□文/王全逵 李彥 劉坤 孔祥玉

無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)受損框柱的加固設(shè)計(jì)與施工

□文/王全逵 李彥 劉坤 孔祥玉

某工程地下車庫頂板在其上部覆土后，發(fā)現(xiàn)-1層處無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)框柱與頂板交接處混凝土被壓裂，需進(jìn)行加固處理。針對此情況，通過對多種加固方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比對，提出利用一種新的傘狀斜撐式型鋼承重支架支撐體系進(jìn)行支撐，采用壓力灌注的方式灌入高強(qiáng)豆石型灌漿料置換該處混凝土的方案。該方案經(jīng)濟(jì)、快捷、實(shí)用，施工完成后通過監(jiān)測數(shù)據(jù)表明框柱加固達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了地下車庫的安全使用。

無梁；預(yù)應(yīng)力；樓蓋；框柱；裂縫；加固

1　工程概況

某地下車庫為無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋+框架柱結(jié)構(gòu)，地下2層，獨(dú)立基礎(chǔ)（高度900～1 250 mm）與300 mm厚防水板相結(jié)合，防水板上設(shè)有400 mm高的架空排水層，其中-2層層高3.6 m，其頂板為無梁樓蓋板（框柱處為下返柱帽），厚250 mm，框柱尺寸700 mm×700 mm；-1層層高4 m，其頂板為無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋板（框柱處為上返柱帽高430 mm），厚420 mm，-1層頂板內(nèi)布設(shè)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，此框柱尺寸600 mm×600 mm，上下層框柱同軸心，車庫頂板覆土1.8 m。

覆土施工后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)地下車庫-1層一處框柱頂部存在較大裂縫，剔鑿后形成孔洞，孔洞內(nèi)裸露鋼筋頂部有彎曲現(xiàn)象。

2　分析原因

-1層頂板在柱的東北和西南方向各有一條從東南至西北與柱成45°角，長約1.5 m肉眼可見的裂縫，其余位置無裂縫。將此框柱與-1層頂板交界處周邊松散混凝土剔鑿后發(fā)現(xiàn)，框柱中局部存在夾雜情況，混凝土不密實(shí)。經(jīng)測量監(jiān)測，此框柱頂部與周邊框柱頂部相比標(biāo)高低13 mm。經(jīng)后續(xù)幾日觀測，位移無變化。

原因分析：施工過程中該處混凝土漏振，由于框柱頂部柱帽鋼筋密集且模板未清干凈，混凝土在施工過程中夾雜，從而阻礙了混凝土向下流動，僅水泥漿流入，造成框柱頂部混凝土無骨料，不密實(shí)，出現(xiàn)孔洞，后續(xù)頂板覆土增加荷載，將此框柱頂部混凝土壓碎，鋼筋變形，-1層頂板局部出現(xiàn)裂縫。

3　加固方案的選擇

3.1原方案

在-1層受損柱處的板底加豎向鋼管支撐，去除受損柱上部的回填土及屋面結(jié)構(gòu)，剔除受損柱上的柱帽混凝土，支模置換該處混凝土的方案。

優(yōu)點(diǎn)：施工作業(yè)簡單，不需用專業(yè)有資質(zhì)的加固隊(duì)伍施工。

缺點(diǎn)：板底豎向鋼管支撐支設(shè)兩層至基礎(chǔ)底板上，對底板架空排水層有破壞；受損柱板上構(gòu)造層及回填土的清除，不但浪費(fèi)人工和材料，而且影響面也較大；剔除受損柱帽混凝土，不能保證不碰斷已起作用的板內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋；施工周期長。

3.2過程優(yōu)化方案

在-1層受損柱處的板底先加豎向鋼管臨時(shí)支撐，從板下剔除受損柱上及柱帽內(nèi)的松散混凝土，在板下支模采用壓力灌注的方式灌入高強(qiáng)豆石型灌漿料置換該處混凝土的方案。

優(yōu)點(diǎn)：避免了破壞受損柱上的柱帽混凝土及板內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋和上部屋面結(jié)構(gòu)及覆土。

缺點(diǎn)：板底豎向鋼管臨時(shí)支撐支設(shè)2層至基礎(chǔ)底板上，對底板架空排水層有破壞；臨時(shí)支撐鋼管用量大；需有資質(zhì)的專業(yè)加固隊(duì)伍施工。

3.3終版優(yōu)化方案

在-1層受損柱處的板底先固定傘狀斜撐式型鋼臨時(shí)支撐，將受損柱上的覆土、屋面結(jié)構(gòu)及柱帽混凝土結(jié)構(gòu)的荷載通過此臨時(shí)支撐傳至受損柱所對應(yīng)的-2層柱，再傳到獨(dú)立基礎(chǔ)上。再在-1層搭設(shè)施工操作架，從板下剔除受損柱上及柱帽內(nèi)的松散混凝土，在板下支模采用壓力灌注的方式灌入高強(qiáng)豆石型灌漿料置換該處混凝土的方案。

此方案優(yōu)化了前兩個(gè)方案，在不破壞已有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用高強(qiáng)豆石型灌漿料置換該處混凝土，具有經(jīng)濟(jì)、快捷、實(shí)用的特點(diǎn)，被確定為最終實(shí)施方案。

優(yōu)化方案主要分為支撐及置換混凝土兩部分。施工過程中需要把受損柱的松散混凝土剔除干凈，此時(shí)受損柱的原荷載必須全部轉(zhuǎn)移到臨時(shí)支撐上來，所以支撐是此工程的關(guān)鍵步驟。臨時(shí)支撐不僅阻止樓板的下沉，而且要把荷載全部傳遞到-2層的獨(dú)立基礎(chǔ)上。置換混凝土是工程的難點(diǎn)，必須保證一次性灌注填實(shí)。

4　加固支撐施工

根據(jù)現(xiàn)場情況，-2層框柱尺寸700 mm×700 mm，-1層框柱尺寸600 mm×600 mm且上下層框柱同軸心，利用下層柱比上層柱外邊寬出50 mm的特點(diǎn)，對加固支撐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用傘狀斜撐式型鋼承重支架，將-1層頂板荷載通過支架有效的傳到-2層框柱上，再通過框柱傳到基礎(chǔ)，見圖1。

圖1　加固支撐設(shè)計(jì)

支撐主要材料為18#工字鋼，長9 m；共4根，140 mm×14 mm角鋼2根，長9 m。

根據(jù)圖紙制作支撐架，做好加固處理。支撐架連接方式為焊接。在加固柱周圍4個(gè)柱網(wǎng)內(nèi)上表覆土地面設(shè)置警示帶，避免有荷載物通過。先做柱底套箍，再做柱頂套箍，柱頂套箍粘貼固定在板底。以對稱方式安裝工字鋼斜撐并用鋼楔楔緊，再進(jìn)行斜撐上下端焊接。最后進(jìn)行中部2道連接角鋼焊接。要求焊接牢固，安裝尺寸與位置正確。

5　置換混凝土的施工

5.1工藝流程

置換混凝土施工工藝流程見圖2。

圖2　工藝流程

5.2施工工藝

1）剔除柱頂大約300 mm部位的松散混凝土直至密實(shí)部位，清理干凈殘?jiān)?，見圖3。剔除時(shí)用儀器觀察支撐的牢固情況。

2）彎曲嚴(yán)重的鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，采用幫條焊接同規(guī)格鋼筋，柱頂箍筋加密，見圖4。

圖4　鋼筋加固

3）制作模板見圖5。

圖5　制作模板

4）在受損柱斷面的最高處放置一個(gè)排氣管，從模板鉆孔引出。在柱中心部位設(shè)置一根注漿管，從模板鉆孔引出，見圖6。

圖6　排氣管及注漿管

5）用水洗干凈斷面部位；安裝模板，縫隙用發(fā)泡劑密閉，在柱頂5 cm處開孔；用水?dāng)嚢韫酀{料，把攪拌均勻的灌漿料通過開孔處灌入；灌至與開孔齊平為止。灌注過程中輕敲模板，注意不要把設(shè)置的注漿管堵住。

6）24 h后第二次灌注。預(yù)置2根16 mm彎曲鋼筋，鋼筋的一端穿出模板。把模板上開孔封上。把攪拌好的灌漿料灌入10 m長的消防水帶，把消防水帶的一端封閉，另一端接在設(shè)置的注漿管上。通過車輪碾壓消防水帶緩慢給消防水帶加壓，把水帶里的灌漿料灌入。在灌注的同時(shí)觀察預(yù)留排氣管是否工作，輕敲2根預(yù)置的16 mm鋼筋起到振搗作用；在灌注飽滿后排氣管流淌出漿體，再持續(xù)灌入5 s，迅速封閉排氣管及注漿管，灌注結(jié)束。

7）7 d后拆除模板。

8）通過試塊強(qiáng)度檢測，當(dāng)灌漿料達(dá)到C40強(qiáng)度后撤掉支撐。

5.3監(jiān)測

1）進(jìn)入施工現(xiàn)場應(yīng)先對受損柱進(jìn)行沉降觀測，做出沉降觀測點(diǎn)，在受損柱4個(gè)對角（上返柱帽角點(diǎn)）處做4個(gè)觀測點(diǎn)并在受損柱附近選擇相對穩(wěn)定的基準(zhǔn)觀測點(diǎn)，見圖7。

圖7　沉降觀測平面

2）具體監(jiān)測流程：支撐架搭設(shè)完畢后進(jìn)行第一次觀測，在施工過程中應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行沉降觀測，當(dāng)灌漿料未達(dá)到C40強(qiáng)度每日進(jìn)行沉降觀測，當(dāng)灌漿料達(dá)到C40強(qiáng)度后撤掉支撐后進(jìn)行觀測并連續(xù)觀測3 d。

3）允許沉降差為5 mm，如超出沉降范圍應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行匯報(bào)并加大觀測頻次。

5.4自檢交驗(yàn)

1）強(qiáng)度檢測?，F(xiàn)場制作2組試塊，一組為同條件，一組為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，用來檢查豆石灌漿料強(qiáng)度并進(jìn)行現(xiàn)場回彈輔助檢測。

2）密實(shí)性試驗(yàn)。由于無法用儀器檢查新灌注灌漿料的密實(shí)程度，采用現(xiàn)場相似情況下灌注試驗(yàn)。將高30 cm塑料桶倒置，桶口密封，設(shè)置排氣管及灌注管。把裝滿灌漿料的消防水帶接到灌注管上，給消防水帶緩慢加壓，讓灌漿料緩慢進(jìn)入塑料桶，至排氣管有漿體流出，密封排氣管及灌注管。待灌漿料固化后把塑料桶去掉，觀察灌漿料的密實(shí)情況。

6　結(jié)語

由于無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)的特殊性，采用傳統(tǒng)的板上開洞置換混凝土的加固方式對板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋及-2層為架空排水層等已完成結(jié)構(gòu)的破壞均不可避免，造成的不良影響也很大。采用傘狀斜撐式型鋼承重支架支撐體系，結(jié)構(gòu)形式新穎，滿足了卸荷要求，與采用雙層搭設(shè)鋼管支撐架相比，減少了搭設(shè)的層數(shù)與面積，提供了更大的作業(yè)空間，降低了施工強(qiáng)度，節(jié)約施工成本且采用高強(qiáng)豆石灌漿料壓力灌注法，充分灌入空隙處，既保證了灌漿料的密實(shí)度，又達(dá)到結(jié)構(gòu)承載要求并節(jié)省了工期。

［1］GB50367—2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

□李彥、劉坤、孔祥玉/中建二局第四建筑工程有限公司。

TU378

C

1008-3197（2016）04-34-03

2016-03-31

王全逵/男，1969年出生，高級工程師，中建二局第四建筑工程有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.013