柱混凝土失去承載力加固置換處理技術(shù)的應(yīng)用

（重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401120）

柱混凝土失去承載力加固置換處理技術(shù)的應(yīng)用

向鵬，左相飛，周家明

（重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401120）

針對(duì)某綜合樓工程B區(qū)負(fù)2層11/Q軸柱混凝土失去承載力，采用加固置換處理技術(shù)進(jìn)行了處理，處理效果較好，滿足使用功能要求。該文對(duì)該項(xiàng)處理技術(shù)措施、材料選擇、施工工藝及方法等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

承載力；加固置換；使用功能；技術(shù)措施

1 工程概況

某綜合樓工程設(shè)計(jì)A區(qū)共20層（地下2層、地上18層）、B區(qū)共6層（地下2層、地上4層），結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)；該工程修建于2010年3月8日，于2014年11月7日竣工后陸續(xù)投入使用至今。

（1）結(jié)構(gòu)缺陷描述

2016年3月3日，使用單位發(fā)現(xiàn)B區(qū)負(fù)2層11/Q軸柱混凝土出現(xiàn)異常，柱子在梁下600mm至地面鋼筋混凝土爆裂、鋼筋壓屈，混凝土強(qiáng)度嚴(yán)重不能滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)檢測單位對(duì)該柱區(qū)域的梁、板變形進(jìn)行檢測，四根梁壓縮變形在10mm左右，處于臨界值附近，但四根梁和板沒有發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

該柱下基礎(chǔ)采用灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值均大于5.3MPa,基礎(chǔ)、地基梁、樁帽、地下室底板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，B區(qū)地下車庫柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50；柱支承兩層上部結(jié)構(gòu)梁、板、柱，柱斷面設(shè)計(jì)為500mm×500mm，梁斷面為300mm× 600mm，柱間距為6600～9000mm，層高為4.2m。

（3）結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀分析

經(jīng)過三方檢測單位對(duì)缺陷柱同批澆筑混凝土區(qū)及11-17/ J-V軸范圍柱采用全數(shù)回彈和抽樣取芯檢測，經(jīng)檢測全部合格；負(fù)2層11/Q軸柱混凝土取樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析，全截面均為輕浮物（經(jīng)分析判斷異常物為混凝土浮漿硬化物）、無碎石或砂等骨料，酥脆顏色呈黃白色，無強(qiáng)度，柱全截面分布，高約2.9m，根據(jù)上述分析該柱已不具備承受上部荷載的能力，須立即采取措施加固整改處理。

2 加固置換技術(shù)措施

2.1 置換前后內(nèi)力分析步驟

（1）計(jì)算分析置換前柱原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布情況。

（2）研究確定置換柱后結(jié)構(gòu)新的傳力路徑及計(jì)算簡圖，并計(jì)算分析其內(nèi)力變化。

（3）比較前后內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，對(duì)承載力不足或變形過大的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

（4）根據(jù)置換柱后的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)新的傳力結(jié)構(gòu)體系。

2.2 加固置換技術(shù)措施

（1）加固置換施工由具有特種施工資質(zhì)的專業(yè)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)公司完成。

（2）加固置換施工過程中若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件有開裂、腐蝕、銹蝕、老化以及與圖紙不一致的情況，施工單位應(yīng)進(jìn)行記錄檢查結(jié)構(gòu)損壞的程度，向設(shè)計(jì)人員報(bào)告。得到設(shè)計(jì)人員同意后方可繼續(xù)相關(guān)的工作。

（3）工程施工前操作工人和相關(guān)技術(shù)人員必須完全理解加固置換的原理，部分結(jié)構(gòu)拆除前需先行加固，確保加固構(gòu)件拆除時(shí)不影響樓層構(gòu)件受力性質(zhì)。

（4）拆除前應(yīng)對(duì)拆除區(qū)域上層結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐加固措施。

（5）施工時(shí)要注意加固材料對(duì)施工環(huán)境溫度和濕度的特殊要求；按產(chǎn)品說明要求對(duì)材料存儲(chǔ)和使用。

（6）加固置換柱截面尺寸由500×500調(diào)整為650×650。

3 加固置換材料選擇

3.1 臨時(shí)支撐材料

（1）臨時(shí)主支撐型鋼

采用HN300×150H型鋼或D153×8無縫鋼管，強(qiáng)度等級(jí)為Q235B，支撐型鋼不允許任何形式拼接。

（2）臨時(shí)主支撐斜撐

采用角鋼L5×50或10×100mm鋼帶，強(qiáng)度等級(jí)為Q235B。

（3）鋼墊板

采用10mm鋼板，強(qiáng)度等級(jí)為Q345B。

（4）臨時(shí)加強(qiáng)支撐鋼管

采用Φ48的腳手架鋼管對(duì)上一層結(jié)構(gòu)和加固層梁、板進(jìn)行支撐臨時(shí)加固，下部用鋼板底座，上不采用頂托進(jìn)行。

3.2 加固置換結(jié)構(gòu)材料

（1）焊條

采用手工焊時(shí)，采用E50XX焊條。采用埋弧自動(dòng)焊時(shí)，選用的焊絲焊劑應(yīng)與主體金屬的強(qiáng)度相匹配；焊絲應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《焊接用鋼絲》GB1300-77的規(guī)定，具體可由施工單位根據(jù)具體焊機(jī)選用。

（2）混凝土

混凝土采用C55無收縮膨脹混凝土。

（3）其它材料（含鋼筋等）相關(guān)指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。

4 施工工藝及方法

4.1 工藝流程

現(xiàn)場準(zhǔn)備→10-12/P-R軸范圍封閉施工（該范圍負(fù)一層、一層暫停使用）→腳手架支撐卸載→負(fù)二層11/Q軸柱混凝土異常物全面剔除、清理干凈→植筋、布置主筋及箍筋→模板搭設(shè)→澆筑C55無收縮膨脹混凝土→拆模、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)→驗(yàn)收→恢復(fù)并投入使用。

4.2 臨時(shí)支撐體系施工

（1）支撐計(jì)算

根據(jù)托梁換柱時(shí)荷載的傳遞和變換，計(jì)算擬置換層柱和上部各層的豎向承載力，再計(jì)算所需支撐的數(shù)量和支撐方式。

頂撐荷載經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用4個(gè)50t級(jí)千斤頂支撐。

（2）支撐安裝

同步千斤頂頂撐卸載時(shí)，按荷載進(jìn)行控制，當(dāng)荷載或位移其中一項(xiàng)達(dá)到控制值時(shí)終止千斤頂加載，加載過程中一邊加載一邊用腳手架支撐（柱沖切錐體內(nèi)加強(qiáng)腳手架支撐或鋼管支撐）。其中，千斤頂頂撐位置為11/Q軸柱四周4根框架梁梁端柱沖切錐體內(nèi)，腳手架支撐在11/Q軸柱沖切錐體內(nèi)搭設(shè)滿堂支撐架，雙向跨距為450mm，步距為1500mm，具體情況如下（參考圖1）：

圖1 支撐示意圖

①臨時(shí)支撐安裝位置盡量靠近擬拆除框架柱，又可以提供重新澆筑混凝土的施工空間為原則，以擬拆除框架柱邊緣距0.5m作為臨時(shí)鋼支撐安裝的位置。

②臨時(shí)支撐的安裝順序?yàn)橛上碌缴?，即先制作安裝底層鋼支撐，安裝底座鋼墊板之前對(duì)結(jié)構(gòu)底板進(jìn)行找平，防止鋼墊板受力不均勻造成的混凝土結(jié)構(gòu)底板局部受壓過大。

③根據(jù)結(jié)構(gòu)負(fù)2層層高設(shè)置底層鋼支撐的長度，框架梁下部安裝厚度不小于10mm，受力面積不小于0.5m2的Q345B級(jí)鋼墊板，并與鋼支撐之間留有空隙，空隙處用塞子塞緊，使鋼支撐與框架梁緊密接觸，待加載后方可取下塞子，合理起到傳遞上部豎向荷載的作用。

（3）預(yù)加力實(shí)施

所用鋼支撐預(yù)加力均采用50t手動(dòng)千斤頂加載，4個(gè)鋼支撐應(yīng)分級(jí)同時(shí)加載，全部加載完成后對(duì)所有受力構(gòu)件進(jìn)行檢查，無異常情況才能進(jìn)行框架柱拆除工作。

4.3 原有異?；炷敛鸪?/p>

（1）拆除原有框架柱之前，負(fù)1層以上樓面在拆除區(qū)域嚴(yán)禁施加外部荷載，包括人員逗留，并明確施工作業(yè)人員的安裝撤離路線和安全防護(hù)措施。

（2）在距離拆除柱邊500mm處框架梁下方設(shè)置百分表和水準(zhǔn)儀觀察框架柱拆除過程中結(jié)構(gòu)變形、反彈和下擾情況，施工過程中由專人負(fù)責(zé)觀察和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，時(shí)刻掌握相關(guān)數(shù)據(jù)變化情況。

（3）剔除異?；炷翉木嗫蚣芰旱?00～700mm處，用鏨子和手錘（嚴(yán)禁采用機(jī)械切割）將其異?；炷凌彅啵購纳隙妈徣ギ惓；炷粒旬惓；炷撂蕹琳；炷羺^(qū)，清理干凈，然后將原有柱主筋除銹保留，箍筋拆掉。

4.4 鋼筋加固置換施工

（1）加固置換柱筋設(shè)計(jì)圖(圖2）。

圖2 柱筋置換圖

（2）檢查原框架柱主筋的損傷情況，安排鋼筋工調(diào)直原有主筋。

（3）新增柱主筋采用在樁基上植筋，植筋深度500mm，上部伸到梁、板底，再從上往下綁扎柱箍筋，鋼筋綁扎完成后驗(yàn)收。

（4）新增受力鋼筋、箍筋及其連接件與原構(gòu)件的連接應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的相關(guān)規(guī)定。

4.5 模板施工

（1）鋼筋綁扎完成，用水將置換區(qū)新舊混凝土結(jié)合處沖洗干凈，再用麻袋布套水管充分濕潤不少于8h后，方可進(jìn)行模板施工。

（2）模板材料采用12mm膠合板，背枋采用40mm×80mm木枋，用普通鋼管夾抱，與支撐梁板鋼管拉結(jié)形成整體，間距下部為400mm，上部為600mm。

（3）由于加固截面小，混凝土澆筑不便，在柱中部一側(cè)便于操作的部位留設(shè)缺口，安裝斜槽漏斗，用于澆筑、振搗、檢查柱下部混凝土，待初凝后將柱側(cè)多余部分混凝土打磨掉；柱上部混凝土澆筑采用在負(fù)1層樓板開150mm×200mm孔洞，用于澆筑、振搗、檢查柱上部混凝土。

（4）模板支架的搭設(shè)不應(yīng)影響原結(jié)構(gòu)的安全，且便于施工操作、拆卸。

（5）模板與原構(gòu)件的搭接周邊應(yīng)封閉密實(shí)，防止混凝土漿外漏。

4.6 混凝土施工

（1）新舊混凝土包裹區(qū)，打掉棱角，清除混凝土表面的油污、浮漿，用鏨子或砂輪打設(shè)溝槽，溝槽方向垂直于構(gòu)件受力方向，深度約為4～6mm，間距不應(yīng)大于150mm，并將灰塵清理干凈。

（2）澆筑混凝土前，新舊混凝土界面采用高壓水沖洗干凈并保持混凝土澆筑前濕潤。

（3）混凝土應(yīng)采用C55無收縮膨脹商品混凝土。

（4）由于混凝土用量較少不足2m2，在監(jiān)理工程師見證下，現(xiàn)場按規(guī)范要求留置標(biāo)準(zhǔn)和同條件養(yǎng)護(hù)試件。

（5）澆筑完畢后采用塑料布將全部表面覆蓋嚴(yán)密，并保持塑料布內(nèi)表面有凝結(jié)水。

4.7 模板、支撐拆除

（1）為保證結(jié)構(gòu)安全，在新澆柱身混凝土達(dá)設(shè)計(jì)值的100%后方可拆除臨時(shí)支撐和柱模板。

（2）拆除臨時(shí)支撐應(yīng)對(duì)4個(gè)鋼支撐同時(shí)進(jìn)行卸載，卸載宜分級(jí)進(jìn)行并觀察結(jié)構(gòu)變形情況，無異常情況方能完全卸除臨時(shí)支撐。

4.8 驗(yàn)收

加固置換混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，施工單位進(jìn)行自檢合格，相關(guān)的技術(shù)資料收集整理完成后，通知相關(guān)單位進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方才恢復(fù)使用。

5 結(jié)語

經(jīng)過上述對(duì)該柱失去承載力進(jìn)行加固置換處理后，對(duì)該區(qū)域使用期間進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形觀測，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無變形，滿足使用功能，達(dá)到預(yù)期處理效果。

[1]四川省建筑科學(xué)研究院.GB50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]重慶市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站，重慶市建筑科學(xué)研究院.DBJ50-049-2006重慶市混凝土結(jié)構(gòu)加固施工及驗(yàn)收規(guī)程[S].重慶市建設(shè)委員會(huì)，2006.

[3]中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所.06SG311-1混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造[S].中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2007.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Application of Reinforcement and Replacement for Column Concrete Losing Bearing Capacity

The column concrete of 11/Q,underground second floor in district B of a complex project loses bearing capacity and it's treated with reinforcement and replacement technology,with good results and functional requirements satisfied.This paper introduces in detail the technical measures, materials selection and construction technologies and methods.

bearing capacity;reinforcement and replacement;utilization function;technical measures

TU744

A

1671-9107（2016）12-0029-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2016.12.029

2016-10-02

向鵬（1963-），男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，主要從事建筑技術(shù)管理工作。

左相飛（1985-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事建筑技術(shù)管理工作。

周家明（1965-），男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，主要從事建筑技術(shù)管理工作。