皇垚華 余鑫海 張 濤

陜西省建筑科學研究院有限公司 陜西 西安 710082

隨著新技術、新工藝的不斷發(fā)展，為了更好地提高建筑物的整體質量，保證加固技術的創(chuàng)新和質量至關重要。目前常見的加固方法有：增大截面法、外包型鋼法、粘貼鋼板法、粘貼碳纖維復合材料法、置換混凝土法、增設支點加固法、增設構件加固法和卸荷法等[1]。

置換混凝土加固法是采用高性能灌漿料對構件受壓區(qū)強度偏低、有嚴重質量缺陷的混凝土進行置換處理[2]。該方法受力可靠，工藝簡單，加固費用相對偏低，應用面較廣，不增加構件截面尺寸，不影響建筑物的凈空和使用功能，施工時需有可靠支撐措施。

本文以某工程項目為例，總結了置換混凝土加固法在不同工程的實際應用[3-6]，對不同加固方法進行綜合對比分析，提出了適用于該工程的置換混凝土加固法和外包型鋼加固法，并對原構件進行了有效的支頂，最終對該工程的加固效果進行了分析評價。研究成果可為類似加固改造項目提供借鑒。

1 工程概況

某工程主體結構為框架剪力墻結構，設計使用年限為50年，結構安全等級為二級，抗震設防烈度為8度，抗震設防分類為丙類。地下1層為車庫，層高為4.5 m，地下車庫為框架結構，基礎形式為獨立基礎加防水板，混凝土強度等級為C35，柱網尺寸為8 100 mm×8 100 mm。

工程投入使用一段時間后，發(fā)現(xiàn)地下室部分柱的柱頂存在施工缺陷，柱頂混凝土出現(xiàn)鼓脹、局部混凝土不密實、露筋等現(xiàn)象。建設單位為防止框架梁出現(xiàn)變形，使用千斤頂進行臨時支撐。為確保結構的安全性，需對該工程出現(xiàn)問題的混凝土柱進行加固處理。

2 加固方案

針對本項目實際情況，結合常用的加固技術，制定比較合適的加固方案。加固方案不能影響地下車庫的正常使用，要充分重視節(jié)點核心區(qū)的抗剪承載力，并考慮施工過程的安全性及加固的經濟性、工期等綜合因素的影響。

本工程由于施工問題，部分柱頭混凝土有嚴重缺陷，且對建筑空間的使用要求較高。通過對增大截面、粘貼鋼板、外包型鋼、粘貼纖維復合材料、置換混凝土加固等幾種常規(guī)加固方法進行對比論證，發(fā)現(xiàn)采用置換混凝土加固法有較好的施工可行性，可從根本上解決上述問題?？紤]到該工程在實際施工時操作難度較大，新舊混凝土結合面的處理效果很難達到協(xié)同工作的程度，在混凝土置換完成后，采用外包型鋼加固法進行加固，可將弱柱轉變?yōu)閺娭?，從而增加構件承載力，也可部分降低柱核心混凝土的軸壓比。

3 加固設計

3.1 置換方法

采用置換法加固混凝土構件，需對結構加以有效的支頂。本工程采用托梁換柱法、分期置換法將整個混凝土構件進行全部置換[7]。

1）采用YJK軟件進行結構內力計算分析，確定置換構件的荷載，確定支撐方案，對加固柱四周進行可靠支撐，加固期間柱受荷范圍內應取消全部活荷載，并嚴禁新增恒荷載。

2）鑿除節(jié)點核心區(qū)具有缺陷的混凝土至密實部位，保留梁柱鋼筋，盡量避免破壞原結構鋼筋。

3）對原結構鋼筋進行清理及修復，原結構表面不得有浮漿、浮灰、油污等雜物，對新舊混凝土結合面進行處理。

4）按相關技術規(guī)范支設模板，模板邊緣用密封膠封堵，采用C40高強灌漿料按壓力注漿法灌注密實，對構件進行養(yǎng)護，混凝土強度達到設計強度后，拆除模板、支撐，使新舊混凝土黏結成一個整體。

5）采用外包型鋼加固法進行加固，提高結構承載力及延性，使結構更安全可靠。

對混凝土柱進行置換時，應采用分期置換法，即將混凝土柱分4期進行置換，先置換一個角的混凝土，待其強度達到要求后，再置換對角直至完成，每個區(qū)域需重疊不小于50 mm。

每階段混凝土鑿除完畢后，應對上一階段混凝土界面進行鑿毛處理，并清理界面及碎渣[8]。施工期間應加強對結構變形的監(jiān)測，若有異常變形情況，應立即停止施工。置換順序如圖1所示。

圖1 柱混凝土置換順序

本工程柱置換部分采用分層施工，每層厚度不超過100 mm，待每層新灌漿料達到設計強度后，方可進行下一層施工。柱置換部分立面如圖2所示。

圖2 柱置換部分立面

3.2 材料性能

本工程采用高強無收縮灌漿料來保證施工質量，其具有高強、無收縮、微膨脹、自流平、保水性好等特點。在澆筑混凝土柱時留置40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體試塊，并與混凝土柱同條件養(yǎng)護。外包型鋼加固法鋼材型號為Q345B。

3.3 支撐驗算

采用YJK軟件進行計算分析，通過去掉置換柱，四周加鋼支撐，支撐兩端需設置鋼墊板，每個鋼支撐承擔的軸力為950 kN。

支撐選用Q235的300 mm×300 mm×10 mm×16 mm工字鋼，如圖3所示。

圖3 鋼支撐示意

經計算，鋼支撐選用300 mm×300 mm×10 mm×16 mm工字鋼，其強度、長細比、穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。

3.4 外包型鋼加固

對置換完成的混凝土柱及梁柱節(jié)點進一步采用外包型鋼加固法進行加固，柱外包型鋼加固后，原柱與型鋼構架共同承擔荷載，可大幅提高柱的承載和抗震能力。節(jié)點核心區(qū)外包型鋼加固后，可達到“強節(jié)點”的設計目標。

4 結語

本文以某工程實際為背景，對混凝土存在嚴重缺陷的加固方法進行了詳細介紹，通過分析對比不同加固方法的特點，對置換混凝土加固法、外包型鋼加固法在類似工程中的應用進行分析研究，并對原構件進行了有效的支頂，可得到以下結論：

1）置換混凝土加固法可從根本上解決混凝土有嚴重缺陷的問題，考慮到新舊混凝土結合面的處理效果很難達到協(xié)同工作的程度，置換完成后采用外包型鋼加固法進行加固。

2）為了提高結合面的黏結性能，采用高強無收縮灌漿料作為置換材料，高強無收縮灌漿料具有高強、無收縮、微膨脹、自流平、保水性好等特點，可以較簡單、高效地提高原混凝土結構的承載能力。

3）本工程采用托梁換柱法、分期置換法將整個混凝土構件進行全部置換，技術可行性較高，降低了加固工程的施工成本。

4）由于被置換的構件為結構中的主要受力構件，通過理論計算，建立了安全可靠的支撐體系來支撐上部結構的安全，同時避免了結構梁產生豎向變形、裂縫。

本工程采用的混凝土置換加固法、外包型鋼加固法的施工效果較好，新置換的混凝土較密實，新老混凝土之間的黏結效果較好，加固質量滿足設計要求，具有良好的推廣應用價值，對其他類似項目具有一定的指導意義，可在施工過程中參考應用。