馮向俠,趙福榮

（1.中核龍瑞科技有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100；2.甘肅土木工程科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730020）

鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固砌體結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐

馮向俠1,趙福榮2

（1.中核龍瑞科技有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100；2.甘肅土木工程科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730020）

采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固砌體結(jié)構(gòu)老舊建筑是一種合理有效的抗震加固方法，能夠顯著提高其抗震承載力，容易達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造要求。本論述通過對(duì)某砌體結(jié)構(gòu)綜合樓的抗震加固設(shè)計(jì)與施工管理的工程實(shí)踐，提出了對(duì)于砌體抗震承載力有較多欠缺，且結(jié)構(gòu)構(gòu)造又不滿足規(guī)范要求的廠礦企業(yè)老舊建筑的加固方法，對(duì)類似工程的加固具有借鑒意義。

鋼筋網(wǎng)；噴射混凝土；加固；砌體結(jié)構(gòu)；工程實(shí)踐

0 引言

砌體結(jié)構(gòu)是現(xiàn)階段我國廠礦企業(yè)老舊建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一，砌體結(jié)構(gòu)建筑抗震承載力和抗震構(gòu)造措施大都不滿足現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，再加之砌筑砂漿強(qiáng)度較低導(dǎo)致其局部豎向受壓承載力不足，因此，現(xiàn)階段對(duì)此類砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固就顯得尤為重要[1]。對(duì)于受壓承載力不足和抗震承載力不足的老舊砌體結(jié)構(gòu)房屋，采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固是一種可靠性好、造價(jià)較低、施工簡便又合理有效的加固方法，除了大幅度提高砌體的受壓承載和抗震承載功能外還有助于提高結(jié)構(gòu)的整體性[2-3]。由于磚砌體的抗拉、抗剪強(qiáng)度都很低，抗震能力較差，在地震作用下破壞非常嚴(yán)重，近年來大批磚砌體結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行抗震加固與改造。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固方法因易于施工、造價(jià)低、加固效果好等優(yōu)點(diǎn)，在砌體結(jié)構(gòu)抗震加固中被廣泛使用[4]。

1 工程概況

某廠礦企業(yè)綜合樓為四層砌體結(jié)構(gòu)，建于上世紀(jì)80年代中期，建筑平面基本呈矩形布置，平面布置略不規(guī)則，立面布置規(guī)則。該綜合樓長55.10m，寬12.70m，建筑面積為1 998.36 m2。一層層高為4.30m，二、三層層高均為3.90 m，室內(nèi)外高差為0.45 m，建筑高度12.55 m。經(jīng)檢測，該綜合樓的原磚強(qiáng)度等級(jí)為MU7.5，砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M2.5，混凝土強(qiáng)度等級(jí)約為C20～C25之間。該綜合樓基礎(chǔ)為鋼筋混凝土預(yù)制方樁基礎(chǔ)，承重墻采用燒結(jié)實(shí)心粘土磚砌筑。樓蓋和屋蓋為預(yù)制鋼筋混凝土屋面板和樓面板。綜合樓經(jīng)鑒定后可靠性綜合評(píng)定為三級(jí)。地基基礎(chǔ)可靠性評(píng)定為A級(jí)，上部結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定為C級(jí)，維護(hù)系統(tǒng)的可靠性評(píng)定為C級(jí)。鑒定結(jié)論為該綜合樓可靠性不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可靠性要求，影響整體安全，在目標(biāo)使用年限內(nèi)明顯影響整體正常使用，應(yīng)采取加固措施進(jìn)行處理。

該綜合樓原建筑功能主要為辦公，根據(jù)業(yè)主使用要求，將該綜合樓改造為實(shí)驗(yàn)室，改造后建筑功能主要為試驗(yàn)、辦公。該綜合樓改造為化驗(yàn)室后部分建筑功能發(fā)生改變，根據(jù)業(yè)主使用要求和安全要求，對(duì)該樓進(jìn)行加固，結(jié)構(gòu)加固后的后續(xù)使用年限為30年。

原結(jié)構(gòu)經(jīng)復(fù)核計(jì)算，上部結(jié)構(gòu)承重墻抗震承載力不滿足規(guī)范要求，承重墻需進(jìn)行抗震加固。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該綜合樓承重墻采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固。經(jīng)結(jié)構(gòu)加固試算，承重墻加固后一～三層各個(gè)墻肢抗震驗(yàn)算抗力與效應(yīng)之比均大于1.0，均滿足規(guī)范要求，加固方案有效。該綜合樓加固平面布置見圖1所示。

圖1 一層結(jié)構(gòu)加固平面圖

2 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固原理

2.1 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固原理

噴射混凝土是混凝土的一種新的施工工藝，在施工中，不用模板或少使用模板，以壓縮空氣為動(dòng)力，借助于噴射機(jī)械和輸送管路，把混凝土高速高壓噴射到結(jié)構(gòu)面上，集運(yùn)輸與振搗為一體。所以噴射混凝土工藝簡單，快速靈活，力學(xué)性能高,新舊混凝土整體性好[5]。

鋼筋混凝土板墻加固砌體結(jié)構(gòu)是在砌體結(jié)構(gòu)的一側(cè)或兩側(cè)新增鋼筋混凝土面層加固的方式。通過新加鋼筋混凝土面層來提高砌體結(jié)構(gòu)的抗壓承載力，通過新加鋼筋混凝土面層來大幅度提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震承載力。

2.2 加固前承重墻承載力的計(jì)算

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]，加固前承重墻軸力效應(yīng)值NR計(jì)算公式為：

NR＝φFA

式中：φ為高厚比β和軸向力的偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)。

f為砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

A為排架柱截面面積。

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]，加固前承重墻抗震剪力效應(yīng)值VR為：

VR＝fVbZ

式中：fV為砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.2.2取得。

b為承重墻截面寬度。

z為內(nèi)力臂，當(dāng)截面為矩形時(shí)，z取2h/3。

砌體結(jié)構(gòu)承重墻加固前的內(nèi)力效應(yīng)值得計(jì)算可根據(jù)計(jì)算機(jī)模型計(jì)算與讀取。

通過以上公式計(jì)算，承重墻加固前的承載力計(jì)算詳見表1所示。

2.3 加固后承重墻承載力的計(jì)算

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]，加固后承重墻軸力效應(yīng)值N′R計(jì)算公式為：

式中φcom為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，可根據(jù)加固后截面的高度及配筋率查表取得。

fm0為原構(gòu)件砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

Am0為原構(gòu)件截面面積。

αc為混凝土強(qiáng)度利用系數(shù)，對(duì)磚砌體取0.8。

fc為混凝土軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

Ac為新增混凝土面層截面面積。

αS為鋼筋強(qiáng)度利用系數(shù)，對(duì)磚砌體取0.85。

f′y為新增豎向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

表1 承重墻加固前的承載力計(jì)算表

AS為新增受壓區(qū)豎向鋼筋截面面積。

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]，加固后承重墻抗震剪力效應(yīng)值V′R為：

Vm為原砌體受剪承載力，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》公式計(jì)算。

Vcs為利用鋼筋混凝土面層加固后提高的受剪承載力。

Vcs=0.44αcftbh+0.8αsfyAs（h/s）

式中αc為混凝土強(qiáng)度利用系數(shù)，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)取0.8。

ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

b為混凝土面層厚度。

h為墻體水平方向長度。

為水平向鋼筋間距。

αs為鋼筋強(qiáng)度利用系數(shù)，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)取0.9。

fy為水平向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

As為水平向單排鋼筋的截面面積。

砌體結(jié)構(gòu)承重墻加固前的內(nèi)力效應(yīng)值得計(jì)算可根據(jù)計(jì)算機(jī)模型計(jì)算與讀取。

通過以上公式計(jì)算，承重墻加固后的承載力計(jì)算詳見表2所示。加固[7]。

砌體承重墻體加固采用60 mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻進(jìn)行加固[7]，水平鋼筋遇墻肢間隔穿墻錨固，或者間隔設(shè)計(jì)水泥砂漿銷鍵錨固，豎向鋼筋在樓面處采用穿板連接筋的方式過渡與連接。墻體加固做法詳見圖2，墻體加固在樓面處做法詳見圖3，墻體加固在屋面處做法詳見圖4。

圖2 墻體加固詳圖

圖3 樓面處墻體加固詳圖

表2 承重墻加固后的承載力計(jì)算表

3 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固設(shè)計(jì)

鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固砌體結(jié)構(gòu)方案的制定是根據(jù)檢測鑒定結(jié)果并經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算選定的加固方法，經(jīng)加固前計(jì)算分析與加固后計(jì)算分析，對(duì)受壓和抗震承載力不足的墻體采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻

圖4 屋面處墻體加固詳圖

4 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固施工

4.1 施工工藝

鏟除原墻面抹灰層，將松動(dòng)灰縫剔除，用鋼絲刷刷凈殘灰，吹凈表面灰粉，潤濕，噴素水泥漿一道。原墻面清理要進(jìn)行清底、鉆孔、清孔并用水沖刷干凈，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并設(shè)錨筋，澆水濕潤墻面，抹水泥砂漿并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，最后進(jìn)行墻面維修處理及粉刷、涂料等恢復(fù)。

原墻面損壞、疏松層必須清除，已松動(dòng)的勾縫砂漿應(yīng)剔除，嚴(yán)重破損部分應(yīng)局部拆除重砌。

當(dāng)墻體存在嚴(yán)重裂縫時(shí)，應(yīng)先對(duì)裂縫進(jìn)行壓力注膠處理，處理完畢后方可進(jìn)行下一道工序，工程量現(xiàn)場確認(rèn)。當(dāng)墻體酥堿嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)先清除松散部分，并用1∶2水泥砂漿修復(fù)。

鋼筋網(wǎng)在墻面的固定應(yīng)平整牢固，與墻面凈距不小于10mm，鋼筋網(wǎng)外保護(hù)層厚度為不小于15 mm。墻面鉆孔時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求先劃線標(biāo)出S型穿墻筋位置，再鉆孔。清孔后，將鋼筋插入孔洞，然后采用M10水泥砂漿填實(shí)。

待鋼筋綁扎完畢后進(jìn)行噴射混凝土施工。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固砌體結(jié)構(gòu)施工工藝：先采用強(qiáng)度等級(jí)為C30噴射混凝土面層約60 mm厚，待混凝土初凝前，使用刮尺刮平表面，使混凝土面層厚度50 mm厚，再抹M10水泥砂漿，厚度為10 mm。

根據(jù)加固要求，若加固鋼筋穿越樓板，則在樓板上需鉆孔或鑿洞，鉆孔或鑿洞應(yīng)盡量避開樓板鋼筋，穿入鋼筋后應(yīng)采用結(jié)構(gòu)膠灌填密實(shí)，當(dāng)鑿洞孔洞較大時(shí)，采用細(xì)石混凝土填實(shí)。

4.2 施工工藝及施工管理

4.2.1 施工部署及施工準(zhǔn)備

對(duì)于廠礦企業(yè)的老舊建筑改造加固項(xiàng)目，要求工期短，且施工空間有限，只能依靠人工和小型機(jī)械施工，因此施工部署要根據(jù)以上的特點(diǎn)進(jìn)行靈活部署。

鋼筋網(wǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)鋼筋規(guī)格現(xiàn)場下料與綁扎加工。砂漿現(xiàn)場攪拌，符合設(shè)計(jì)要求。噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，配合比設(shè)計(jì)要合理，配合比首次使用前要進(jìn)行開盤鑒定，模擬現(xiàn)場條件噴射，有必要的話再根據(jù)噴射工藝進(jìn)行改進(jìn)配合比，以最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求和施工要求為準(zhǔn)。

墻面清理與清潔。清除墻面抹灰層和裝飾面層，剔除松動(dòng)的勾縫砂漿。在鑿除墻面時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)管理，嚴(yán)格控制，防止野蠻施工導(dǎo)致墻面損壞，對(duì)原結(jié)構(gòu)造成較大的損傷。用壓縮空氣和壓力水流對(duì)磚墻表面進(jìn)行清理，并噴射加固用界面劑，這是保證原有結(jié)構(gòu)面層和加固面層有效結(jié)合的關(guān)鍵工序[8]。

4.2.2 施工工序及技術(shù)要求

噴射混凝土施工應(yīng)分片分段分層進(jìn)行，施工順序?yàn)樽韵露希┕で爸贫ㄔ敿?xì)的施工技術(shù)方案，確定噴射施工順序。噴射作業(yè)應(yīng)控制好水灰比，并保持噴射混凝土表面平整，濕潤光澤，無干塊，無滑移流淌現(xiàn)象[9]。待噴射完成后，混凝土終凝前采用刮尺刮平整，表面采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)或者噴水養(yǎng)護(hù)。

4.3 施工驗(yàn)收

4.3.1 混凝土強(qiáng)度

噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)的評(píng)定借鑒與參照《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》[10]第10.1.1條及附錄F，噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)試驗(yàn)評(píng)定方法如下。

（1）制作噴射混凝土試件：首先在噴射作業(yè)面附近，將模具敞開，一側(cè)朝下，與水平面呈80°夾角；在模具外試噴，待操作正常后再向模具內(nèi)噴射混凝土；再用抹刀刮平混凝土表面，養(yǎng)護(hù)1 d后脫模，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)7 d。

（2）用切割機(jī)去掉噴射混凝土試件周邊和上表面后，加工成邊長100 mm的立方體。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，并乘以0.95的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而評(píng)定該噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。

4.3.2 噴射面層厚度及鋼筋保護(hù)層

噴射混凝土施工28 d后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)鉆芯檢驗(yàn)，既檢驗(yàn)噴射混凝土面層厚度，又能夠檢驗(yàn)噴射混凝土內(nèi)部及與磚砌體結(jié)合層處的密實(shí)程度。噴射混凝土鋼筋保護(hù)層厚度檢測采用局部鑿開方法檢查，或者采用鋼筋檢測儀器進(jìn)行檢測。

4.3.3 外觀質(zhì)量

檢查噴射混凝土板墻是否有露筋、疏松、夾雜異物、空洞、裂縫及起皮等質(zhì)量缺陷；采用錘擊聽聲的方式進(jìn)行檢查是否有空洞、脫殼等質(zhì)量問題。

5 結(jié)束語

砌體結(jié)構(gòu)房屋經(jīng)過鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固后受壓承載力和抗震承載力均得到明顯改善，整體性也得到提高，完善抗震構(gòu)造措施，達(dá)到了房屋的安全使用要求。通過鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻對(duì)廠礦企業(yè)老舊砌體結(jié)構(gòu)房屋的加固工程實(shí)踐，了解了鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固的設(shè)計(jì)思路，總結(jié)出了較簡便的施工工藝及施工方法，完善了類似的加固施工管理及施工驗(yàn)收。通過對(duì)這種方法加固的施工與管理，總結(jié)出廠礦企業(yè)老舊砌體結(jié)構(gòu)的常規(guī)加固方法、施工管理、施工工藝和施工驗(yàn)收等，為廠礦企業(yè)老舊砌體結(jié)構(gòu)房屋的加固設(shè)計(jì)提供參考，為這類型房屋的加固施工和施工管理、驗(yàn)收總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 周芬娟，單玉川.砌體磚墻抗震加固與節(jié)能改造一體化的試驗(yàn)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2015,45（9）：73-75.

［2］ 張廣泰，于孝軍.不同高寬比的混凝土板墻加固磚墻試驗(yàn)研究［J］.四川建筑科學(xué)研究，3013,39（6）：92-95.

［3］ 康艷博，鞏正光.混凝土板墻加固磚墻抗震性能綜述［J］.工程抗震與加固改造，2010,32（4）：80-85.

［4］ 于建民，王玉清，等.鋼筋網(wǎng)噴射混凝土板墻加固磚墻試驗(yàn)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2014,44（11）：41-47.

［5］ GB50003-2011.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［6］ GB 50702-2011.砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［7］ 信任，姚繼濤等.多層砌體結(jié)構(gòu)墻體典型抗震加固技術(shù)和方法［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010,42（2）：251-255.

［8］ 季強(qiáng)，蘇三慶，等.用外包鋼筋混凝土法加固RC柱性能的試驗(yàn)研究［J］.工業(yè)建筑，2005,35（SI）：945-947.

［9］ 許錫庶.噴射混凝土板墻在抗震加固中的施工質(zhì)量控制［J］.江蘇建筑，2012,149（4）：54-55.

［10］ GB 50086-2001.錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2001.

TD352

：A

DOI 10.3969/j.issn.1672-6375.2016.12.021

2016-9-21

馮向俠（1984-），女，漢族，寧夏海原人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：房屋建筑工程管理和造價(jià)咨詢。