高層建筑地下核心筒結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量問題分析與加固處理

朱敬東

摘 要:本文結(jié)合工程實例,詳細(xì)闡述了某高層建筑地下核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)施工存在的主要質(zhì)量問題和工程質(zhì)量檢測,分析了產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因;提出合理有效的補強加固處理方案,并對其結(jié)構(gòu)補強加固處理施工及處理效果進行了評價和總結(jié)。

關(guān)鍵詞:高層建筑;核心筒-剪力墻結(jié)構(gòu);施工質(zhì)量問題;加固處理

1 工程概況

某高層建筑為一幢三十二層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-核心簡結(jié)構(gòu),按7度抗震設(shè)防,框架抗震等級為二級,剪力墻抗震等級為二級。該工程總建筑面積為50000m2,設(shè)三層地下室,四層裙房,總建筑高度為99.4m。地下室為停車庫,裙房為商業(yè)用房,五層以上為寫字樓。該建筑物柱網(wǎng)跨度大,雙核心簡集中布置,簡體剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件。

2 工程施工存在的主要質(zhì)量問題與質(zhì)量檢測

2.1 主要質(zhì)量問題

該工程地下三層核心筒剪力墻設(shè)計混凝土等級為C50,混凝土澆筑施工后,按規(guī)范規(guī)定的拆模時間(中途進行測溫,內(nèi)外溫差相等時)開始拆模。在拆模的過程中,發(fā)現(xiàn)筒體墻多處出現(xiàn)蜂窩、部分露筋和墻體裂縫等多種質(zhì)量問題。本次質(zhì)量問題主要發(fā)生在主樓部分的地下三層?xùn)|、西兩個核心簡體剪力墻上,在墻體轉(zhuǎn)角的暗柱、門洞暗柱、暗梁筋密集區(qū)以下。從檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn):蜂窩面積較大,且露筋較多。根據(jù)建筑工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn),各項指標(biāo)均超過標(biāo)準(zhǔn)允許值,對整體結(jié)構(gòu)承載力造成較大影響。

2.2 工程檢測

為了查清問題,及時處理,消除隱患,決定對筒體混凝土進行全面回彈,必要時進行抽芯,查出混凝土的實際強度。由于《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-29)能查到的最大強度換算值為49MPa,且地下室因連日陰雨,墻體潮濕,故筒體(混凝土C50)回彈檢測意義不大,且數(shù)據(jù)離散性也大。最后決定采用鉆芯法對核心筒混凝土進行檢測,以進行區(qū)域強度評價。

3 施工質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因分析

認(rèn)真分析這次施工發(fā)生重大質(zhì)量問題的原因,認(rèn)為主要如下:

3.1 人員狀況:現(xiàn)場管理干部素質(zhì)差,組織和管理水平較差,沒有與各有關(guān)管理人員和施工操作員有效溝通。施工技術(shù)人員力量薄弱,責(zé)任不明確。工人素質(zhì)低,混凝土澆筑工未經(jīng)培訓(xùn),沒有以往類似工程施工經(jīng)驗。

3.2 技術(shù)原因:未按規(guī)范施工,質(zhì)量保證體系不健全,技術(shù)措施不落實,管理人員沒有將施工方案里的技術(shù)措施向施工人員交底,工序交接沒有記錄,沒有交底?；炷翝仓椒ú粚?一次澆筑超高未設(shè)溜槽或串筒,致使混凝土在澆筑時出現(xiàn)離析現(xiàn)象,混凝土澆筑時又振搗不足,致使混凝土出現(xiàn)石子與砂漿不分離,石子多的地方出現(xiàn)蜂窩、孔洞,砂漿多的地方強度不足,混凝土體開裂。

3.3 設(shè)備狀況:運送混凝土的車輛不足,致使?jié)仓r不能連續(xù)施工,施工縫又沒能進行必要的處理;經(jīng)常出現(xiàn)混凝土輸送泵堵管,維修不及時;振動棒等振動器材質(zhì)量不穩(wěn)定且數(shù)量不足,振動器材經(jīng)常壞或轉(zhuǎn)動無力,無法使用。

4 核心筒剪力墻結(jié)構(gòu)強度計算分析與論證

甲方委托設(shè)計單位對該質(zhì)量事故進行計算分析并提出加固補強處理方案,確保其承載能力能滿足建筑物的安全及使用要求?，F(xiàn)將計算分析過程簡述如下。

4.1 核心筒主要是抗側(cè)力構(gòu)件,在框一剪(或框筒)結(jié)構(gòu)中剪力墻對結(jié)構(gòu)物的位移起控制作用,結(jié)構(gòu)變位取決于構(gòu)件總體剛度ECJ,設(shè)計中地下三層混凝土強度等級為C50,當(dāng)實際混凝土強度為C40時,其混凝土彈性模量EC的比值為Ec40/Ec80=3.25×104/3.45×101=0.94。在墻體截面不變(即J不變)時,墻體剛度僅降低6%,沒有引起剛度突變。從計算分析中得知,不管在風(fēng)荷載還是地震荷載作用下,底層的層作用力較小,層間位移角小于1/12000,故混凝土的E值變化對底層層間位移角也幾乎無影響。對整體結(jié)構(gòu)而言,因其它樓層剛度不變,故頂點位移變化很小,全樓最大層間位移變化甚微,建筑物位移受到影響很小。

4.2 一般核心筒是個軸壓比較小的構(gòu)件,經(jīng)計算當(dāng)混凝土強度等級在C35～C50之間變化時,本工程核心筒各墻肢軸壓比最大值為0.66～0.50范圍內(nèi),主要承受抗側(cè)力的核心筒四周外壁軸壓比均小于0.60,混凝土的延性仍能得到保證。

4.3 軸壓比的變化是因混凝土強度等級變化引起的,也就是說構(gòu)件軸壓力幾乎沒有變化。當(dāng)核心筒混凝土強度等級按C40計算時,該層各構(gòu)件內(nèi)力略有變化,電算分析結(jié)果顯示,柱軸壓比影響不大,柱子配筋仍按構(gòu)造要求配置;僅核心筒四周外壁墻體各段內(nèi)力在需要配筋計算的范圍內(nèi),其余各墻肢(段)按構(gòu)造要求配筋,暗柱配筋為1.2%Ac,墻體水平筋配筋率為0.25%。本工程實際配筋暗柱多1.2%Ac,墻體水平筋配筋率為:墻厚500為0.536%,墻厚250為0.6%,墻厚200為0.565%,均遠(yuǎn)大于計算值。

綜合上述分析可知,由于施工質(zhì)量造成核心筒混凝土強度等級在不低于C40的情況下,不影響其承載力,結(jié)構(gòu)變位及配筋。因此,不需作整體加固補強措施,僅需對施工中出現(xiàn)的麻面、蜂窩、孔洞等導(dǎo)致混凝土等級降低太多的部位進行局部加固補強。

5 結(jié)構(gòu)補強與加固處理施工

5.1 缺陷部位補強處理

裂縫:清理墻基面的污垢、松散物體、刷洗干凈,用改性環(huán)氧化學(xué)灌漿液對所以裂縫進行封閉補強。麻面:用鋼絲刷清理墻面浮漿,并沖洗干凈,充分濕潤,用1:2水泥沙漿抹壓平整。

蜂窩:鑿除墻面浮漿浮石,并洗刷干凈,充分濕潤,用1:2水泥砂漿抹壓平整。

孔洞:將孔洞處不密實的混凝土和突出的石子顆粒鑿除,直至無空隙為止,要鑿成斜形,避免死角,已銹蝕的鋼筋應(yīng)除銹。再將鑿好的孔洞用水沖洗,清刷干凈,充分濕潤24小時后,刷水泥漿一道,用C50微膨脹細(xì)石混凝土澆灌,細(xì)石混凝土的水灰比控制在0.5以內(nèi),采用小振搗棒仔細(xì)振搗密實,混凝土澆灌應(yīng)超高超寬澆灌,拆模后將多余混凝土鑿除,或采用噴射混凝土施工。

露筋:將外露鋼筋上的混凝土殘渣、浮漿浮石清除,用鋼絲刷刷除銹皮。

5.2 東、西核心筒剪力墻加固處理

由于混凝土強度等級不同程度低于設(shè)計混凝土強度等級C50的要求,故需進行加固處理。本設(shè)計采取的補強加固措施,是結(jié)合實測混凝土缺陷處及強度較弱(小于C40)處將筒體剪力墻鑿成多條豎向加強帶,加強帶采用微膨脹混凝土,強度等級為C50,加強帶鑿斷面要清刷干凈,并充分濕潤12h。澆混凝土前,要刷一道水泥漿,混凝土要振搗密實。

5.3 施工要求

所有缺陷定義劃分,應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)"建筑安裝工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)"進行劃分,分別采取補強措施。所有已銹鋼筋均應(yīng)除銹,當(dāng)鋼筋截面銹蝕削弱≥10%(面積比)時,應(yīng)綁條焊加強。所以修補部位的水泥砂漿及細(xì)石混凝土均應(yīng)做好養(yǎng)護,確保砂漿及混凝土強度。缺陷補強及加強帶位置、范圍,放線后要經(jīng)有關(guān)單位核實后方可鑿打。在缺陷補強時,鑿除浮漿、浮石、除銹清刷工作完成后,應(yīng)通知建設(shè)、質(zhì)檢、監(jiān)理、設(shè)計檢查滿足設(shè)計要求后,再做下步工作?；炷凌彺?不能采用大錘大力撞打。應(yīng)采用鋼釬鑿打,不得損傷旁邊的混凝土,不得打斷鋼筋。

7 結(jié)語

綜上所述,通常地下室核心筒(剪力墻)是一個軸壓比較小的構(gòu)件,且地下室承擔(dān)的水平力由地面向下逐漸衰減,地下室剪力墻抗震等級可以降低,對該類構(gòu)件的發(fā)生質(zhì)量問題時不需作整體加固補強措施,只需對缺陷部位進行局部加固補強,即可滿足結(jié)構(gòu)抗震承載力要求。

參考文獻

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