王輝 王靜 孫錫強(qiáng) 許寶輝

1.中建八局第二建設(shè)有限公司 安徽 阜陽 236032 2.合肥城市學(xué)院 安徽 合肥 230000

在當(dāng)下房地產(chǎn)行業(yè)中，由于各方綜合原因?qū)е马?xiàng)目爛尾的工程比比皆是，造成資源浪費(fèi)、破壞城市形象的諸多影響，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和市場(chǎng)的需求變化，這些爛尾樓成為資源盤活的青睞對(duì)象。創(chuàng)新性、經(jīng)濟(jì)性、協(xié)調(diào)性、生態(tài)性成為爛尾樓整體改造的重要原則，而由于建筑結(jié)構(gòu)本身存在的不同特性，對(duì)建筑進(jìn)行改造加固是目前選用較多的方式[1-2]。

加固技術(shù)也逐漸多樣化、成熟化，但也存在著個(gè)體建筑爛尾背景的差異性，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固前，需要掌握現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的整體情況，詳細(xì)分析出現(xiàn)的問題和需要解決的重難點(diǎn)，同時(shí)考慮現(xiàn)有的施工技術(shù)、施工工藝、成本等因素，融合較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力做到適時(shí)調(diào)整，形成量身定制的個(gè)性加固方案。本文依托阜陽合肥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)園一期項(xiàng)目改造更新的工程案例，分析在改造過程中的加固技術(shù)，個(gè)性加固方案的制定和具體加固過程，為以后相關(guān)工程提供施工經(jīng)驗(yàn)[3]。

1 工程概況

阜陽合肥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)園一期項(xiàng)目，園內(nèi)原有爛尾7棟，均為框架結(jié)構(gòu)，建筑主體結(jié)構(gòu)已施工至頂樓面，屋面樓梯間和圍護(hù)結(jié)構(gòu)均未施工，工程停工時(shí)間較長。

該項(xiàng)目委托相關(guān)公司對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)形式、框架柱、梁等構(gòu)件現(xiàn)狀進(jìn)行了全面檢查，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及滲水情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)使用環(huán)境、使用用途、結(jié)構(gòu)荷載、結(jié)構(gòu)改造等情況進(jìn)行了檢查。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，廠區(qū)內(nèi)所有建筑大范圍現(xiàn)澆板出現(xiàn)明顯裂縫，裂縫多為不規(guī)則分布或沿預(yù)埋線管方向呈直線分布，且裂縫局部上下貫通，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象；后澆帶區(qū)域和屋頂部分構(gòu)件鋼筋外漏、銹蝕；部分現(xiàn)澆構(gòu)件鋼筋間距不滿足設(shè)計(jì)要求及驗(yàn)收規(guī)范要求；梁也普遍存在裂縫且較為嚴(yán)重。

根據(jù)建設(shè)單位要求，需要對(duì)園區(qū)內(nèi)原有基本功能不改變的基礎(chǔ)上，對(duì)存在的損傷及缺陷進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，確保后期耐久性和正常使用。

2 加固技術(shù)主要方法

2.1 外粘鋼技術(shù)

外粘鋼技術(shù)是混凝土構(gòu)件加固廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，較多的應(yīng)用于混凝土柱、梁的加固。柱梁四邊包以型鋼，并在縫隙內(nèi)灌注高強(qiáng)水泥砂漿或者環(huán)氧樹脂漿料，利用焊接的橫向綴板形成整體，使得外粘鋼與原有結(jié)構(gòu)形成受力共同體，提高構(gòu)件自身的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性。外粘鋼時(shí)現(xiàn)場(chǎng)工作量小、設(shè)備需求不高，因其加固后整體穩(wěn)定性好、不易脫落、工藝簡單、承載能力提高大等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用，但仍然會(huì)存在受溫度及環(huán)境影響較大的缺點(diǎn)，因此要注意外粘鋼本身的防銹、防腐、防火處理[4]。

2.2 增大截面尺寸技術(shù)

采用同種材料增大截面尺寸，在混凝土梁、柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件加固中應(yīng)用最多，是一種非常成熟的加固技術(shù)。施工中根據(jù)整體結(jié)構(gòu)荷載分析，構(gòu)件可以采用一面、兩面、三面或四面增大尺寸的方式，在原有結(jié)構(gòu)上鑿除部分混凝土，增設(shè)受力筋及連接鋼筋，在原有構(gòu)件上實(shí)施加固作業(yè)，加大后的構(gòu)件成形質(zhì)量好、可靠性強(qiáng)。但施工時(shí)需要特別注意原有構(gòu)件表面混凝土鑿毛手法、新增鋼筋與原有鋼筋的可靠連接、新舊混凝土之間的粘結(jié)等，避免由于施工本身與地震作用等造成的破壞。因其技術(shù)成熟、工藝簡單、承載能力提高強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固中，但本身現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大。

2.3 粘貼纖維復(fù)合材料技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，粘貼碳纖維材料進(jìn)行加固的應(yīng)用率逐漸在增加，特別是針對(duì)有裂縫的構(gòu)件進(jìn)行加固。粘貼碳纖維布的技術(shù)一般在房屋建筑加固中應(yīng)用居多，主要粘貼于梁、板、柱等構(gòu)件的四面，成單向或雙向布置，通過其較強(qiáng)的抗拉承載力提高整體抗彎剛度，減少構(gòu)件裂縫繼續(xù)擴(kuò)展。一般可直接粘貼，或在裂縫修補(bǔ)之后粘貼。當(dāng)用于提高構(gòu)件的抗剪能力時(shí)，一般采用U形箍或封閉箍的方式。在施工時(shí)特別要注意構(gòu)件上荷載要提前卸除以便充分發(fā)揮纖維布的受力能力。粘貼碳纖維復(fù)合材料時(shí)空間占用少、自重較輕、對(duì)設(shè)備無特殊需求，抗裂能力、抗震能力提升較多，因此在現(xiàn)代綠色建筑施工中應(yīng)用越來越廣泛[5-6]。

2.4 外加預(yù)應(yīng)力技術(shù)

外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)常在原結(jié)構(gòu)添加型鋼支撐或預(yù)應(yīng)力拉桿，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)應(yīng)力，形成類似后張法的構(gòu)件，使之改變彎矩等內(nèi)力分布，從而與原結(jié)構(gòu)很好的配合共同工作，提高承載力的同時(shí)減少撓度變形和裂縫開展。通常用于加固混凝土柱，較多的應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)、高應(yīng)力條件下的大型性結(jié)構(gòu)，施工重點(diǎn)為鋼筋拉桿與支柱的錨固與張緊。目前應(yīng)用也在逐漸增加，但其成本較高且后期處理與維護(hù)困難。

3 加固改造措施

針對(duì)園區(qū)內(nèi)每一棟樓，依據(jù)檢測(cè)公司出具的鑒定報(bào)告，一并提交設(shè)計(jì)院研究，提出較為經(jīng)濟(jì)合理的加固改造方案，主要應(yīng)用加固技術(shù)為外粘鋼、碳纖維布粘貼以及加大截面尺寸。重點(diǎn)研究三個(gè)問題：1.板面裂縫問題；2.樓面荷載增大問題；3.樓層增加問題。

3.1 板面裂縫

園區(qū)內(nèi)所有建筑大范圍現(xiàn)澆板出現(xiàn)明顯裂縫，多為不規(guī)則分布或沿預(yù)埋線管方向呈直線分布，且裂縫局部上下貫通，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。針對(duì)整個(gè)園區(qū)樓棟這一共性問題，裂縫修復(fù)采用效果穩(wěn)定可靠的壓力化學(xué)灌漿，均按照要求清理過后，進(jìn)行封縫、灌漿及封閉，使樓板的整體性得到恢復(fù)，同時(shí)增加構(gòu)件的耐久性。其中板面裂縫密集處施工時(shí)對(duì)該塊板進(jìn)行了整體回頂卸載，能夠避免施工荷載加深板面裂縫。

完成裂縫灌漿、封閉后，為提高樓板的承載能力，經(jīng)過方案經(jīng)濟(jì)性及可操作性對(duì)比之后，板底采用碳纖維布進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)粘貼加固。從強(qiáng)度上來比，碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的10倍以上，從抗震性、耐久性等性能上來比，粘貼碳纖維布也有著較高的性價(jià)比。本工程中的碳纖維布型號(hào)為CF-1-300，高強(qiáng)Ⅰ級(jí)，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1600/2300。加固時(shí)，每間隔400mm粘貼一道寬200mm的碳纖維布，形成雙向碳纖維網(wǎng)格。粘貼之后樓板抗裂能力得到進(jìn)一步恢復(fù)，抗彎強(qiáng)度及剛度大大提高，滿足改造后對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的要求。

3.2 樓面荷載增大

廠房A原設(shè)計(jì)為地上三層框架結(jié)構(gòu)，原用途為辦公（活荷載為），應(yīng)建設(shè)單位要求進(jìn)行功能及裝飾改造，改造后作為丙類廠房，具體要求2層樓面活荷載提升至，3層樓面活荷載提升至。從梁、板、柱及基礎(chǔ)四個(gè)方面研究具體加固方案。

3.2.1 梁加固方案

由于樓面荷載增大，經(jīng)對(duì)比之后確定梁兩側(cè)采用U型碳纖維箍進(jìn)行抗剪補(bǔ)強(qiáng)。多采用梁底粘貼200mm寬碳纖維布2層，橫向粘貼1層寬200mm碳纖維布U型箍，分加密區(qū)與非加密區(qū)，1層100mm寬壓條沿梁跨通長粘貼。結(jié)構(gòu)整體抗彎強(qiáng)度與剛度大大提升，滿足預(yù)定樓面荷載增大要求。施工時(shí)工人只需現(xiàn)場(chǎng)既有腳手架做支撐即可，不需要特別的固定設(shè)備，施工工藝簡單，不占用施工空間，施工速度相對(duì)較快。

3.2.2 板加固方案

該棟建筑的樓面活荷載較原來增加較大，同時(shí)考慮到工程停工時(shí)間較長，大范圍現(xiàn)澆板出現(xiàn)明顯裂縫且局部裂縫有上下貫穿，樓板采用個(gè)性加固方案，即板面現(xiàn)澆疊合板+板底粘貼碳纖維布的加固方案（如圖1）。

圖1 板面現(xiàn)澆疊合板及板底粘貼碳纖維布

二層與三層樓板面，在采用壓力化學(xué)灌漿進(jìn)行裂縫修補(bǔ)之后，除原洞口封堵區(qū)域外，均于原板面上部現(xiàn)澆50mm疊合層，并沿板短邊附加鋼筋C8@180、長邊附加C10@200通長鋼筋，疊合層做法代替建筑面層，表面做保護(hù)處理，板底均粘貼2T-200@300規(guī)格的碳纖維布進(jìn)行加固。屋頂層板面與板底均只粘貼2T-200@300規(guī)格的碳纖維布進(jìn)行加固。通過采取疊合板+碳纖維粘貼，形成半裝配式施工方式，既合理的利用現(xiàn)有樓板減少支模，符合節(jié)能減碳的綠色建筑理念，同時(shí)也有效的增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震性能，整體加固效果較好。

3.2.3 柱加固方案

柱子的加固方案采用增大截面尺寸、外包鋼這兩種較成熟的方式。增大截面尺寸施工時(shí)，將柱表面裝飾面層、風(fēng)化酥脆層、碳化銹裂層及嚴(yán)重油污層進(jìn)行鑿除，在完全露出堅(jiān)實(shí)基層的基礎(chǔ)上進(jìn)行鑿毛處理，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行放線定位，沖擊鉆成植筋孔完成植筋。

邊柱一般采用外粘鋼加固，四角采用4L90×4角鋼，角鋼下端伸至基礎(chǔ)頂面，并采用“鋼筋混凝土圍套+植筋”方法錨固于基礎(chǔ)上，上端伸至加固層的上層樓板板面并以加強(qiáng)箍板封焊，橫向截面添加鋼板形成加強(qiáng)箍，柱下與柱上靠近節(jié)點(diǎn)區(qū)域有綴板加密區(qū)。整體濕作業(yè)工程量不大，工藝相對(duì)簡單，設(shè)備需求無特殊要求，抗彎、偏心承載能力大大提高，包鋼表面經(jīng)過防腐、防銹與防火處理，加固效果好。

3.2.4 基礎(chǔ)加固方案

基礎(chǔ)的加固采用增大基底面積的方式，在開挖時(shí)應(yīng)采取保證主體結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的安全措施，不得擾動(dòng)原基礎(chǔ)土層。加固時(shí)應(yīng)采取局部截水措施保證基礎(chǔ)的正常施工，同時(shí)采取防止地下水位變化對(duì)既有建筑基礎(chǔ)產(chǎn)生附加沉降，及對(duì)臨近建筑產(chǎn)生不利影響的措施，在整個(gè)施工期間及使用期間進(jìn)行沉降觀測(cè)，直至沉降達(dá)到穩(wěn)定。原基礎(chǔ)表面鑿毛，新增部分下設(shè)100mm素混凝土墊層，基礎(chǔ)部分采用H40高強(qiáng)度無收縮灌漿料澆筑，新舊基礎(chǔ)混凝土采用梅花型布置抗剪拉結(jié)筋，基礎(chǔ)底部新增部分受力筋伸入基礎(chǔ)與原基礎(chǔ)主筋焊接，有效的增加了新舊混凝土之間的連接。

3.3 增加建筑層數(shù)

園區(qū)內(nèi)原二層廠房改造目標(biāo)為樓面荷載不變，但建筑層數(shù)由現(xiàn)有二層增加至三層。由于建筑整體荷載增大，各部分承重構(gòu)件均需要進(jìn)行加固，加固技術(shù)采用較為成熟的增大截面尺寸技術(shù)。

根據(jù)荷載重新計(jì)算分析，現(xiàn)有柱的承載能力基本能滿足要求，只在一、二層柱頂四面加大截面尺寸。采用對(duì)穿環(huán)形鋼筋將節(jié)點(diǎn)處的梁連接，技術(shù)要點(diǎn)為在不鑿除梁原有混凝土面層前提下，如何高效的進(jìn)行對(duì)穿點(diǎn)的定位；再采用大U型筋與環(huán)形筋焊接，將柱與梁形成牢固的整體。

根據(jù)建筑增加一層結(jié)構(gòu)，重新進(jìn)行荷載內(nèi)力計(jì)算分析，考慮抗震作用，內(nèi)力組合之后依據(jù)最不利情況重新配筋，具體增加時(shí)根據(jù)理論計(jì)算與原結(jié)構(gòu)已配筋情況，梁的加固分情況采取一面、三面增大尺寸（如圖2）。其中，次梁較多采用一面增加梁高，梁底部增設(shè)加固縱筋；部分主梁一面梁增大梁高時(shí)，梁底除增設(shè)加固縱筋與原結(jié)構(gòu)箍筋焊接外，還采用L形拉結(jié)鋼筋交錯(cuò)布置；三面尺寸增大時(shí)，在原有一面加固技術(shù)的基礎(chǔ)上新增U型箍。相對(duì)來說整體成本相對(duì)較低，承載能力增加靠譜，但支模、濕作業(yè)工程量較大。

圖2 梁一面及三面增大截面尺寸

4 結(jié)語

整體來說，房屋改造加固是針對(duì)爛尾樓資源盤活的趨勢(shì)，加固技術(shù)目前相對(duì)較為成熟，但加固方案存在較大個(gè)性差異，要以既有建筑實(shí)際狀況為依托，在減少對(duì)原結(jié)構(gòu)破壞的前提下，提出較為高效的加固方案。將工程經(jīng)驗(yàn)與判斷力應(yīng)用到加固方案決策中，貼合整個(gè)建筑行業(yè)新形式下的新要求，更多的應(yīng)用新材料、新技術(shù)、智能科技等，提出綠色可持續(xù)、低碳經(jīng)濟(jì)的加固方案。因此以具體工程改造案例為依托，積極探索改造加固的研究有著非常重要的社會(huì)意義和工程價(jià)值。