蔣儒鋼

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

隨著我國房地產(chǎn)行業(yè)的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)加固施工技術越來越得到建筑市場的關注和重視，而傳統(tǒng)的加固技術已不再適合當前的建筑市場。一些施工企業(yè)在加固施工過程中沒有嚴格按施工工藝施工，仍然存在許多問題，在一定程度上影響了建筑行業(yè)的發(fā)展[1]。

在施工過程或結(jié)構(gòu)檢測過程中，由于建筑結(jié)構(gòu)的強度和承載力不足，部分建筑結(jié)構(gòu)的耐久性已經(jīng)不能滿足正常的使用功能。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用，科學使用合適的加固技術尤為重要。

1 工程概況

本工程由數(shù)個3～7層的地上單體及1個2層的整體地下室組成，混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設防烈度6度，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設計使用年限為50 a。原設計地上部分梁板混凝土強度等級均為C30，地上部分柱的混凝土強度等級為C30～C45。結(jié)構(gòu)實體檢測發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)部分梁柱構(gòu)件混凝土強度未達到原設計要求，經(jīng)工程五方責任主體多次專家論證后，決定對現(xiàn)場部分混凝土構(gòu)件采取整體置換和加大截面的結(jié)構(gòu)加固處理，加固后使用年限為50 a。

2 工程重、難點

本工程項目規(guī)模非常大，加固施工內(nèi)容較復雜，專業(yè)性要求高，且工期緊迫。豎向構(gòu)件混凝土整體置換時，對臨時托換系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性要求高，要有足夠的安全余量，且置換構(gòu)件四周相鄰一跨范圍內(nèi)上方嚴禁堆載，確保加固施工期間結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

置換構(gòu)件施工前、施工中及施工后要求進行全過程監(jiān)測，尤其是置換構(gòu)件的位移監(jiān)測。根據(jù)測量精度要求，采用位移傳感器和精密水準測量的2套系統(tǒng)對置換構(gòu)件實施位移監(jiān)測。新舊混凝土界面處理、植筋工程質(zhì)量控制、鋼筋安裝、特種混凝土澆筑和養(yǎng)護是加固施工質(zhì)量控制的重點[2]。

3 加固施工技術在房屋建筑結(jié)構(gòu)中的應用

3.1 主要加固設計概況及施工內(nèi)容

本工程加固設計為主樓3根框架柱整體置換混凝土加固及主樓局部框架柱、梁加大截面法加固。根據(jù)加固設計圖紙及工程現(xiàn)狀實際，本工程加固施工內(nèi)容主要為：

1）置換臨時鋼支撐體系，施工操作架。

2）置換混凝土鑿除、新老結(jié)構(gòu)面混凝土鑿毛、界面處理、鋼筋除銹、鋼筋植筋、鋼筋安裝、支模架搭設、模板安裝、特種混凝土澆筑和養(yǎng)護。

3）混凝土截面加大加固（加大處澆筑特種混凝土）。

3.2 主要加固施工順序

根據(jù)本工程加固設計內(nèi)容，各分項工序組織同步展開施工，加固施工總體上遵從先加固支撐、后拆除、再新建的順序。

3.3 混凝土柱整體置換加固施工技術

3.3.1 柱整體置換抱柱梁、鋼支撐系統(tǒng)安裝

置換柱下方層梁底以下500 mm設置抱柱梁，抱柱梁高1 100 mm、寬400 mm，抱柱梁面可根據(jù)支撐支座板錨栓位置預埋錨桿。置換柱上方層設置上抱柱梁，抱柱梁高1 200 mm，梁底距樓面板1 000 mm，寬400 mm。

置換柱置換鋼支撐采用φ219 mm×10 mm鋼支撐，配200 t自鎖液壓千斤頂，300 t軸力計、75 mm×5 mm角鋼組成。另置換柱相鄰梁底臨時鋼支撐采用φ168 mm×10 mm鋼支撐配50 t手動千斤頂。置換柱抱柱梁及鋼支撐系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 置換柱抱柱梁及鋼支撐系統(tǒng)

置換柱鋼支撐設置于上下抱柱梁之間，穿樓層板設置6個鋼支撐，鋼支撐設置平面如圖2所示。

圖2 鋼支撐設置平面示意

抱柱梁施工時，先對柱四邊新舊混凝土交接面進行鑿毛，并清洗鑿毛面。鉆孔植筋，植入抗剪銷，雙向?qū)ΨQ對穿。根據(jù)設計要求綁扎、焊接抱柱梁鋼筋骨架，支設模板。澆筑C50特種混凝土，特種混凝土采用人工澆筑，梁面入模，入模后輕敲模板致密。澆筑完成后的特種混凝土養(yǎng)護不少于5 d，5 d后可檢測特種混凝土同條件下的試塊強度，強度達到100%后可拆模、設置鋼支撐頂緊。

鋼支撐分段加工，上下兩段鋼管采用4個φ18 mm的高強螺栓擰緊連接，在安裝過程中采用2臺激光紅外線測垂儀在鋼支撐兩垂直面同時控制鋼支撐的垂直度，隨時注意糾正垂直度偏差，垂直度控制在1.5%以內(nèi)，使之滿足要求，鋼支撐間采用75 mm×5 mm角鋼連接形成橫檔。

梁柱節(jié)點核心區(qū)是否置換根據(jù)后期檢測結(jié)果定，若需置換，應同時置換，各條梁端1 000 mm范圍梁底另外撐設φ168 mm×10 mm鋼支撐配50 t千斤頂臨時支撐，支撐門采用75 mm×5 mm角鋼連接形成橫檔。

3.3.2 柱反頂加載

置換柱鋼支撐安裝經(jīng)驗收合格后，對擬置換柱加載卸荷。具體加載要求如下：

1）置換柱采用PLC同步液壓頂升系統(tǒng)對托換支撐體系進行逐步分級加載，每次加載50～100 kN（5～10 t），首先鋼支撐系統(tǒng)千斤頂同步加載至設計軸力的40%，再同步加載鋼支撐系統(tǒng)千斤頂至設計軸力的90%（現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)應為80%～90%之間），然后停止加載并鑿除柱頂混凝土，待柱頂混凝土鑿除完成70%～90%后再適當增加頂升力（5%～15%），最大頂升力不超過恒載＋活載工況。加載過程中對柱頂進行實時位移監(jiān)測，控制反頂位移量不大于2 mm。加載采用雙控措施，以頂升軸力控制為主，位移控制為輔，即若加載過程中柱頂軸力達到設計恒載值時，控制位移量應小于2 mm，此時應停止加載。PLC同步液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)多點同步升降的控制，滿足同步頂升、同步降落、重載稱重等功能，并能連接PC端實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示，便于監(jiān)視壓力和位移變化的全過程。

2）置換柱位移監(jiān)測通過每根柱設置1臺位移傳感器和水準儀監(jiān)測來實現(xiàn)，并設專人按要求對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行記錄、分析，若發(fā)現(xiàn)異常，應立即上報。

置換柱各工況下單個千斤頂理論頂升力、反頂位移量數(shù)據(jù)為：置換柱內(nèi)力設計恒載值2 997 kN，柱內(nèi)力設計恒載值＋活載值3 795 kN；鑿除之前頂升系統(tǒng)頂力合力加載到90%，恒載值2 697 kN，單個千斤頂最大頂力449.6 kN，頂升位移量不大于2 mm；鑿除過程中頂升系統(tǒng)頂力合力加載到105%～115%，恒載值3 146.9～3 446.6 kN，且不大于設計恒載值＋活載值，具體以柱芯混凝土開裂為準，單個千斤頂最大頂力449.6 kN，頂升位移量不大于2 mm。

置換柱置換流程：置換柱標高初始值觀測→上、下層抱柱梁安裝→支撐部位樓板開孔→置換鋼支撐安裝千斤頂頂緊→千斤頂同步加載至40%荷載→千斤頂同步加載至90%荷載→置換柱鑿斷→反頂進行位移補償不超過2 mm→置換柱鑿除→鋼筋制作安裝→模板制作安裝→澆筑混凝土→養(yǎng)護至設計強度→千斤頂分級緩慢同步卸載→支撐拆除及抱柱梁切割拆除→置換完成。

3.3.3 柱置換混凝土鑿除

反頂加載完成后鎖定液壓千斤頂，可進行柱混凝土鑿除作業(yè)，鑿混凝土總體上人工可輔以電（風）鎬開鑿，關鍵的施工在于控制好截斷柱（墻）時的荷載安全轉(zhuǎn)移。因此，柱子截面鑿斷時，應加強軸力監(jiān)測，實時記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足要求時，方可截斷柱子。

先開鑿上部柱混凝土，柱子開鑿時應逐步鑿除，先人工用電鎬較細致地剝離柱表面混凝土，待剝離出箍筋后再切割拆除箍筋，剝離、切割時要注意對鋼筋主筋的保護，不得損傷主筋。外部箍筋剝離后開始鑿除主筋內(nèi)混凝土，內(nèi)部混凝土鑿除由上至下逐步鑿除（不得從下方或中間截斷），柱每根彎曲主筋從電渣壓力焊接頭上下各約50 mm處采用氧氣氣割切斷，后調(diào)直原鋼筋，并重新設置綁扎1根長度為置換范圍通長布置、直徑不小于原設計的鋼筋，為加強后補主筋與原主筋的連接可靠性，原電渣壓力焊截斷部位上下各10d（d為鋼筋直徑）后補主筋，與原主筋單面搭接焊接。從上至下分層鑿除柱混凝土，（上下接頭及細部修鑿用電鎬，大面鑿除時可用風鎬），注意保護主筋，芯箍若能保留則保留。柱置換混凝土鑿除如圖3所示。

圖3 柱置換混凝土鑿除示意

3.3.4 鋼筋綁扎、模板安裝

整柱混凝土鑿除、清理完成后，重新按原設計要求安裝柱箍筋，置換的柱箍筋若能安裝封閉箍，則加工成封閉箍，若安裝封閉箍有困難，則加工成開口U形箍，U形箍兩半相互拼接后單面搭接焊連接，焊縫長度10d，柱箍筋與柱主筋滿扎綁扎。驗收合格后方可封模，框架柱模板采用定制圓木模板作為面板，采用配套鋼帶固定。

3.3.5 柱置換混凝土施工

置換混凝土采用特種混凝土澆筑，強度等級比原結(jié)構(gòu)設計混凝土高一級即C40。特種混凝土采用柱頂留設喇叭口澆筑或板上開洞人工澆筑。特種混凝土澆筑不可采用振搗棒插入混凝土中振搗，為保證澆筑密實，采用人工輕輕敲打模板表面的方式或振搗棒貼模板外表面輔助振搗。

柱置換混凝土澆筑完成后至少養(yǎng)護3 d再拆模，其間噴水養(yǎng)護，拆模后包塑料薄膜澆水養(yǎng)護，時間不少于14 d，指定專人澆水養(yǎng)護，每天澆水量應保持塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水，柱邊設置接水斗或擋水坎，防止施工用水流淌。

3.3.6 鋼支撐系統(tǒng)拆除

柱混凝土養(yǎng)護至設計強度，并送檢拆除支撐試塊達到100%，澆筑完成不小于7 d后可緩慢卸載、撤除鋼支撐系統(tǒng)。鋼支撐系統(tǒng)千斤頂卸載時上下兩層同步分次卸載至50%荷載，每次卸載50～100 kN（5～10 t），后兩層同步分次卸載至0荷載，拆除千斤頂鋼支撐系統(tǒng)，置換完成。

3.4 混凝土加大截面加固施工技術

3.4.1 鑿毛、界面處理

在老混凝土面澆筑新混凝土前，必須對混凝土接觸面進行鑿毛，保證新、老混凝土良好結(jié)合。老混凝土面鑿毛采用人工鑿毛的方法，先將被加固的混凝土構(gòu)件表面粉刷層鑿除，再將表面鑿毛刷凈，除去浮渣或塵土，鑿除面層只能用小錘子、小鋼釬輕鑿，以免破壞老混凝土結(jié)構(gòu)。

3.4.2 鋼筋工程

植筋膠采用進口喜利得品牌A級植筋膠，采用植筋專用機械鉆孔植筋，在植筋時不得損傷原結(jié)構(gòu)鋼筋，并保證相鄰結(jié)構(gòu)的安全，錨入深度應符合設計要求，施工質(zhì)量應滿足相關規(guī)范和規(guī)程要求。施工完成后應按設計和規(guī)范要求進行抗拔試驗。

工藝流程：定位→鉆孔→清孔→注膠→插筋→調(diào)整→保護→檢測。

截面加大柱、梁鋼筋焊接接頭部位搭接原則上錯開35d且不小于500 mm，若有條件，搭接位置應設置于構(gòu)件受力最小部位，可采用單面搭接焊或綁扎搭接連接。

3.4.3 模板工程

圓柱模板采用定制的木制建筑圓模板，木制建筑圓模板的安裝板用定型板拼裝，空缺部分加板補齊。安裝模板時，當柱層高超過3 m時，左右兩邊模板的上下對接處需錯位安裝，錯位安裝可以保證圓柱的整體性和垂直度。模板拼縫外采用泡沫劑填縫，防止漏漿。

固定模板采用鋼帶水平扎捆，可以保證鋼帶受力均勻，柱配備厚1.2 mm鋼帶，間距300 mm。圓柱模板拼裝如圖4所示。

圖4 圓柱模板拼裝

截面加大梁模板采用厚12 mm木模板作為面板與60 mm×80 mm方木組合裝配，外用方木作為橫楞（間距≤300 mm），梁側(cè)模采用不小于φ14 mm螺桿點焊于主筋上或植筋植于梁上作緊固，配雙螺母雙山形卡與鋼管固定，梁底部緊固采用鋼管固定，間距≤300 mm，模板拼縫外采用泡沫劑填縫，防止漏漿。

3.4.4 加固混凝土施工

特種混凝土攪拌地點應盡量靠近澆筑施工地點，距離不宜過長，每次攪拌量應視使用量多少而定，以保證在40 min內(nèi)或根據(jù)施工條件確定的規(guī)定時間內(nèi)將料用完。

澆筑采用柱、梁頂留設加寬喇叭口澆筑或板開洞方式人工澆筑。截面加大加固特種混凝土入模后用小工具輕輕敲擊模板表面，有利于特種混凝土澆筑密實。

澆筑時應派專人在加固構(gòu)件旁，查看模板和鋼管構(gòu)件是否有位移變形和嚴重漏漿現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題應立即停止?jié)仓?，并應在已澆筑的混凝土初凝前整改完成?/p>

混凝土澆筑完成后至少養(yǎng)護3 d再拆模，其間噴水養(yǎng)護，拆模后包塑料薄膜澆水養(yǎng)護，時間不少于14 d，指定專人澆水養(yǎng)護，每天澆水量應保持塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水。

4 結(jié)語

綜上所述，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)加固施工的過程中，加固施工技術在房屋建筑結(jié)構(gòu)中的應用較為復雜和煩瑣，施工企業(yè)應根據(jù)現(xiàn)場實際情況，優(yōu)化結(jié)構(gòu)加固圖紙，制定適宜的施工方案，理清關鍵施工工藝和施工技術難點，有序開展各項施工，對加固施工技術應不斷規(guī)范和提升，這對保證房屋建筑工程的整體施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全有著重要的意義，有利于促進房屋建筑施工的健康發(fā)展。