王若茂 （中冶華天馬鞍山邁世紀工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210000）

1 老建筑改造加固前現(xiàn)狀

該老建筑為5層鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結構，地處國內某市，始建于20世紀10年代，長度76m、寬度24m、檐口高29m，建筑面積約11000m，層高4.7m、5.0m不等；使用用途多次變化，期間已經多次加固（注：加固年代不詳、主要增大截面法）；因功能改變，建設方需要對老建筑結構改造加固后重新繼續(xù)使用，特委托一專業(yè)檢測評估單位，深入現(xiàn)場重點對該老建筑主體結構安全性、抗震性能及耐久性進行檢測鑒定，主要鑒定情況如下。

①地基基礎：未發(fā)現(xiàn)上部結構存在明顯的不均勻沉降引起的裂縫、變形和位移現(xiàn)象，地坪無沉降裂縫發(fā)生，地基穩(wěn)定，但其基礎混凝土強度較低、推定值17.6MPa、18.4MPa。

②上部結構：經現(xiàn)場檢查，梁板柱構件存在不同程度的露筋、銹脹現(xiàn)象，其中樓面以及屋面板露筋現(xiàn)象普遍且嚴重、構件碳化及鋼筋銹蝕嚴重；經鉆芯檢測，所測部分構件混凝土強度低于20 MPa，不滿足《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）第4.1.2條對混凝土強度最低要求，其中1層柱至3層柱、5層柱部分框架柱構件承載力不滿足規(guī)范要求。

③安全性：根據規(guī)定，對“地基基礎、上部承重結構和圍護系統(tǒng)”的承重單元部分的安全性等級進行評定，其地基基礎B、上部結構C、圍護系統(tǒng)C，為此整體結構安全性鑒定結果C（注：C/C級：表示安全性不符合《民用建筑可靠性鑒定標準》對Au/Asu級的要求，顯著影響整體承載，應采取措施，可能有個別構件必須立即采取措施）。

④抗震性：經鑒定評定，該老建筑抗震承載力不滿足《建筑抗震設計規(guī)范》的要求，其綜合抗震能力評定為不滿足《建筑抗震鑒定標準》對C類鋼筋混凝土房屋抗震鑒定的要求。

⑤耐久性：經鑒定評定，該老建筑框架柱構件耐久性不能滿足后續(xù)50年使用要求，框架梁構件已達到耐久性極限狀態(tài)。

⑥鑒定評估結論：

a.該建筑安全性等級為Csu級，表示安全性不符合《民用建筑可靠性鑒定標準》對Au/Asu級的要求，顯著影響整體承載，應采取措施，可能有個別構件必須立即采取措施；

b.該建筑綜合抗震能力不滿足《建筑抗震鑒定標準》對C類鋼筋混凝土房屋抗震鑒定的要求；

c.該建筑柱構件耐久性不能滿足后續(xù)50年使用要求，梁構件已達到耐久性極限狀態(tài)。

圖1 改造加固前

圖2 改造加固前

2 老建筑改造加固設計方案

專業(yè)設計單位，根據業(yè)主轉交的老建筑結構鑒定報告、結合業(yè)主方擬使用功能，本著“安全、實用、經濟、兼顧方便施工”的原則，經過設計、甲方、監(jiān)理、施工及相關專家多輪多次比較，反復優(yōu)化、深化設計方案，最終對該老建筑提出“分構件、分部位”，主要采取了“濕法外包鋼加固”“置換混凝土加固”兩項改造加固新技術，對延性混凝土、延性砂漿、型鋼、鋼板、化學錨栓、灌漿料、結構膠、焊條等改造加固材料從材質、型號、規(guī)格及性能等提出明確具體要求，現(xiàn)主要將老建筑結構“梁板柱”構件改造加固設計方案簡述如下。

2.1 原梁板混凝土面結構修復

①對原結構缺陷修復：對于構件面存在混凝土蜂窩、麻面、露筋等情況，要剔除混凝土疏松表面后，采用風槍吹掃干凈、潤濕，再以C40灌漿料修復。

②對原結構梁板耐久性修復：主要是剔除梁板底混凝土保護層至露出原鋼筋，對鋼筋銹蝕情況進行檢查，用防銹劑處理后，對主梁用高延性混凝土抹灰修復，對次梁及板底采用聚合物砂漿抹灰修復。

③以上情況施工中如發(fā)現(xiàn)鋼筋截面銹蝕損失較大，應及時反饋設計單位，進行特別處理。

2.2 “柱梁”濕法外包鋼加固

①“包鋼濕法外包鋼加固”法，是將角鋼、鋼板箍通過膠栓在混凝土柱或梁外表面固定后，用專用膠封閉形成“空腔”，而后灌注高強度建筑結構專用膠，使鋼板或型鋼和原混凝土面可靠連接成一個整體；經優(yōu)選，對所有框架柱四周采用角鋼（100×100×6、75×75×6）進行包鋼之間用鋼板箍（-100×4@200/400）相連，鋼板箍用化學錨栓（M20/16）固定老結構上，角鋼間隙、鋼板箍間隙，均采用壓力灌注環(huán)氧樹脂結構膠（A級）充填，使型鋼和老結構形成一體。

②對主框架梁底部兩陽角用角鋼（75×75×6）進行包鋼，底部及兩側用鋼板箍（-100×4@200/400）同陽角角鋼焊接相連；次梁底部及側面用“U”鋼板箍直接包裹（-100×4@200/400）；在主次梁頂設有等寬度、等間距的“U”鋼板箍，在主次梁側面用等強螺桿（直徑14鍍鋅圓鋼）逐一焊接相連，所有間隙均用灌注環(huán)氧樹脂結構膠充填，同樣形成整體。

2.3 “老框架柱”置換混凝土加固

“置換混凝土加固”法，是剔除原混凝土構件低強度或有缺陷區(qū)段的混凝土至一定深度，重新澆筑同品種但強度等級較高的混凝土進行局部增強，以使原構件的承載力得到恢復的一種直接加固法；根據鑒定評估，經優(yōu)選對頂層6根混凝土嚴重風化老結構柱，需要采用置換混凝土加固法徹底處理，主要內容是剔除二次修復混凝土層（約厚50mm～80mm），對原芯柱混凝土面鑿除后涂刷界面劑，對二次修復的鋼筋進行調直、必要增設縱筋和箍筋，重新立模后，再用C40混凝土灌漿料澆筑形成整體。

3 老建筑結構改造加固的實施

通過實查現(xiàn)場，施工項目部及時熟悉圖紙，多次深化研討設計及時編制出改造加固專項方案提交專家論證并多次修改，最后形成切實可行、具有實戰(zhàn)型和指導性的改造加固專項施工方案；開工前，項目部組織兩輪技術交底，過程中又根據施工需要，針對具體施工點進行專項交底并樣板示范，使參建人員對改造加固施工次序、質量要求、質量標準等心里有數，同時在設計、業(yè)主、監(jiān)理方共同配合協(xié)助下，工程進展比較順利。其施工幾個重點主要分述如下。

圖3 改造加固中

圖4 改造加固中

3.1 主要改造加固流程

①整體加固改造施工順序：一部分為頂層置換柱區(qū)域施工，另一部分為包鋼加固區(qū)域。

②包鋼濕法外包鋼加固流程：現(xiàn)場實查→劃線定位→螺栓固定→鋼構件制作→鋼構件固定→封縫→埋注膠嘴→配膠、灌膠→檢測檢查→固化→外表面處理。

③置換混凝土加固流程：現(xiàn)場實查→搭設支撐及操作平臺→老混凝土剔除→鋼筋規(guī)整調直→結合面處理→支模→灌漿料澆筑→養(yǎng)護→拆模驗收。

3.2 改造加固主要用材

項目部按照設計圖紙，詳列出各種用材規(guī)格、數量及性能等要求，采購進場前要求提交資信等合格證明，進場后按規(guī)見證取樣復檢，合格后方可正式使用；像對鋼筋、型材及錨固鋼板按照《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）要求進行安全性復試，對植筋、化學錨栓鋼板受拉性能按照《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）要求進行復試，現(xiàn)場按檢驗批次進行拉拔強度試驗，對環(huán)氧樹脂膠進行粘結強度、相容性試驗等，總之所有加固材料性能要求均符合設計、規(guī)范及當地建設主管部門驗收要求。

3.3 改造加固方法實施要點

3.3.1 濕法外包鋼加固

①結合面處理最為關鍵，包括原結構結合面的處理、型鋼/鋼板結合面處理：

其一，原結構表面處理，用手持銑刨機、鋼絲刷將表面松散浮渣刷去、并用氣槍吹去表面灰塵，如原結構凹凸不平應再用環(huán)氧樹脂砂漿進行修補；其二，型鋼結合面處理，用角磨機打磨、直到露出金屬光澤，打磨粗糙度越大越好，打磨紋路與受力方向垂直，固定前用棉紗沾丙酮擦拭干凈。

②劃線定位：根據加固方案及施工圖，準確地在混凝土表面劃出處理部位輪廊線及定出定位螺栓位置。

③螺栓固定：用電錘鉆孔，孔洞、螺栓界面處理，放膠管、安裝螺桿。

④鋼構件制作：準確鋼構下料，長寬度確保，并對鐵銹及污物清理干凈。

⑤鋼構件固定：將已經處理好的鋼板固定在指定的位置，留出注膠縫隙，用螺桿固定（鋼板箍同角鋼采用焊接）。

⑥封縫：將注膠四周進行封閉處理，留出泄氣孔，還有對螺桿四周的縫隙封閉處理。

⑦埋注膠嘴：將注膠嘴按施工要求間距，數量埋設妥當。

⑧配膠、灌膠：按產品說明書要求，將建筑結構灌注專用膠A、B兩組份倒入干凈容器內，以人工或電動工具將其完全調勻，注意翻看容器底部的顏色，確保配好的膠體色澤一致，從底嘴開始注膠，使膠從下向上浸透，膠從排氣孔溢出并封堵。

⑨檢測：采用非破損檢驗，即用小錘敲擊鋼板檢驗鋼板的有效密實面積，如無空洞聲表示已灌注密實，否則要補膠。

⑩固化：固化時間達到72h后可以進行后續(xù)使用。

?外表面處理：用角磨機配鋼絲輪對鋼板外表面進行打磨，除去鋼板表面的銹蝕、污物等，再掛網抹砂漿，方便后期裝修。

3.3.2 置換混凝土加固法

①加固前的卸荷處理：事前要進行受力計算并認真復核，對置換區(qū)域柱荷載從周周進行可靠支撐，進行卸載后再施工。

②結合表面處理：在卸荷狀態(tài)下，將老柱疏松風化的混凝土鑿除，對保留的芯柱混凝土面用風槍吹掃干凈，及時對鋼筋調直、除銹、必要增補豎筋和箍筋。

③新增層的施工：為增強結合能力，在結合面涂刷環(huán)氧樹脂或混凝土界面劑一道封閉處理，隨后嚴密牢固制安模板，并在界面劑初凝前，即用具有高流動性、微膨脹性的H40灌漿料澆筑并養(yǎng)護。

4 老建筑改造加固的成效

盡管該單體老建筑年代久遠、改造加固體量大，但是：①由于改造加固方案事前充分論證、又多次深化優(yōu)化、可靠可行；②施工專項方案編制嚴謹、又經專家論證后多次修改完善、具有指導性和實操性；③參建方同心努力、積極配合，尤其經施工方科學管理、精心施工，改造加固工作進展十分順利。期間未發(fā)生任何質量及安全事故，現(xiàn)場安全文明、物料有序、且施工形象長期保持良好，并最終較原計劃8個月工期提前近20天順利完成，過程中各種技術資料同步報審、動態(tài)收集、基本齊全；實體內實外美、外立面依然保持有老建筑原有風格，用仿古砂漿飾面，其墻面質感性強、不褪色、耐污染、更突出了歷史厚重感；很快就順利通過當地文化局、質安站及行業(yè)專家一次性竣工驗收，并及時交付甲方招租，擬作為“辦公、培訓、餐飲”等功能使用；往昔殘破老建筑現(xiàn)已煥然一新，成為該地段的典型建筑，在新的時期將繼續(xù)發(fā)揮新的使命。

圖5 加固改造后

圖6 加固改造后