既有舊樓改造承載力檢測(cè)及加固評(píng)定技術(shù)研究

程沙沙

（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧）

引言

城市的建設(shè)日新月異，帶來(lái)建基項(xiàng)目不斷發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)許多城市存在資金不足等問(wèn)題，需對(duì)資金進(jìn)行合理的優(yōu)化使用，同時(shí)為減少既有舊樓廢棄對(duì)環(huán)境的不利影響，基于舊樓改擴(kuò)建技術(shù)成為目前關(guān)注的方向。

舊樓改擴(kuò)建技術(shù)需先對(duì)舊樓的情況進(jìn)行摸查[1]，并根據(jù)摸查結(jié)果對(duì)舊樓進(jìn)行安全性鑒定[2]，再進(jìn)行加固保護(hù)措施，最后采取針對(duì)性的措施進(jìn)行改擴(kuò)建施工。國(guó)內(nèi)外大量的學(xué)者從事該項(xiàng)研究，如：Martina omodíková 等[3]研究世界各地老橋，根據(jù)年代和退化程度，進(jìn)行承載能力分析及研究，及后期的承載能力降低趨勢(shì)預(yù)估詳細(xì)可靠性和壽命，并提出加固需求；陳章[4]就抗震加固施工中化學(xué)植筋技術(shù)，混凝土濕噴法對(duì)磚墻加固施工技術(shù)，混凝土柱構(gòu)件粘鋼加固技術(shù)在該工程中的應(yīng)用作了分析與研究；魏嬿[5]考慮荷載和抗力的時(shí)變性及基本變量的隨機(jī)性，建立結(jié)構(gòu)可靠度分析的荷載效應(yīng)模型和抗力效應(yīng)模型，包括考慮評(píng)估基準(zhǔn)期和活載影響修正系數(shù)建立車輛荷載效應(yīng)模型；姚瑞[6]針對(duì)既有房屋勘探不準(zhǔn)確，地基承載力及結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)估計(jì)不足，施工中質(zhì)量不過(guò)關(guān)，地下水使用過(guò)度，自然災(zāi)害等,導(dǎo)致建筑物整體沉降或沉降不均或產(chǎn)生結(jié)構(gòu)構(gòu)件破損問(wèn)題提出了加固及保護(hù)措施。

1 工程概況

南方某市針對(duì)醫(yī)院舊樓進(jìn)行改擴(kuò)建，該房屋主樓為三層、副樓為二層磚混結(jié)構(gòu)建筑，建筑高度為10.6 m，建筑總面積為2 359.4 m2，約建上世紀(jì)80 年代，無(wú)設(shè)計(jì)圖紙。

舊樓采用預(yù)制板樓屋面，且無(wú)圈梁及構(gòu)造柱，有地梁，片石條形基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)圖可詳見(jiàn)圖1。

圖1 舊樓現(xiàn)狀

舊樓改擴(kuò)建是一種基于原有既有建筑物基礎(chǔ)之上，進(jìn)行既有建筑物的加固，同時(shí)在原有的建筑物周邊進(jìn)行改擴(kuò)建，擴(kuò)建過(guò)程會(huì)破壞原有結(jié)構(gòu)，故需進(jìn)行原有建筑物加固，加固前需對(duì)原有建筑物進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。

2 既有建筑物強(qiáng)度檢測(cè)

2.1 地基基礎(chǔ)檢查及承載力檢測(cè)

地基基礎(chǔ)的檢測(cè)主要針對(duì)地面開(kāi)裂、傾斜和變形進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析其構(gòu)件的承載能力。

檢測(cè)方法常采用“輕型圓錐動(dòng)力觸探法”對(duì)該基礎(chǔ)底面標(biāo)高進(jìn)行地基承載力檢測(cè)，輕型圓錐動(dòng)力觸探是利用一定的錘擊能量(錘重10 kg)，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)貫入錘擊數(shù)推定地基土的承載力。針對(duì)該樓梯承載力檢測(cè)，該工程對(duì)基礎(chǔ)開(kāi)挖3 處進(jìn)行檢測(cè)，基礎(chǔ)主要為片石基礎(chǔ)，埋深為900 mm，主要是開(kāi)挖出可檢測(cè)的基礎(chǔ)部位，開(kāi)挖現(xiàn)狀見(jiàn)圖2。

圖2 樓梯裂縫現(xiàn)狀

2.2 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件裂縫和質(zhì)量缺陷檢測(cè)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量檢測(cè)主要針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)和混凝土構(gòu)件的質(zhì)量缺陷檢查。該檢測(cè)需根據(jù)樓梯的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)樓面，板，墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)變形等情況進(jìn)行裂縫開(kāi)展情況的樓梯的整體情況檢測(cè)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巡查及整體檢測(cè)可知，各層預(yù)制板間開(kāi)裂比較普通，存在一定的整體風(fēng)險(xiǎn)，但對(duì)該房屋砌體結(jié)構(gòu)檢查時(shí)，未發(fā)現(xiàn)墻體存在明顯的開(kāi)裂變形現(xiàn)象。綜合所知，各構(gòu)造間存在一定的變形位移，但其變形可控，無(wú)不可修復(fù)加固的變形事故。

2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件鑒定檢測(cè)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要為砌體砌筑砂漿、燒結(jié)磚、混凝土及其構(gòu)件截面、混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際構(gòu)件配筋情況檢測(cè)，針對(duì)不同的構(gòu)件所采取的方法不盡相同，具體如下：

談判開(kāi)始后，俄國(guó)堅(jiān)持以中國(guó)常駐卡倫為界，想占領(lǐng)卡倫之外之地。明誼雖據(jù)理駁斥，未予同意。同治二年(1863)3月下旬起，俄國(guó)西西伯利亞總督出動(dòng)俄兵，向中國(guó)西部境內(nèi)縱深地帶推進(jìn)，直指塔爾巴哈臺(tái)、科布多、齋桑淖爾和伊犁等戰(zhàn)略要地。

（1）砌體砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

砌體砌筑砂漿檢測(cè)采用“貫入法”對(duì)該工程砌筑砂漿進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，抽取6 個(gè)構(gòu)件，根據(jù)《貫入法檢測(cè)砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 136-2017）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行砌筑砂漿強(qiáng)度檢測(cè)。

（2）混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)采用“回彈法”對(duì)該工程混凝土構(gòu)件抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，抽取5 個(gè)構(gòu)件，根據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23-2011）進(jìn)行混回抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。

（3）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋情況檢查

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋檢測(cè)采用一體式鋼筋掃描儀對(duì)該工程可檢測(cè)區(qū)域的梁構(gòu)件各隨機(jī)抽取5 個(gè)構(gòu)件進(jìn)行了主要受力鋼筋數(shù)量及箍筋間距檢測(cè)。

2.4 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)向位移（垂直度）檢測(cè)

垂直度檢測(cè)采用經(jīng)緯儀結(jié)合鋼卷尺對(duì)該工程可測(cè)的3 個(gè)大角共6 個(gè)方向側(cè)向位移（垂直度偏差）進(jìn)行測(cè)量，主樓測(cè)量高度為10.2 m，實(shí)測(cè)偏差值為14 mm、18 mm、22 mm、16 mm、12 mm、16 mm。

3 檢測(cè)強(qiáng)度及可靠度分析

3.1 結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)與評(píng)定方法

各構(gòu)件承載力一般可表達(dá)為：

式中的構(gòu)造均值系數(shù)χR根據(jù)各構(gòu)件安全性系數(shù)確定，構(gòu)件承載力Rk是根據(jù)計(jì)算模式不定性系數(shù)ηR、材料強(qiáng)度f(wàn)i、幾何參數(shù)ai三者的標(biāo)準(zhǔn)值ηRk、fik、aik按規(guī)范規(guī)定的承載力計(jì)算公式確定，如式（2）所示：

式中，具體參數(shù)詳見(jiàn)式（4）- 式（5）所示：

χ 取值按式（6）- 式（8）所示：

即承載力的標(biāo)準(zhǔn)值按95%的保證率確定，具體為式（9）：

3.2 安全結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)及處理要求

結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全結(jié)構(gòu)鑒定分為單構(gòu)件、子單元和單元進(jìn)行鑒定，單元由子單元組成，同時(shí)子單元由各構(gòu)件組成，當(dāng)構(gòu)件滿足總體結(jié)構(gòu)承載能力時(shí)安全等級(jí)為a，為最佳狀態(tài)，根據(jù)承載能力的衰弱，等級(jí)不段降低，具體見(jiàn)表1。

表1 安全性鑒定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及處理要求

3.3 各構(gòu)件安全檢測(cè)評(píng)定

構(gòu)件檢測(cè)結(jié)果選用多樣本，并通過(guò)多樣本獲取的承載力值進(jìn)行均值與方差計(jì)算，通過(guò)正態(tài)函數(shù)的分布，求取滿足95%的概率的事件下，其承載力臨界值可定義為承載力標(biāo)準(zhǔn)值，并與改擴(kuò)建強(qiáng)度所需荷載永久值進(jìn)行比較，具體見(jiàn)表2。

表2 各構(gòu)件承載力的標(biāo)準(zhǔn)值按95%的保證率

根據(jù)表2 的結(jié)果可知，不同的部位其安全性鑒定不一樣，具體如下：

（1）地基基礎(chǔ)安全性鑒定評(píng)級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)房屋存在因基礎(chǔ)不均勻沉降引起的開(kāi)裂變形現(xiàn)象，房屋整體無(wú)傾斜。參照表1 地基基礎(chǔ)安全性鑒定評(píng)級(jí)的相關(guān)規(guī)定，該房屋地基基礎(chǔ)安全性鑒定評(píng)級(jí)為bu級(jí)。

（2）上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)：根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有外觀質(zhì)量，經(jīng)檢測(cè)該房屋主體結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變形、傾斜現(xiàn)象，但該房屋多處砌體抗力與荷載效應(yīng)之比小于0.90。根據(jù)表1 該建筑上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)為du級(jí)。

（3）鑒定單元安全性鑒定評(píng)級(jí)：綜合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果并參照表1 對(duì)鑒定單元安全性鑒定評(píng)級(jí)的相關(guān)規(guī)定，該建筑安全性等級(jí)評(píng)為du級(jí)。

4 加固方法

既有建筑物檢測(cè)主要是針對(duì)建筑物的各構(gòu)件進(jìn)行承載力強(qiáng)度及可靠度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)各構(gòu)件的監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)的主體進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定施工方法，并采取相應(yīng)的措施對(duì)既有構(gòu)件進(jìn)行加固。

4.1 植筋工程

植筋即以專用的結(jié)構(gòu)膠粘劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿錨固于基材混凝土中。在混凝土上鉆一定直徑和深度的孔，采用膠粘劑使新增的擬用鋼筋或螺桿與混凝土粘結(jié)牢固，并使新增鋼筋或螺桿能發(fā)揮設(shè)計(jì)所期望的性能。作用在植筋上的拉力通過(guò)膠粘劑向混凝土中傳遞。植筋工藝簡(jiǎn)單，錨固快捷，安全可靠，因而廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固、補(bǔ)強(qiáng)、新老結(jié)構(gòu)連接、補(bǔ)埋鋼筋、后埋鋼構(gòu)件的方面。

4.2 鋼筋網(wǎng)砂漿面層（混凝土面層）加固墻體工程

4.2.1 基層處理

保證加固層與原墻面可靠粘結(jié)，對(duì)原墻有損壞或酥堿較嚴(yán)重的部位，應(yīng)先進(jìn)行局部拆砌，修補(bǔ)。對(duì)墻面原有強(qiáng)度較低、粘結(jié)不牢的粉飾層、光滑的面磚或石料飾面層等必須鏟除，并用鋼絲刷和壓力水刷洗干凈，對(duì)粘結(jié)良好無(wú)空膨的原有水泥砂漿粉飾層可不鏟除，但應(yīng)鑿毛，并將表面油污等用高壓水刷洗干凈。以確保面層與基層可靠粘結(jié)。

4.2.2 鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)時(shí)，豎向鋼筋應(yīng)靠近原墻面，鋼筋網(wǎng)片與墻面空隙不小于5 mm，采用短鋼筋或砼墊塊架起鋼筋網(wǎng)片保證距離。鋼筋網(wǎng)與周邊構(gòu)件墻體的連接，如短鋼筋、脹管螺栓與鋼筋網(wǎng)的焊接應(yīng)檢查核實(shí)。鋼筋網(wǎng)與墻體的固定，雙面加固時(shí)采用S 形6 鋼筋以鉆孔穿墻對(duì)拉，間距為900 mm，呈梅花狀布置;單面加固時(shí)采用L 形6 構(gòu)造，錨固鋼筋以鑿洞填M10 水泥砂漿錨固，孔洞尺寸為60 mm×60 mm，深150 mm，間距為600 mm，成梅花狀交錯(cuò)排列。

4.2.3 水泥砂漿面層

采用水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M10 進(jìn)行壓抹，應(yīng)先沿墻面往返澆水濕潤(rùn)，并待墻面稍干后再進(jìn)行抹灰。水泥砂漿必須分層抹至設(shè)計(jì)厚度，砂漿面層般分三層抹，第一層要求將鋼筋網(wǎng)與砌體間的間隔空隙揀實(shí)，初凝后抹第二層，要求砂漿將鋼筋網(wǎng)全部罩住，初凝后再抹第三層至設(shè)計(jì)厚度。各層砂漿的接茬部位必須錯(cuò)開(kāi)，要求壓平粘牢，最后一層砂漿初凝時(shí)，再壓光二三遍，以增強(qiáng)密實(shí)度。

5 結(jié)論

舊樓改擴(kuò)建工程實(shí)施前，需對(duì)原有的舊樓進(jìn)行承載力強(qiáng)度檢測(cè)，但因樣本點(diǎn)的隨機(jī)性，其強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果不能直接進(jìn)行應(yīng)用，需通過(guò)隨機(jī)概率對(duì)樣本點(diǎn)進(jìn)行正態(tài)函數(shù)分布，獲取可利用的95%概率標(biāo)準(zhǔn)值，并評(píng)定結(jié)構(gòu)安全等級(jí)，并選取加固方式，具體如下：

（1）地基基礎(chǔ)承載力強(qiáng)度略低于標(biāo)準(zhǔn)80 kPa，安全等級(jí)為bu；舊樓東墻的強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)值的90%，安全等級(jí)為du；舊樓西墻的強(qiáng)度略低于標(biāo)準(zhǔn)9.2 MPa，安全等級(jí)為bu；梁的強(qiáng)度略低于標(biāo)準(zhǔn)23.5 MPa，安全等級(jí)為bu。

（2）根據(jù)舊樓的安全等級(jí)評(píng)定結(jié)果，對(duì)舊樓東墻進(jìn)行鋼筋網(wǎng)補(bǔ)充加固，并對(duì)梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行植筋加固已滿足改擴(kuò)建工程的承載能力要求。