許一諾

（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

淺談大型改建工程中預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)處置的監(jiān)理控制

許一諾

（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

通過(guò)在某大型地下工程中的實(shí)施，對(duì)不同類型的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的處置采取了一系列措施，從而保證了結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

改建工程；預(yù)應(yīng)力；結(jié)構(gòu)處置；監(jiān)理控制

0 引 言

城市中大量存在的舊建筑，雖然仍處于設(shè)計(jì)壽命期，但功能、設(shè)施和外觀已不能滿足當(dāng)前的需要，單純的暴力拆除已不能滿足現(xiàn)有對(duì)資源后續(xù)利用的經(jīng)濟(jì)性和安全要求。要用更為科學(xué)的方法在改建的過(guò)程中對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幹?。新建建筑中預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)被大量采用，并隨著科技的發(fā)展應(yīng)用技術(shù)也越來(lái)越成熟。但是，在如本文涉及的大型建筑的改建中對(duì)既有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)拆除后的重復(fù)利用，并不多見(jiàn)。筆者將從監(jiān)理角度，重點(diǎn)探討預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的拆除方式及拆除過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

1 工程概況及監(jiān)理特點(diǎn)、難點(diǎn)分析

上海某大型地下公共建筑地下 3 層(局部 3 層)、地上 3層(局部 3 層)，為某區(qū)域主要人行通道。長(zhǎng)約 1 000 m、寬約 100 m，其間有 4 條道路從地面高度穿過(guò)，將其分為 5 個(gè)區(qū)段。根據(jù)所在區(qū)域定位的調(diào)整以及建筑功能的改變，需要對(duì)此公共建筑進(jìn)行改建施工。

1.1 拆除的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)跨度大、截面大，涉及范圍分散

該工程拆除的結(jié)構(gòu)中，涉及的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)梁最大跨度達(dá) 22 m，主梁均為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁、次梁均為無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，梁最大截面為 1.2 m×1.5 m(寬×高)，分布于各結(jié)構(gòu)樓層。其復(fù)雜程度給監(jiān)理工作帶來(lái)諸多困難。

1.2 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)拆除施工時(shí)，對(duì)保留結(jié)構(gòu)變形控制要求高

結(jié)構(gòu)拆除時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力筋會(huì)發(fā)生應(yīng)力損失，并對(duì)保留結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。監(jiān)理如何在施工前和施工過(guò)程中對(duì)拆除結(jié)構(gòu)的施工流程、保留結(jié)構(gòu)的變形控制等做好管理，減小因結(jié)構(gòu)拆除對(duì)保留結(jié)構(gòu)的變形值，確保新建結(jié)構(gòu)的質(zhì)量達(dá)到總體目標(biāo)，是該項(xiàng)目的課題之一。

1.3 部分區(qū)域的原有結(jié)構(gòu)兼作支撐體系，對(duì)拆除施工的流程要求高

該項(xiàng)目作為一個(gè)下沉式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系，部分區(qū)域的原有結(jié)構(gòu)除了作為結(jié)構(gòu)梁板的常規(guī)功能外，兼作對(duì)稱區(qū)域外墻的水平傳力及支撐。在結(jié)構(gòu)拆除時(shí)，監(jiān)理需充分考慮其整體受力穩(wěn)定，指導(dǎo)施工方選擇合適的拆除施工流程，避免因拆除施工造成結(jié)構(gòu)的水平位移。

2 施工前的監(jiān)理控制要點(diǎn)

根據(jù)工程的實(shí)際特點(diǎn)，針對(duì)拆除結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，要求施工單位在開(kāi)工前報(bào)送詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)及專項(xiàng)施工技術(shù)方案，同時(shí)組織專業(yè)監(jiān)理工程師編制監(jiān)理細(xì)則。全面做好對(duì)保留結(jié)構(gòu)的加固、拆除結(jié)構(gòu)的施工工藝、拆除施工流程、新舊混凝土節(jié)點(diǎn)處置、保留結(jié)構(gòu)的施工全過(guò)程監(jiān)測(cè)等各方面的詳細(xì)分析，對(duì)比優(yōu)化方案、預(yù)先組織設(shè)定應(yīng)急預(yù)案。

2.1 保留結(jié)構(gòu)加固措施

結(jié)構(gòu)拆除的施工遵循“先加固、后拆除”的原則。對(duì)于拆除結(jié)構(gòu)影響的保留區(qū)域進(jìn)行鋼管支撐加固，減小結(jié)構(gòu)拆除時(shí)因預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放帶來(lái)的變形。

2.2 結(jié)構(gòu)拆除施工工藝選擇

為了減小結(jié)構(gòu)拆除時(shí)對(duì)保留結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)的拆除采用以機(jī)械切割為主、人工鑿除為輔的拆除工藝。拆除機(jī)械選用振動(dòng)較小的切割機(jī)。

2.3 結(jié)構(gòu)拆除的總體流程

結(jié)構(gòu)拆除可根據(jù)不同區(qū)域劃分進(jìn)行同步平行施工。每個(gè)施工區(qū)域內(nèi)自上而下，由中間對(duì)稱向兩側(cè)進(jìn)行施工。

每個(gè)構(gòu)件的施工流程如下：保留結(jié)構(gòu)加固施工→機(jī)械切割施工(切割區(qū)域內(nèi)的含預(yù)應(yīng)力鋼筋的割斷)→人工鑿除施工(保留結(jié)構(gòu)一定范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筋鑿除后保留)→預(yù)應(yīng)力處理(含節(jié)點(diǎn)處置)→新結(jié)構(gòu)施工。

2.4 新舊混凝土節(jié)點(diǎn)的處置

在新舊混凝土交界處 1.3 m 范圍內(nèi)，要求保留原有柱、梁、板內(nèi)鋼筋；0.5 m 范圍內(nèi)要求保留混凝土，在拆除邊界要求采用人工拆除的施工方法。對(duì)舊結(jié)構(gòu)中存在的預(yù)應(yīng)力，可根據(jù)預(yù)應(yīng)力類型的不同進(jìn)行封閉處理；對(duì)新舊結(jié)構(gòu)都存在預(yù)應(yīng)力的，則根據(jù)要求進(jìn)行補(bǔ)張拉和搭接。

2.5 保留結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)

結(jié)構(gòu)拆除施工前，在保留結(jié)構(gòu)部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)其跨中撓度、應(yīng)變值等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；了解在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鑿除過(guò)程中保留結(jié)構(gòu)的變形情況，對(duì)拆除的實(shí)施提供理論依據(jù)，在施工過(guò)程中將對(duì)保留結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的可能性降到最低。

3 施工過(guò)程中針對(duì)性監(jiān)理控制的要點(diǎn)

3.1 結(jié)構(gòu)拆除施工的變形控制監(jiān)理要點(diǎn)

3.1.1 保留結(jié)構(gòu)的加固措施

預(yù)應(yīng)力梁在預(yù)應(yīng)力筋割斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定應(yīng)力釋放，保留結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋能有效控制應(yīng)力值的降低。因此，框架梁下須設(shè)置支撐作為加固，以使其不至發(fā)生過(guò)大變形。施工總包采用鋼管支撐這種最常規(guī)的加固方式，在鋼管頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)頂托，以保證鋼管與結(jié)構(gòu)底部的緊密結(jié)合。監(jiān)理對(duì)設(shè)置原則提出如下補(bǔ)充要求。

(1)考慮鋼管原材料折舊等因素，梁底立桿的數(shù)量根據(jù)梁截面的大小確定；單根鋼管立桿的受力按理論最大受力值的0.8 系數(shù)取值。

(2)梁兩側(cè)的鋼管支撐至少各設(shè)置 2 排，梁兩側(cè)立桿間距為 500+b(b 為梁寬)。

(3)預(yù)應(yīng)力梁保留區(qū)域的加固范圍，除了與拆除區(qū)域相接的 1 跨以外，需再增加 1 跨。

3.1.2 保留結(jié)構(gòu)的的監(jiān)測(cè)措施

進(jìn)行大跨度構(gòu)件拆除的同時(shí)，由于受荷載條件、材料性質(zhì)、施工條件和外界其他因素的復(fù)雜影響，很難單純地從理論上預(yù)測(cè)工程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題；理論預(yù)測(cè)值還不能全面、準(zhǔn)確地反映工程的各種變化。因此，要在理論指導(dǎo)下制定周密的監(jiān)測(cè)計(jì)劃并且得到嚴(yán)格地實(shí)施，十分必要。

本工程除了進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)安全性監(jiān)測(cè)外，對(duì)預(yù)應(yīng)力主、次梁的監(jiān)測(cè)主要有以下內(nèi)容。

(1)主梁(有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容：跨中撓度、跨中應(yīng)變、預(yù)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度測(cè)量和梁體裂縫的觀察。

(2)次梁(無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容：跨中撓度、跨中應(yīng)變和梁體裂縫的觀察(見(jiàn)表 1)。

表 1 預(yù)應(yīng)力梁跨中撓度、應(yīng)變限值指標(biāo)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警值

3.1.3 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的保護(hù)性拆除

(1)在拆除工作中，最靠近保留結(jié)構(gòu)一側(cè)采用人工拆除的拆除辦法；其余可考慮采用機(jī)械拆除結(jié)合人工拆除的辦法。

(2)在拆除邊界的 1.3 m 范圍內(nèi)，要求保留原有柱、梁、板內(nèi)鋼筋；0.5 m 范圍內(nèi)要求保留混凝土，在拆除邊界要求采用人工拆除的施工方法。

(3)在拆除框架結(jié)構(gòu)建筑時(shí)，必須按樓板、次梁、主梁、柱子的順序進(jìn)行施工。

(4)在拆除時(shí)，應(yīng)對(duì)保留結(jié)構(gòu)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)、保留部分的整體及構(gòu)件出現(xiàn)變形超過(guò)規(guī)范要求時(shí)，必須停止作業(yè)，并且會(huì)同設(shè)計(jì)單位采取有效措施消除隱患，保護(hù)保留結(jié)構(gòu)。

3.2 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)拆除施工的監(jiān)理要點(diǎn)

3.2.1 預(yù)應(yīng)力框架梁(有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))的拆除

在預(yù)應(yīng)力框架梁(有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力)鑿除施工時(shí)，選擇距其最近一道次梁邊開(kāi)始。待鑿出鋼絞線后用切割機(jī)切斷放松，隨即鑿除其他區(qū)域的混凝土，最終鋼絞線露出保留部分混凝土外邊緣的長(zhǎng)度不小于 1 m。待新增梁結(jié)構(gòu)加固完畢后將外露的鋼絞線充分散開(kāi)，使其與新澆筑的混凝土充分握裹。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的端部處理同原結(jié)構(gòu)端部處理(設(shè)置加腋)。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理旁站嚴(yán)格控制按如下流程施工：人工鑿出混凝土露出波紋管→剝除波紋管并切斷鋼絞線(梁端部設(shè)置安全擋板)→監(jiān)測(cè)框架梁的變形→新增梁板植筋到保留結(jié)構(gòu)→散開(kāi)切斷鋼絞線→新增梁板鋼筋綁扎及結(jié)構(gòu)施工。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力次梁(無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))的拆除

在預(yù)應(yīng)力次梁(無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu))鑿除時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的切斷及混凝土鑿除方法同預(yù)應(yīng)力框架梁鑿除施工。待新增梁結(jié)構(gòu)加固完畢后將外露的無(wú)粘結(jié)筋散開(kāi)；安裝泡沫塊留置斜槽口，設(shè)置張拉端；新增無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與原預(yù)應(yīng)力筋的搭接長(zhǎng)度不小于 500 mm。新增梁板混凝土澆筑并養(yǎng)護(hù)達(dá)到 80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行補(bǔ)張拉。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理旁站嚴(yán)格控制按如下流程施工：人工鑿出混凝土露出無(wú)粘結(jié)筋→切斷無(wú)粘結(jié)筋(梁端部設(shè)置安全擋板)→監(jiān)測(cè)次梁的變形→新增梁板植筋到保留結(jié)構(gòu)→新增梁板鋼筋綁扎及結(jié)構(gòu)施工→安裝錨墊板、螺旋筋→混凝土澆注及養(yǎng)護(hù)→混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后拆模、清理→安裝預(yù)應(yīng)力錨具→無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉→監(jiān)測(cè)次梁變形→外露預(yù)應(yīng)力筋處理及張拉端部封閉。

3.3 預(yù)應(yīng)力筋切割以及相關(guān)張拉端構(gòu)造施工的監(jiān)理要點(diǎn)

(1)預(yù)應(yīng)力筋處理采用切割機(jī)輔助及人工切割工藝。

(2)預(yù)應(yīng)力筋采用開(kāi)槽切割法。開(kāi)槽寬度應(yīng)該考慮到切割機(jī)操作空間(宜大于 500 mm)。

(3)開(kāi)槽位置應(yīng)考慮到需后張拉的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋工作長(zhǎng)度，其值不得小于 500 mm。

(4)對(duì)張拉端界面進(jìn)行處理后，方可對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行補(bǔ)張拉并錨固。

(5)鑿除梁板混凝土及預(yù)應(yīng)力筋切割時(shí)，應(yīng)注意對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的保護(hù)，特別是需補(bǔ)張拉的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。

(6)對(duì)于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外包層有破損的，應(yīng)及時(shí)用膠布包裹處理，以杜絕施工隱患。

4 結(jié) 語(yǔ)

該工程結(jié)構(gòu)拆除共 66 d，采取了傳統(tǒng)的加固措施，運(yùn)用了在大型改建項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)針對(duì)不同類型的拆除結(jié)構(gòu)選擇合理的施工工藝、流程等。經(jīng)過(guò)施工全過(guò)程監(jiān)測(cè)，拆除階段結(jié)構(gòu)的沉降和穩(wěn)定性均較好；最大日均沉降和變形均在 ±1 mm 左右；累計(jì)變形最大點(diǎn)在 2 mm 以內(nèi)。完全符合結(jié)構(gòu)安全要求。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁撓度變化為 0.36 和0.3，均小于報(bào)警值。

通過(guò)施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與工況的對(duì)比，有以下發(fā)現(xiàn)。

(1)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁隨混凝土的不斷鑿除，跨中撓度越來(lái)越大；當(dāng)錨固頭和喇叭管周邊的混凝土全部鑿除后，撓度開(kāi)始穩(wěn)定；鋼絞線割斷前后，撓度變化很小。由此表明，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋放張時(shí)，鋼絞線存在一定的整體回縮。

(2)在拆除過(guò)程中，應(yīng)變與撓度變化基本對(duì)應(yīng)。隨張拉端混凝土的不斷開(kāi)鑿，懸臂梁跨度的各截面及柱根處的應(yīng)變數(shù)值均發(fā)生相應(yīng)變化。

(3)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在拆除過(guò)程中，其收縮值與計(jì)算理論值基本相符，約為 0.6%，即每米預(yù)應(yīng)力筋收縮 6 mm。現(xiàn)場(chǎng)施工最大收縮量為 181 mm(3 跨)，與設(shè)計(jì)值相符。

(4)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力筋放張后，在上部沒(méi)有增加荷載、下部有支撐的情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)的撓度影響有限。

(5)多跨無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋局部割斷后重新補(bǔ)張拉，滿足張拉條件并按照規(guī)定壓力進(jìn)行補(bǔ)張拉，對(duì)整體受力影響較小，可恢復(fù)至割斷前狀態(tài)。

(6)本次預(yù)設(shè)警戒值設(shè)置得相對(duì)較保守。在今后的施工過(guò)程中，警戒值的設(shè)置應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。

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