異形混凝土構(gòu)件增大截面加固施工技術(shù)

中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概況

民源大廈辦公商業(yè)樓工程位于北京市朝陽區(qū)光華路，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。地下4 層，地上14 層，其中首層～2 層為裙房，3層～屋頂分為5 個(gè)單塔，其中北側(cè)2 個(gè)塔樓（塔4、塔5）地上7 層，樓面最高高度28.15 m；南側(cè)3 個(gè)塔樓（塔1、塔2、塔3）地上14 層，樓面最高高度51.60 m。原結(jié)構(gòu)施工至±0.00 m處后，由于上部建筑功能調(diào)整，導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)方案發(fā)生變化，±0.00 m標(biāo)高以下結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造，地下室框架柱采用增大截面法進(jìn)行加固。

2 典型節(jié)點(diǎn)

2.1 圓柱單側(cè)加固增大為扁圓柱

圓形框架柱單側(cè)進(jìn)行加固，增大截面為扁圓柱（截面由長方形和兩個(gè)半圓組成）。原框架表面為曲面，增大截面后，箍筋形式及植筋鉆孔定位需根據(jù)柱截面統(tǒng)一設(shè)計(jì)。圓柱單側(cè)增大截面，因此新增箍筋采用半圓形，箍筋兩端按植筋深度要求制作彎鉤，植入原框架柱內(nèi)，如圖1所示。

圖1 圓柱單側(cè)增大截面成為扁圓柱

2.2 圓柱兩側(cè)均加固增大為扁圓柱

圓柱兩側(cè)均進(jìn)行加固，增大截面為扁圓柱。柱箍筋采用一對(duì)U形箍互焊，箍筋焊接范圍內(nèi)原有框架柱保護(hù)層剔除，如圖2所示。

圖2 扁圓柱兩側(cè)增大截面

2.3 梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)柱增大截面

由于梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)柱箍筋無法貫通，根據(jù)異形柱截面形狀將柱箍筋按框架梁個(gè)數(shù)進(jìn)行分段，形成等代箍筋，分別植入框架梁內(nèi)，如圖3所示。

圖3 梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)框架柱增大截面

2.4 梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)梁增大截面

加固柱為異形截面，且原框架柱內(nèi)鋼筋密集，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)加固梁角部新增鋼筋無法實(shí)現(xiàn)植筋錨固，故采取梁加腋的方式，角部梁縱筋繞過原有框架柱，在框架柱增大截面范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)梁縱筋錨固，如圖4所示。

圖4 梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)新增梁鋼筋錨固

3 施工過程控制要點(diǎn)[1-5]

3.1 剔鑿、鑿毛

（a）設(shè)置灌漿孔部位及新增箍筋需與原框架柱箍筋焊接部位進(jìn)行人工剔鑿。

（b）新舊混凝土結(jié)合面處按要求進(jìn)行鑿毛，清除混凝土表面的油污、浮漿，并將殘?jiān)?、灰塵清理干凈，施工人員手持鑿毛機(jī)，使鏨頭垂直于混凝土面，逐片進(jìn)行鑿毛。

3.2 植筋

異形框架柱鋼筋采用植筋方式與原結(jié)構(gòu)連接，新舊混凝土結(jié)合面新植拉筋，保證新增混凝土與原有構(gòu)件整體工作、共同受力。主要施工工藝流程為：放線→剔鑿→鉆孔→清孔→鋼筋清理→錨固→成品保護(hù)。

（a）放線：開始鉆孔施工前，對(duì)結(jié)構(gòu)面清理干凈，按設(shè)計(jì)圖要求放線標(biāo)明鋼筋錨固點(diǎn)的鉆孔位置。

（b）剔鑿：將擬植筋部位鋼筋保護(hù)層剔除，暴露原有主筋位置，避免鉆孔位置和原結(jié)構(gòu)主筋沖突。

（c）鉆孔：鉆孔方式采用電錘鉆孔，按設(shè)計(jì)要求的孔位、孔徑、孔深鉆孔。

（d）清孔：鉆孔完成后，用吹風(fēng)機(jī)與刷子清理孔道，清孔要求“三吹兩刷”，直至孔內(nèi)壁無浮塵水漬為止。

（e）鋼筋清理：植筋用鋼筋必須做好除銹清理，除銹長度大于錨固長度5 cm，錨固用鋼筋的型號(hào)、規(guī)格嚴(yán)格按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求選用。鋼絲刷將除銹清理長度范圍內(nèi)的鋼筋表面打磨出光澤，植筋前再將鋼筋打磨好的部分用棉絲蘸丙酮擦拭干凈。處理完的鋼筋碼放整齊，現(xiàn)場進(jìn)行自檢清理工作，自檢合格后由監(jiān)理驗(yàn)收。

（f）錨固：采用A級(jí)進(jìn)口結(jié)構(gòu)膠作為植筋膠粘劑。按產(chǎn)品使用說明配制植筋膠，充分拌制均勻。將膠體第一次注入栽埋孔內(nèi)，并在鋼筋栽埋位置段均勻涂以植筋膠，而后將鋼筋插入植筋孔，來回抽插幾次，讓膠體充分粘涂于鋼筋與孔壁上。將鋼筋拔出，第二次注膠于孔內(nèi)，再將鋼筋慢慢旋轉(zhuǎn)均勻插入孔內(nèi)，將孔內(nèi)氣體導(dǎo)出，然后將鋼筋固定，堵住孔口。將溢出孔外的膠體及時(shí)清理。

植筋時(shí)鋼筋應(yīng)先焊后植；若有困難必須后焊，焊點(diǎn)距基材混凝土表面應(yīng)大于15 d，且應(yīng)采用冰水浸潤的濕毛巾包裹植筋外露部分的根部。

（g）成品保護(hù)：植筋完成后應(yīng)做好保護(hù)工作，保證在膠體固化期及強(qiáng)度增長期內(nèi)不受擾動(dòng)。

3.3 刷界面劑

（a）施工環(huán)境須干燥，相對(duì)濕度應(yīng)小于70％，通風(fēng)良好，基面及環(huán)境的溫度不應(yīng)低于5 °C；

（b）基面準(zhǔn)備：基面應(yīng)該干凈、不松動(dòng)、無灰塵；

（c）攪拌：每袋粉料（20 kg）加10升水（水∶粉=0.5∶1），用電動(dòng)設(shè)備進(jìn)行攪拌，攪拌成均勻稀漿狀；

（d）涂刷：用滾筒或毛刷均勻地把漿料涂刷到基面上；

（e）養(yǎng)護(hù)與成品保護(hù)：加強(qiáng)通風(fēng)，待漿料實(shí)干（表面變灰黑色）并確認(rèn)完全封閉基面后，開展后續(xù)的工序；

（f）工具清洗：凝固的漿料很難清除，故工具使用完后，盡快用水清洗干凈。

3.4 鋼筋綁扎

加固柱縱筋與所植鋼筋采用綁扎搭接方式連接，梁區(qū)范圍內(nèi)柱縱筋植入框架梁，板區(qū)范圍內(nèi)柱縱筋穿透樓板與下層柱縱筋綁扎搭接，搭接鋼筋的接頭設(shè)置滿足相關(guān)規(guī)范要求。

由于加固柱截面為異形截面，鋼筋需根據(jù)加固構(gòu)件截面形式進(jìn)行深化設(shè)計(jì)后下料、加工，加工完成的鋼筋需根據(jù)具體使用部位分類碼放整齊、標(biāo)識(shí)清楚。鋼筋綁扎過程中設(shè)專人監(jiān)督鋼筋綁扎，務(wù)必保證鋼筋綁扎效果與深化設(shè)計(jì)一致，避免鋼筋錯(cuò)用、亂用。

3.5 模板支設(shè)

3.5.1 圓柱兩側(cè)均加固增大為扁圓柱

異形框架柱增大截面模板采用定型木模板，在現(xiàn)場木工車間加工制作。模板第1道為厚0.5 mm鍍鋅鐵皮，第2道為厚5 mm多層板，第3道為50 mm×100 mm木方，前3道均沿柱高方向滿置，第4道采用厚18 mm多層板定做成型，沿柱高方向間距300 mm布置，第5道背楞采用Φ48.3 mm×3.6 mm雙鋼管，間距≤300 mm，第6道采用Φ48.3 mm×3.6 mm雙鋼管作為柱箍，間距≤300 mm。異形框架柱兩側(cè)加大截面模板制作如圖5所示。

圖5 圓柱兩側(cè)增大截面模板制作示意

3.5.2 圓柱單側(cè)加固增大為扁圓柱

單側(cè)增大截面的框架柱模板制作方式同兩側(cè)加大截面框架柱，并在50 mm×100 mm木方和最外側(cè)柱箍間設(shè)置緊固螺栓，保證模板的整體性。異形框架柱單側(cè)加大截面模板制作示意如圖6所示。

圖6 圓柱單側(cè)增大截面模板制作示意

3.5.3 梁柱節(jié)點(diǎn)增大截面模板支設(shè)

梁柱節(jié)點(diǎn)模板按框架梁個(gè)數(shù)制作定型模板，在木工加工車間批量制作，充分保證加工精度，以保證梁柱接頭處構(gòu)件截面尺寸及混凝土外觀質(zhì)量，在模板和柱混凝土之間加海綿條，防止漏漿。模板靠緊后用雙鋼管柱箍從框架梁下部箍緊，防止脹模，柱箍不少于3 道，間距≤300 mm，模板支設(shè)如圖7所示。

圖7 梁柱接頭模板支設(shè)示意

3.6 澆筑CGM高強(qiáng)無收縮灌漿料

異形框架柱增大截面部分混凝土厚度為漸變量，在箍筋植筋部位新增混凝土厚度趨近于零，加之新箍筋及柱縱筋的影響，該部位空間狹小，混凝土很難澆筑密實(shí)，故異形框架柱（強(qiáng)度等級(jí)：C60）增大截面均采用CGM高強(qiáng)無收縮灌漿料（強(qiáng)度等級(jí)：C65）進(jìn)行澆筑。

3.6.1 準(zhǔn)備

（a）材料施工前，準(zhǔn)備攪拌機(jī)具、灌漿設(shè)備及養(yǎng)護(hù)物品。

（b）材料的驗(yàn)收以試驗(yàn)室檢驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目包括流動(dòng)度、豎向膨脹率、抗壓強(qiáng)度等。

3.6.2 材料配制

灌漿料拌和時(shí)，加水量應(yīng)按隨貨提供的產(chǎn)品合格證上的推薦用水量加入。拌和用水采用飲用水，使用其他水源時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63—2006）的規(guī)定。

灌漿材料的拌和可采用機(jī)械攪拌或人工攪拌。采用機(jī)械攪拌時(shí)，攪拌時(shí)間為1～2 min。采用人工攪拌時(shí)，應(yīng)先加入2/3的用水量攪拌2 min，其后加入剩余用水量繼續(xù)攪拌至均勻。

現(xiàn)場使用時(shí)，嚴(yán)禁在灌漿材料中摻入任何外加劑、外摻料。

3.6.3 設(shè)置灌漿孔

加固柱四角對(duì)應(yīng)樓板開100 mm×100 mm洞口，將灌漿料從灌漿孔澆入柱模內(nèi)，灌漿孔設(shè)置如圖8所示。

圖8 灌漿孔設(shè)置平面示意

3.6.4 澆筑

清掃結(jié)構(gòu)面，不得有碎石、浮漿、浮灰、油污、脫膜劑等雜物。灌漿前24 h，結(jié)合面表面灑水濕潤，灌漿前1 h，烘干積水。灌漿開始后，必須連續(xù)進(jìn)行，不得間斷，并盡可能縮短灌漿時(shí)間。

3.6.5 拆模養(yǎng)護(hù)

灌漿料澆筑完畢后及時(shí)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，并應(yīng)符合下列要求：

（a）應(yīng)在澆筑完畢后的12 h 以內(nèi)，對(duì)灌漿料加以覆蓋，并保濕養(yǎng)護(hù)；

（b）灌漿料澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得少于7 d ；

（c）澆水次數(shù)應(yīng)能保持灌漿料處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)與拌制用水相同；

（d）采用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)的灌漿料，其敞露的全部表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密，并應(yīng)保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。

（e）灌漿料強(qiáng)度足夠保證加固柱表面、棱角不因拆模而受損壞，即可拆除模板，一般為12 h后。

4 結(jié)語

通過采用異形混凝土構(gòu)件增大截面加固施工技術(shù)，民源大廈辦公商業(yè)樓工程順利完成了地下室框架柱的加固工作，該施工技術(shù)的研究與應(yīng)用在施工工期、工程成本、加固工程質(zhì)量等方面取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，希望能為類似工程提供借鑒。