中（同一楼层墙、梁混凝土强度设计等级相差大于等于两个等级），由于墙身、墙头混凝土回弹、钻芯强度明显差异较大而导致的整个构件现龄期混凝土抗压强度推定值偏低的情况较为普遍，即已建部分剪力墙构件确实存在梁-墙顶交接处混凝土混批现象。

3.2 混批原因分析

根据《混凝土结构工程施工规范》（GB 50666-2011），竖向构件（如剪力墙、柱）与水平构件（如梁、板）交接位置的混凝土节点施工做法：

①竖向构件比水平构件的混凝土强度高一个等级时，经设计单位同意后，剪力墙、柱与梁、板的交界区域，可以按照低等级的混凝土浇筑；

②竖向构件比水平构件的混凝土强度高两个等级时，应在低强度等级的构件中采用分割措施，分隔位置的两侧采用相应强度等级的混凝土浇筑。在实际施工中，分隔措施应位于低强度等级构件中，一般采用钢板拉网或者钢丝网片，该位置与高强度等级构件边缘的距离不小于500mm。节点区内混凝土等级同高强度等级的混凝土。

根据现场实测结果，结合调查相关施工质控资料、询问工程现场一线技术人员，了解具体的梁-墙顶交接处混凝土浇筑施工工艺后，分析得出了此次出现梁-墙顶交接处混凝土混批现象的具体原因：施工单位在针对一～十层梁-墙顶交接处混凝土浇筑施工时，尤其是一～七层墙、梁混凝土强度设计等级大于等于两个等级时，未按照施工规范要求的施工工艺采取分隔措施，直接将梁、板混凝土浇筑进相邻剪力墙墙顶部位，造成墙顶出现混凝土混批现象。

4 加固设计

在得到了每个剪力墙构件修正后的现龄期混凝土抗压强度推定值，发现部分构件的现龄期混凝土抗压强度确实低于设计强度等级要求，存在混批现象后，建设单位遂委托有资质的设计单位针对这一情况进行加固维修设计。

加固维修设计主要包括四个阶段：①根据前期检测鉴定实测结果，对每一个强度不满足设计强度等级要求的剪力墙构件进行结构复核验算，筛选出所有不满足承载能力要求的构件；②出具初步的加固维修方案；③针对初步方案组织专家论证，并根据专家意见完成最终方案定稿；④根据定稿方案出具相关施工图纸。

根据上述施工图纸，此次剪力墙构件因混批导致的强度不足问题，最终采取的加固维修方式为结构置换，即针对不满足承载能力要求的剪力墙构件进行置换。采取置换法主要是从加固施工的经济性、可操作性、施工工期，以及最终加固效果的可靠性等角度出发、考虑的，得到了各责任主体的一致认可。

根据混凝土强度检测鉴定报告及加固施工图纸，经统计，该楼已建部分中一共有56个剪力墙构件实测强度低于设计强度等级要求，经结构复核后不满足承载能力要求，需要进行置换处理的构件共有6片，均位于该楼一～七层。其余50个剪力墙构件虽然实测强度低于设计强度等级要求，但仍能满足承载能力要求，可不进行加固处理，后期仅能进行让步验收。

5 加固施工

根据加固施工图纸，此次加固施工的主要内容：将混凝土强度达不到设计强度等级要求且不满足承载能力要求的剪力墙剔除，重新浇筑混凝土将原墙体进行置换。由于结构整体未达到设计强度要求的剪力墙较多，墙体置换无成熟的施工工艺，不宜进行大面积施工。此次加固主要采用新增混凝土牛腿加钢支撑卸载支撑体系先对需要置换的剪力墙进行卸载支撑，超出2m的墙体采用三批次分段置换法，小于2m（含2m）的墙体采用两批次置换，确保整体结构安全。

5.1 整体施工顺序

根据设计要求，单一剪力墙凿除、加强分次进行。例如超出2m的墙体采用三批次分段置换法时，为确保工程质量，混凝土置换部位及时间相互错开，由两边向中间、间隔进行置换，将单个剪力墙分成三段，先置换两端混凝土，养护达到100%设计强度后，方可进行中间段混凝土置换。

置换作业应从低楼层～高楼层施工，相邻楼层禁止同时施工，施工时应先卸载、支撑，然后拆除第一批次置换剪力墙，再拆除第二批次，达到设计强度后再拆除支撑。

5.2 施工作业流程

施工作业应按照以下工序进行（每道工序完成并经验收合格后方可进入下道工序施工）：人工备料→施工放线→布置监测传感器→搭设支撑→钢筋探测、弹线→原混凝土凿除、清理→钢筋修复、绑扎→预埋线管修复→隐蔽验收→模板支设→检查验收→混凝土浇筑→模板拆除→混凝土养护。

上述作业流程中大多数为常规施工操作，出于施工安全和加固质量的考虑，仍有几点需要着重关注，主要如下。

①支撑搭设：凿除原剪力墙、梁板混凝土之前，对本层加固结构相邻楼板处及相邻下一层设置满堂脚手架支撑体系，相邻的梁采用临时钢柱支撑体系，脚手架支撑要求足够的强度、刚度和稳定性。支撑顶部采用顶托和通长木枋回顶，下部增设垫木，以增大受力面积。

②原混凝土凿除、清理：剪力墙凿除、加强应分批次进行，为确保工程质量，采用跳仓法将同一剪力墙混凝土置换位置及时间相互错开，由两边向中间对称、间隔进行置换。有序交叉、流水施工。第一批次混凝土置换完成，且混凝土达到100%设计强度后，方可进行下一批次施工。

③混凝土浇筑：现场实际浇筑的混凝土为高出原强度设计等级两个等级的混凝土，浇筑时实际采用的是高位漏斗法浇筑，混凝土浇筑口设于置换层顶板上层墙体的两侧，人工将浇筑口处混凝土剔除，保留钢筋；浇筑开始后，必须连续进行，不能间断，并尽可能缩短浇注时间；混凝土的振捣采用锤敲法或靠梆振捣法，按施工规范要求进行振捣。

6 加固后的部分施工质量检验

加固完成且新置换的混凝土达到龄期后，针对加固部位进行部分施工质量检验。检验内容主要包括新置换剪力墙构件的混凝土抗压强度检测、外观质量缺陷检测、新老混凝土交接部位密实性检测等。若有条件，还可在现场对新置换剪力墙和周边梁、板进行安全性检验，判断在安全性检验荷载作用下受检墙、梁、板构件是否满足安全性要求。

在本案例中，加固施工完毕后经现场检测，新置换剪力墙构件的现龄期混凝土强度推定值达到设计强度等级要求，构件表面未见疏松、孔洞、蜂窝、麻面等外观质量缺陷，新、老混凝土交接位置密实，未见明显开裂、变形等异常。加固施工工程整体达到了加固设计的相关技术指标和要求，可予以验收。至此，发现混凝土混批后的一系列检测鉴定、加固设计、施工、检验等工作形成了完整的闭环。

7 结语

施工中出现混凝土混批现象，不仅会对工程工期、进度、费用造成巨大的人力、物力浪费，严重的还会对整体结构安全造成不良影响。本文以施工中容易被忽视的梁-墙顶交接处混凝土混批为例，希望引起建设过程中各个责任主体的关注和重视，针对此类混凝土混批问题，应以加强现场施工管理，杜绝不规范施工为主。若工程后期施工过程中仍出现了混批问题，则希望本文能对各个责任主体的后续决策提供参考和帮助。