高層建筑框架柱整體置換加固技術(shù)分析

摘要：為實(shí)現(xiàn)框架柱整體置換修復(fù)，通過多方案比選提出了一種整體快速置換新技術(shù)。該技術(shù)通過增設(shè)臨時(shí)鋼柱支撐和智能監(jiān)控的雙重手段，確保置換過程的構(gòu)件強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，具有操作簡(jiǎn)便、置換效率高、結(jié)構(gòu)性能好的特點(diǎn)。通過工程實(shí)例，分析了該方法的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要點(diǎn)，有效解決了高層建筑框架柱混凝土的質(zhì)量缺陷問題，可為今后類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑； 框架柱； 混凝土缺陷； 整體置換

中圖分類號(hào)：TU746.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0引言

城市化水平的提高促成了高層建筑在各大中城市的持續(xù)、快速發(fā)展。但在高層建筑施工中由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大，往往導(dǎo)致新建工程中混凝土質(zhì)量不合格。針對(duì)這類承重構(gòu)件強(qiáng)度偏低或構(gòu)件局部有嚴(yán)重缺陷的處理方式，一般采用保留部分完好混凝土的局部置換方法，但這類解決方式無法從根本上解決問題［1］。為實(shí)現(xiàn)框架柱快速有效進(jìn)行替換，本研究開發(fā)了高層建筑框架柱混凝土快速整體置換技術(shù)，可有效解決高層框架柱混凝土質(zhì)量隱患問題，具有重要的實(shí)際應(yīng)用及推廣價(jià)值。

1工程概況

本工程位浙江省湖州市長(zhǎng)興縣東南，為養(yǎng)老綜合體項(xiàng)目，本工程含4棟扇形單體，分別為G-1號(hào)樓、G-2號(hào)樓、G-3號(hào)樓及G-4號(hào)樓，附屬配套2層地下空間。4棟主樓為28層結(jié)構(gòu)，高99.6 m，G1-G2及G3-G4塔樓之間為兩層裙房，高度約為9.45 m， G2-G3塔樓之間為三層裙房，高度約為14.6 m。主樓結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C30，框架柱尺寸以800 mm×800 mm為主。

在進(jìn)行4棟上部樓層施工時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行的常規(guī)檢查，發(fā)現(xiàn)8層（1-A）/（1-27）及（1-M）/（1-30）軸共計(jì)2根框架混凝土柱出現(xiàn)質(zhì)量問題，導(dǎo)致柱身強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，經(jīng)檢驗(yàn)討論后提出對(duì)缺陷柱進(jìn)行置換。

2缺陷處理概況

2.1處理方案比選

目前，針對(duì)高層建筑中框架柱混凝土出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的常用加固方案包括增大截面加固法、外粘型鋼加固法、置換混凝土加固法等（表1）［2-5］。結(jié)合該工程特點(diǎn)，從施工工期、費(fèi)用及后續(xù)使用等方面進(jìn)行綜合考慮后，最終制定了缺陷混凝土柱整體置換加固方案，對(duì)現(xiàn)存缺陷問題進(jìn)行徹底解決。

2.2混凝土缺陷置換重難點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：在置換混凝土加固過程中，需對(duì)缺陷結(jié)構(gòu)、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)及置換結(jié)構(gòu)的承載狀態(tài)進(jìn)行受力驗(yàn)算。對(duì)于缺陷混凝土置換點(diǎn)，要盡量避免出現(xiàn)拉應(yīng)力。

（2）控制置換接口：混凝土柱置換加固過程中，置換混凝土柱與已有結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性和一致性要得到保證，以確保加固效果和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）混凝土強(qiáng)度要求：對(duì)于置換的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于原結(jié)構(gòu)建造時(shí)所規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)。

3總體工藝流程

缺陷柱分區(qū)—搭設(shè)支撐體系及變形監(jiān)測(cè)設(shè)備—剔除缺陷混凝土—新混凝土澆筑—拆模及養(yǎng)護(hù)—拆除支撐。

4置換柱施工工藝

4.1缺陷柱分區(qū)

將各缺陷柱進(jìn)行分區(qū)（南側(cè)：左側(cè)柱為1區(qū)，右側(cè)柱為2區(qū)；東側(cè)：上側(cè)柱為1區(qū)，下側(cè)柱為2區(qū)）（圖1）。

4.2搭設(shè)支撐體系及變形監(jiān)測(cè)設(shè)備

經(jīng)比選，選擇鋼柱作為本工藝中的支撐柱，同時(shí)在支撐柱旁邊需設(shè)置一道工具柱。安裝支撐柱區(qū)域?yàn)?層缺陷柱位置及7至9層同位置的左、右、內(nèi)三側(cè)，其他區(qū)域采用滿堂腳手架進(jìn)行支撐（圖2）安裝鋼支撐采用分層、分區(qū)、從下至上的安裝原則，鋼支撐的立桿垂直度偏差不得大于架高的1/200。

鋼支撐安裝工藝流程：首先進(jìn)行定位放線，完成柱腳錨栓植筋，對(duì)置換柱柱頂四周主梁安裝點(diǎn)位和地面安裝點(diǎn)位處進(jìn)行找平，確保鋼支撐的垂直度滿足要求。提前做好鋼支撐安裝前拼裝工作，拼裝過程中兩段接口處不得有錯(cuò)位現(xiàn)象，螺栓必須緊實(shí)；鋼支撐架設(shè)時(shí)，施工區(qū)域除安裝人員外不得站人，支撐必須平穩(wěn)架設(shè)至安裝點(diǎn)位；支撐搭設(shè)完畢后，通過工具柱上100 t千斤頂進(jìn)行反頂卸載，各千斤頂同步反頂，并采用分級(jí)位移控制，每級(jí)反頂量為2 mm，反頂前，應(yīng)先采用裂縫測(cè)寬儀對(duì)靠近該框架梁梁端裂縫寬度進(jìn)行測(cè)量記錄，反頂過程中應(yīng)對(duì)梁裂縫寬度變化、傳感器測(cè)力值及反頂量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；反頂過程中，每根支撐柱配一名操作手填充墊塊并將鋼楔抵緊，做到隨頂隨墊；鋼楔將支撐柱楔緊并點(diǎn)焊，端板與墊板之間用灌漿料進(jìn)行填充。

支頂完成后，在每根置換柱X向及Y向框架梁上均設(shè)置一個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)盡量靠近置換柱且不應(yīng)受到振動(dòng)等施工影響。

4.3缺陷柱置換

本次缺陷柱置換工程分成兩步置換操作，待支撐體系搭設(shè)完畢并驗(yàn)收合格后，首先對(duì)各缺陷柱1區(qū)進(jìn)行剔鑿，對(duì)主筋進(jìn)行調(diào)直，箍筋重新綁扎、調(diào)直，并對(duì)受損處箍筋進(jìn)行焊接搭接。處理后進(jìn)行隱蔽驗(yàn)收工序，驗(yàn)收合格并封模后方可開始澆筑混凝土。澆筑時(shí)采用C60細(xì)石微脹混凝土進(jìn)行澆筑，待1區(qū)混凝土強(qiáng)度達(dá)到C35及以上后，再進(jìn)行缺陷柱2區(qū)剔鑿工作（圖3）。

對(duì)缺陷柱2區(qū)混凝土進(jìn)行剔鑿時(shí)，需剔鑿至1區(qū)內(nèi)1～2 cm，再對(duì)柱主筋進(jìn)行調(diào)直，筋重新綁扎、調(diào)直，并對(duì)受損處箍筋進(jìn)行焊接搭接，同時(shí)處理后需進(jìn)行鋼筋隱蔽驗(yàn)收，驗(yàn)收合格并封模后開始澆筑混凝土（澆筑前對(duì)交界面進(jìn)行澆水濕潤(rùn)并涂刷與混凝土相同配合比的水泥砂漿）；澆筑2區(qū)時(shí)混凝土采用C65細(xì)石微膨脹混凝。

4.4拆模及養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成之后，須根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)養(yǎng)護(hù)。若采用了高強(qiáng)度無收縮灌漿料，在拆除模具之后，需馬上使用塑料薄膜覆蓋部件的外部，再進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。

4.5鋼支撐拆除

待柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)支撐柱及工具柱進(jìn)行拆除。拆除過程按從上到下原則進(jìn)行，先將工具柱機(jī)械千斤頂收回后拆除植筋螺栓，恢復(fù)植筋孔洞，再對(duì)支撐柱采用同樣方式拆除。

5結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)缺陷柱加設(shè)臨時(shí)支撐、分區(qū)置換等工序，并在過程中輔以數(shù)字化監(jiān)測(cè)，為高層結(jié)構(gòu)框架柱的置換工作提供有力保障。該缺陷混凝土柱整體置換技術(shù)可從本質(zhì)上解決框架柱中存在的混凝土質(zhì)量缺陷問題，同時(shí)具有可靠性高、可保留原有框架柱尺寸、不影響建筑后續(xù)建造及功能性要求等有點(diǎn)，可為今后類似項(xiàng)目提供參考。

參考文獻(xiàn)

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［作者簡(jiǎn)介］高?。?969—），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榻ㄖ┕ぁ?/p>