瞿曉軍

（上海建工四建集團(tuán)有限公司，上海市 201100）

0 引言

我國(guó)自建國(guó)以來經(jīng)歷了多次大的基建潮，越來越多建筑的使用年限已接近設(shè)計(jì)年限[1]。尤其是政府部門辦公建筑，其使用安全不僅關(guān)系到工作人員的安危，更關(guān)系到普通民眾的辦事需求。因此，為了確保老建筑的安全，不可避免地需要采取一些大修措施[2-4]。上海處于典型的海相軟土區(qū)域，老舊建筑自身不均勻沉降時(shí)有發(fā)生，而且周邊環(huán)境也很復(fù)雜，進(jìn)行大修改造施工時(shí)如何確保結(jié)構(gòu)等安全則是一個(gè)難以回避的難題[5-6]。

本文基于以上背景，依托上海某政府部門辦公用房大修項(xiàng)目，探討研究上海軟土地區(qū)周邊復(fù)雜條件下的大修施工，尤其是結(jié)構(gòu)加固措施，為類似工程提供參考。

1 工程概況

某政府部門辦公用房大修項(xiàng)目（6#樓）位于上海市徐家匯區(qū)域，東側(cè)及北側(cè)為居民區(qū)，南側(cè)及西側(cè)為本工程基地。共分為5個(gè)單體，由西向東依次為 1#樓、2#、3#樓、4#樓、5#樓及 6#樓。施工階段廠區(qū)布置如圖1所示。本項(xiàng)目主要針對(duì)6#樓的加固改建進(jìn)行研究。

6#樓地面三層，建筑面積為1 074 m2，每層建筑面積為358 m2。建筑高度為13.680 m，室內(nèi)外高差0.58 m，室外標(biāo)高為+3.30 m（絕對(duì)標(biāo)高），室內(nèi)±0.000=+3.880 m（絕對(duì)標(biāo)高）。

圖1 施工階段廠區(qū)布置圖（單位:mm）

6#樓北面外墻即居民區(qū)圍墻，東側(cè)外墻離圍墻距離4 m，南側(cè)及西側(cè)為本工程基地內(nèi)側(cè)。

6#樓原結(jié)構(gòu)體系為砌體與木結(jié)構(gòu)相結(jié)合的混合結(jié)構(gòu)體系?；A(chǔ)、外墻及部分的內(nèi)隔墻為磚墻，B、C軸上存在8根混凝土柱，柱與墻之間有混凝土梁，樓板采用152 mm×305 mm@400 mm木格柵或混凝土樓板。屋面為金屬屋面。

原有結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀：（1）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件密實(shí)度較差，碳化嚴(yán)重，引起部分構(gòu)件出現(xiàn)鐵脹裂縫現(xiàn)象；（2）原墻體砌筑砂漿強(qiáng)度較低，且由于房屋有一定不均勻沉降，導(dǎo)致砌體產(chǎn)生較多的裂縫；（3）部分木格柵有腐朽、蟻蛀狀況。

2 工程重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

本大修工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)主要包括：

（1）6#樓北側(cè)為居民區(qū)，外墻離居民外墻僅4.9 m，且外墻就是圍墻，外墻施工需要占用4.9 m寬的弄堂。在外腳手架及居民間設(shè)置一道九夾板圍墻，圍墻高度為2.2 m。

（2）北立面外存在一些臨時(shí)建筑需要和居民協(xié)調(diào)，達(dá)成一致意見后拆除。在建筑西北角的一層磚砌結(jié)構(gòu)與6#樓相連，在施工時(shí)要加強(qiáng)保護(hù)工作。

（3）由于本工程為老式混合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，特別是砌體及木結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系自身不是很牢固，在施工時(shí)要加強(qiáng)保護(hù)工作。樓層位置部分采用木格柵結(jié)構(gòu)，為鉸接節(jié)點(diǎn)，建筑整體剛度比較差，外墻在加固完成前基本不能受力。

針對(duì)以上重點(diǎn)、難點(diǎn)，采取針對(duì)性施工部署，分類采用合適的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，確保建筑安全。

3 施工部署

3.1 總體部署

結(jié)合工程的重點(diǎn)與難點(diǎn)，總體施工部署如下：

（1）6#樓施工前，應(yīng)協(xié)調(diào)好與居民之間的關(guān)系。先拆除北側(cè)臨時(shí)建筑，并搭設(shè)好外腳手架及與居民間的隔墻，盡量減少結(jié)構(gòu)施工對(duì)居民的影響。

（2）外腳手架搭設(shè)前，先完成外墻內(nèi)外側(cè)基礎(chǔ)加固工作。

（3）屋面結(jié)構(gòu)拆除后，由于三層結(jié)構(gòu)加固、屋面鋼架施工及相關(guān)屋面工程施工周期較長(zhǎng)，為了保證基礎(chǔ)不浸泡在水里，需在三層樓面上覆蓋塑料薄膜做好防雨工作。

（4）由于本工程部分為木結(jié)構(gòu)，且已年久失修，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)存在一定的白蟻蟲蛀現(xiàn)象，因此在結(jié)構(gòu)置換過程中需做好防白蟻工作。

（5）利用6#樓南側(cè)場(chǎng)地作為6#樓施工時(shí)的材料堆場(chǎng)及加工場(chǎng)。

（6）由于本工程單體很多，且處在不同的施工階段，車輛進(jìn)出場(chǎng)頻率較大，為了保證材料能準(zhǔn)時(shí)進(jìn)場(chǎng)，需安排好材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)間。

施工總體流程為：一、二層基礎(chǔ)開挖及原樓梯拆除→基礎(chǔ)加固及局部增加新基礎(chǔ)→外腳手架搭設(shè)→一、二層內(nèi)外墻粉刷層剝除→自上而下依次墻體開洞和新增墻體砌筑→墻體及柱加固→梁板混凝土結(jié)構(gòu)加固→木結(jié)構(gòu)修復(fù)→屋面結(jié)構(gòu)拆除及三層內(nèi)外墻粉刷層剝除→屋面圈梁施工→三層外墻加固→屋面鋼結(jié)構(gòu)施工→外圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

施工進(jìn)度計(jì)劃：2011年春節(jié)過后開始施工，施工總工期為290 d，結(jié)構(gòu)加固工期為96 d。

3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置

（1）大門設(shè)置

6#樓施工主要利用1#門，包括人員進(jìn)出和材料車輛的進(jìn)出。

（2）道路、硬地坪設(shè)置

在外墻基礎(chǔ)加固施工完成后，要對(duì)地面進(jìn)行硬化處理，供后期的腳手架搭設(shè)。硬化處理方式為100 mm厚道渣+100 mm厚C20混凝土，寬度為外墻外2 m。

6#樓西側(cè)老建筑拆除后，要對(duì)地面進(jìn)行場(chǎng)地平整。平整后的場(chǎng)地應(yīng)能滿足材料堆放的要求（1 t/m2），采用100 mm厚道渣+150 mm厚C20混凝土。

原新建大樓的東側(cè)地下室頂板上需進(jìn)行回填處理，回填采用土方，上部采用100 mm厚道渣+150 mm厚C20混凝土（內(nèi)設(shè)Φ12 mm@200 mm雙向鋼筋網(wǎng)片）。

在基地內(nèi)總體工程開工后，應(yīng)對(duì)混凝土道路進(jìn)行全部拆除并外運(yùn)，拆除采用鎬頭機(jī)破碎并裝車外運(yùn)。拆除工作要保證所有的施工道路拆除干凈，留下好土供現(xiàn)場(chǎng)管道布設(shè)及綠化種植等。

由于車輛通過1#門到6#樓南側(cè)時(shí)，需要經(jīng)過原新建建筑的地下室頂板。由于地下室頂板比室外地坪要低，故在地下室頂板上設(shè)置鋼坡道。

（3）臨時(shí)設(shè)施布置

現(xiàn)場(chǎng)辦公場(chǎng)所主要以4#樓為主，作為現(xiàn)場(chǎng)施工承包單位、監(jiān)理單位及各分包單位的辦公場(chǎng)所。5#樓為業(yè)主辦公樓。

食堂在5#樓的東側(cè)，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘查后重新布置好食堂設(shè)備。

養(yǎng)護(hù)室設(shè)置在5#樓的南側(cè)，還設(shè)有操作室及制度上墻等。

在2#門入口處設(shè)置四排一圖、企業(yè)旗幟、宣傳欄、綠化等。

生活區(qū)設(shè)置在新大樓南側(cè)的地下室頂板上，共兩幢，均為二層彩鋼板建筑。

基地南側(cè)及西側(cè)設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)廁所及材料倉(cāng)庫(kù)。

6#樓施工用的材料主要堆放在6#樓南側(cè)的場(chǎng)地上。

倉(cāng)庫(kù)、茶水間、門衛(wèi)室、茶水間、吸煙間等采用公司定型化產(chǎn)品。

3.3 用電布置

6#樓改建用電專門布置一路電纜YHC3×95+2×50至6#樓西側(cè)控制箱內(nèi)。

3.4 用水布置

本工程工地水源位于建國(guó)西路75號(hào)大門進(jìn)口處，從現(xiàn)場(chǎng)兩路水管中的東側(cè)水管中接一路2寸支管供6#樓施工使用。

3.5 消防設(shè)施布置

結(jié)構(gòu)施工階段，在外腳手架轉(zhuǎn)角處以及結(jié)構(gòu)樓層樓梯口和電梯層門附近布置一定數(shù)量的滅火器，并做好標(biāo)識(shí)。

每個(gè)樓層均需備好消防用軟管，并放在醒目部位。每個(gè)樓層的消防水管專用接頭應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，不得與施工用水管接頭混用。

3.6 排水布置

6#樓排水利用西側(cè)的已有排水明溝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排水。

4 結(jié)構(gòu)加固關(guān)鍵技術(shù)

4.1 加大截面法加固施工

6#樓存在8根混凝土柱，采用加大截面法進(jìn)行加固處理。柱兩側(cè)為板條墻或混凝土外墻。

基礎(chǔ)采用擴(kuò)大加固處理，加固寬度為大放腳外400 mm，新增承重構(gòu)件下增設(shè)混凝土基礎(chǔ)，如圖2所示。

圖2 基礎(chǔ)擴(kuò)大加固處理示意圖（單位:mm）

混凝土柱采用加大截面法。如圖3所示，四周各加大90 mm～120 mm，同時(shí)布設(shè)鋼筋。

圖3 混凝土柱加大截面法處理示意圖（單位:mm）

柱加固時(shí)，遇到板條墻需拆除板條墻后再加大截面加固，具體不同部位的加固方式見圖4。

圖4 不同部位混凝土柱加固方式示意圖

（1）施工程序

粉刷層去除、鑿毛→壓力水沖洗干凈、去除積水→新增受力鋼筋及箍筋與原有結(jié)構(gòu)采用化學(xué)植筋連接→澆筑C30混凝土并定時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)。

（2）施工要點(diǎn)

a.表面處理：為使新舊混凝土結(jié)合牢靠，施工前應(yīng)做好混凝土表面處理工作。對(duì)存在表面缺陷的構(gòu)件應(yīng)鑿除至密實(shí)部位，并將表面鑿毛。如果混凝土出現(xiàn)露筋現(xiàn)象，則先對(duì)銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹、阻銹處理。

b.新加縱向鋼筋的錨固：柱內(nèi)新加縱向鋼筋應(yīng)通長(zhǎng)布置，中間不得斷開。其下端應(yīng)伸入基礎(chǔ)并滿足錨固長(zhǎng)度要求；上端應(yīng)穿過樓板與上層柱腳連接。

c.框架柱新加縱向鋼筋與原基礎(chǔ)連接：用植筋法將框架柱新加縱向鋼筋錨入原基礎(chǔ)。原基礎(chǔ)頂面在加大柱截面部位鑿毛，按新加縱向鋼筋位置定位后用電錘鉆鉆孔，清孔吹灰后注入植筋膠，插入鋼筋，其直徑與新加縱向鋼筋相同，錨入基礎(chǔ)深度一般不小于15倍鋼筋直徑，伸出基礎(chǔ)的長(zhǎng)度根據(jù)與新加縱向鋼筋的連接形式而定，可以采用焊接、機(jī)械連接或綁扎連接。

d.框架柱新加縱向鋼筋穿過樓層的構(gòu)造：新加縱向鋼筋必須穿過中間各樓層。非抗震時(shí)搭接位置可從各樓層板面開始，抗震時(shí)宜避開柱端箍筋加密區(qū)。新加縱向受力鋼筋穿過樓層時(shí)，如其中間的鋼筋與樓層梁相碰，一般繞梁而過；當(dāng)樓層梁寬至新加縱向受力鋼筋穿過樓層時(shí)難以繞過時(shí)，可在梁端做鋼套，難以穿過的新加縱向受力鋼筋與鋼套的角鋼焊接，鋼套側(cè)面鋼板截面強(qiáng)度應(yīng)不小于未穿過的鋼筋強(qiáng)度；對(duì)于新加縱向構(gòu)造鋼筋遇到樓層梁而未能穿過時(shí)，可把梁底的混凝土保護(hù)層鑿掉，把縱向構(gòu)造鋼筋與梁底的鋼筋相焊接。

e.框架柱新加縱向鋼筋在頂層板或屋面板封頂錨固：被加固柱在頂層板或屋面板部位的板面應(yīng)鑿掉混凝土保護(hù)層，新加縱向鋼筋穿過頂層板或屋面板后將新加縱向鋼筋彎折相互搭接并焊牢。

4.2 碳纖維加固施工

本工程內(nèi)原有的鋼筋混凝土梁及鋼筋混凝土樓板均采用0.167 mm厚碳纖維進(jìn)行加固處理。底部采用三層碳纖維布，碳纖維布U型箍間距@300 mm。所有梁均采用水泥砂漿粉刷，內(nèi)設(shè)鋼絲網(wǎng)片?；炷涟宓撞捎秒p向0.167 mm厚碳纖維布進(jìn)行加固。碳纖維布加強(qiáng)前需采用環(huán)氧樹脂對(duì)已有的裂縫進(jìn)行灌漿封閉密實(shí)處理。

（1）材料及技術(shù)參數(shù)

加固所用碳纖維布及各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

表1 加固所用碳纖維布的各項(xiàng)指標(biāo)

碳纖維布配套用膠按施工工藝及功能分為底膠、整平材料及粘貼樹脂三種，各類膠的物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

表2 各類膠的物理力學(xué)指標(biāo)

（2）施工程序

整個(gè)施工按以下步驟進(jìn)行：施工準(zhǔn)備→混凝土表面處理→涂刷底層樹脂→找平處理→主涂→貼碳纖維貼片→主涂→表面處理。

（3）施工要點(diǎn)

a.混凝土表面處理：以砂輪機(jī)或磨光機(jī)將混凝土表面劣化層（風(fēng)化、游離石灰、脫模劑 、剝離之砂漿、粉刷層、污物等）清除，露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑應(yīng)不小于20 mm。磨平后以毛刷或吹風(fēng)機(jī)將粉塵及松動(dòng)物質(zhì)去除，表面要平整干凈并保持干燥。

b.涂刷底層樹脂，確認(rèn)施工環(huán)境：混凝土表面曾結(jié)露或接觸到水處不得施工，濕氣太高將導(dǎo)致樹脂與水氣產(chǎn)生作用而干擾膠化過程。

4.3 化學(xué)植筋（螺栓）

原砌體結(jié)構(gòu)的外粉刷層需鏟除干凈，舊灰縫剔除30 mm，粉刷層內(nèi)設(shè)置Φ4 mm@300 mm雙向鋼筋網(wǎng)片并設(shè)置Φ6 mm拉結(jié)鋼筋（600 mm×600 mm），外側(cè)采用雙面鋼絲網(wǎng)砂漿粉刷，承重墻裂縫寬度大于0.2 mm處需設(shè)置Φ6嵌縫鋼筋，每隔四皮磚嵌一根鋼筋，如圖5所示。

圖5 承重墻裂縫設(shè)置嵌縫鋼筋處理示意圖

由于部分區(qū)域的功能調(diào)整，特別是廚房間、衛(wèi)生間和電梯間，增加了一部分混凝土梁和板，這些梁板與四周結(jié)構(gòu)連接時(shí)采用化學(xué)植筋。8根混凝土梁與基礎(chǔ)及樓層位置梁的連接也采用化學(xué)植筋方式。

（1）施工程序

鑿出混凝土結(jié)構(gòu)面：要求在進(jìn)行植筋（種植螺栓）之前，將外圍非結(jié)構(gòu)層除去，或了解非結(jié)構(gòu)層深度。

定孔位：按設(shè)計(jì)圖鋼筋圖示位置尺寸采用鋼卷尺、鋼板尺在需要植筋的舊混凝土面上定出鉆孔位置，并加以記號(hào)標(biāo)注。

鉆孔：按照植筋、化學(xué)螺栓錨固圖的規(guī)定。

清孔：對(duì)孔的清理，應(yīng)先用刷子刷孔，再用吹氣筒吹去孔內(nèi)粉塵，清孔工作應(yīng)至少進(jìn)行兩次。

配置黏結(jié)劑及錨固鋼筋除銹：嚴(yán)格按照配比配置黏結(jié)劑，必須攪拌均勻。如果植鋼筋生銹或有油污，應(yīng)用除銹劑清洗污垢。

注黏結(jié)劑植筋：開始向孔內(nèi)注植筋膠，大致注滿1/3孔體積，為預(yù)防孔內(nèi)有空氣，要求膠水一定要注入孔底。對(duì)加工好的鋼筋（螺栓）（要求植入長(zhǎng)度范圍刷膠充分）植入注滿膠的孔中，慢慢旋轉(zhuǎn)插入鋼筋（螺栓），植入深度不小于設(shè)計(jì)值。

固化前保護(hù)：在植筋膠完全固化前，不得觸動(dòng)所植鋼筋（螺栓），植筋膠固化時(shí)間于混凝土表面溫度的關(guān)系參照相關(guān)產(chǎn)品說明。

施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方式：按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求及產(chǎn)品說明規(guī)定的相應(yīng)設(shè)計(jì)荷載，請(qǐng)國(guó)家專業(yè)質(zhì)量檢測(cè)單位到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行拉拔測(cè)試。

（2）施工要點(diǎn)

孔洞干凈與否對(duì)植筋質(zhì)量有很大影響，因此施工時(shí)先用刷子刷孔三遍，然后用吹風(fēng)機(jī)吹灰。

鋼筋表面干凈與否對(duì)黏結(jié)力有較大影響，植筋所有鋼筋如有生銹，需先進(jìn)行除銹處理。

預(yù)注膠水時(shí)，膠水需注入到孔底，將空氣排除，避免氣泡產(chǎn)生。

需做好固化前保護(hù)，如植筋膠初凝這段時(shí)間內(nèi)觸動(dòng)所植鋼筋，鋼筋的黏結(jié)強(qiáng)度會(huì)下降很快，因此鋼筋植入后在一段時(shí)間內(nèi)不得觸動(dòng)。

施工時(shí)先將所有需要植筋的部位進(jìn)行鉆孔、清孔工作，然后由施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員檢查孔洞，合格后再進(jìn)行植入鋼筋工作。做到施工有序，管理合理。

4.4 樓板木格柵置換

二層及三層樓板大部分為152×305@400的木格柵，由于6#樓年久失修，部分木格柵已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕等情況。為了保證6#樓整修完成后正常使用，需對(duì)已經(jīng)發(fā)生腐蝕的木格柵進(jìn)行置換處理。

（1）置換要求

木格柵置換前需拆除格柵上方的木地板，使其完全暴露在外，用儀器和目測(cè)的方式判斷是否需要置換。

根據(jù)木格柵的損壞情況對(duì)每根木格柵采取不同的加固方式：整根調(diào)換、局部更換或局部修復(fù)。

（2）注意事項(xiàng)

更換的木格柵應(yīng)與原木格柵的材料一致，采用落葉松。所有木結(jié)構(gòu)置換前后需要做好防白蟻的工作。

5 實(shí)施效果

在6#樓自身及周邊構(gòu)筑物上布設(shè)了測(cè)點(diǎn)，測(cè)量?jī)x器配置了經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀。觀測(cè)結(jié)果表明6#樓自身及周邊構(gòu)筑物的沉降與傾斜均在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)，工程完工五年多來，建筑使用安全，證明本次結(jié)構(gòu)加固大修施工方案是可行的。

6 結(jié)語(yǔ)

本文依托上海軟土地區(qū)某辦公建筑大修項(xiàng)目，針對(duì)其特點(diǎn)采取了加大截面法、碳纖維加固、化學(xué)植筋等結(jié)構(gòu)加固措施。實(shí)施結(jié)果表明本次施工較好地解決了軟土地區(qū)復(fù)雜條件下老舊辦公建筑大修的相關(guān)問題，工程實(shí)踐為類似工程大修改造實(shí)施提供了較好的借鑒。

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