中間樓層剪力墻分階段拆除置換施工新技術(shù)研究

易承波

（廣東省湛江農(nóng)墾建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣東湛江524006）

0 前言

在實(shí)際工程中，偶爾會(huì)遇到留置混凝土試件強(qiáng)度檢測合格，但在實(shí)體檢測中強(qiáng)度檢測不符合設(shè)計(jì)要求而需要進(jìn)行加固處理的情況，尤其對于建筑的中間某層的整層豎向混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度相差較大或氯離子超標(biāo)的情況，常用的做法是拆除重建、增大截面，粘貼鋼板或碳纖維布。

拆除重建工藝是從建筑頂層開始拆除，一直拆至混凝土不符合要求的樓層，這種施工方法在保證安全的提前下，具有風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量隱患小的特點(diǎn)，但成本高，而且工期長，非萬不得已不適合使用；增大截面加固工藝會(huì)增大原構(gòu)件的截面尺寸，減少結(jié)構(gòu)的使用空間[1-2]，從而影響使用功能；采用包鋼板或粘貼碳纖維布的施工工藝簡單，工期短，但加固后混凝土強(qiáng)度理論上可以提高，但難以定量，經(jīng)加固后的構(gòu)件在抗震時(shí)的延性不匹配，仍然存在一定的安全隱患，并且給住戶后期的裝修和使用帶來不便[3]。

本施工技術(shù)對混凝土構(gòu)件采用分階段拆除置換的方法，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)經(jīng)過加固后能夠恢復(fù)原貌，不改變結(jié)構(gòu)使用空間，可以大大節(jié)省成本和節(jié)約工期，但施工過程需要進(jìn)行有效的卸載和支撐保護(hù)，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，技術(shù)難度大，需加強(qiáng)施工過程中的建筑變形位移檢測工作。

混凝土置換工藝是將強(qiáng)度不符合要求的混凝土構(gòu)件部分或全部鑿除，再用高一級強(qiáng)度的混凝土或其他灌漿料重新澆筑，使新舊部分粘合成一個(gè)整體，共同受力工作，恢復(fù)原構(gòu)件的力學(xué)性能和使用性能[4-5]。

1 工程概況

某工程位于佛山市順德區(qū)容桂鎮(zhèn)，房屋結(jié)構(gòu)形式為13 層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。目前已完成主體結(jié)構(gòu)施工，暫未投入使用。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)該房屋3、6、9～11 層鋼筋混凝土剪力墻、框架柱混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且6、10、11 層鋼筋混凝土剪力墻、框架柱混凝土檢測強(qiáng)度與原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度相差較大。故須對3、6、9、10 層強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的鋼筋混凝土剪力墻、框架柱進(jìn)行加大截面加固處理，11 層鋼筋混凝土剪力墻、框架柱進(jìn)行置換加固處理。為確保上下層力的傳遞完整性，對混凝土強(qiáng)度相差較大的6、10 層相應(yīng)下一層（即5、9 層）外圍鋼筋混凝土剪力墻、邊柱同樣進(jìn)行加大截面加固。本施工技術(shù)主要針對剪力墻、柱的置換加固。

2 本施工技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)

通過支撐卸荷，分階段對剪力墻及柱進(jìn)行混凝土拆除置換，成功解決建筑的中間某樓層混凝土不符合設(shè)計(jì)要求的問題。相較普通施工方法從頂層拆至該樓層再進(jìn)行重建施工存在成本高和工期長的問題，或者，對構(gòu)件采用包鋼板或粘貼碳纖維布的提高強(qiáng)度難以定量和抗震延性不匹配的問題，其創(chuàng)新性體現(xiàn)在：

⑴不需要從頂層拆至剪力墻及柱混凝土不符合設(shè)計(jì)要求的樓層再進(jìn)行重建，僅對該樓層進(jìn)行混凝土置換，節(jié)省施工成本和工期。

⑵采用混凝土置換，解決了包鋼板或粘貼碳纖維布的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了提高強(qiáng)度的量化、抗震延性統(tǒng)一，進(jìn)而提高構(gòu)件的安全性能。

⑶采用分階段拆除置換，保證置換整個(gè)過程的安全性和可行性。

⑷支撐鋼管混凝土和混凝土剪力墻、柱澆筑在一起，作為豎向受力構(gòu)件的一部分，提高了構(gòu)件的受力性能。

3 剪力墻及柱置換流程

監(jiān)測系統(tǒng)建立→墻外鋼管千斤頂支撐→卸荷→墻外鋼管支撐→局部拆除剪力墻→鋼管千斤頂支撐→鋼管混凝土支撐→拆除墻內(nèi)鋼管千斤頂支撐→剪力墻鋼筋修復(fù)（檢查、修補(bǔ)、調(diào)直）→剪力墻模板制安→剪力墻混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→墻外鋼管支撐拆除。

4 施工操作要點(diǎn)

施工前需通知設(shè)計(jì)人員到現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)核對，符合要求方可進(jìn)行施工[6]；施工中發(fā)現(xiàn)異常情況，需及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員進(jìn)行處理。

本工程施工操作要點(diǎn)僅以第11 層其中一幅剪力墻為例，其他剪力墻、柱施工操作要點(diǎn)同此墻。

4.1 監(jiān)測系統(tǒng)建立

在置換施工過程中，結(jié)構(gòu)傳力路徑發(fā)生變化，內(nèi)力隨之改變，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力重分布現(xiàn)象，為了避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，必須進(jìn)行全過程的沉降監(jiān)測[7]。

4.1.1 利用精密水準(zhǔn)儀，在拆除剪力墻前，對被置換的剪力墻的上下層進(jìn)行沉降緊密監(jiān)測[8]，為預(yù)頂提供數(shù)據(jù)，對整個(gè)施工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，保證整個(gè)施工過程中各構(gòu)件位移在控制范圍內(nèi)（1mm 以內(nèi)），保證施工及樓房結(jié)構(gòu)安全。

4.1.2 在整個(gè)施工過程中要全程觀測樓房的傾斜度，并做好記錄、統(tǒng)計(jì)、分析等工作。

4.1.3 特發(fā)情況處理：施工過程中，當(dāng)位移超過控制值或出現(xiàn)其他異常情況時(shí)，馬上停止拆除作業(yè)以及加強(qiáng)支撐系統(tǒng)，疏散其他施工人員。經(jīng)過技術(shù)人員計(jì)算分析后，調(diào)整施工方案，在確保安全的情況下方可安排施工人員重新進(jìn)場[9]。

4.2 墻外鋼管支撐

在拆除置換施工前，進(jìn)行剪力墻墻外鋼管支撐施工，如圖1 所示。

圖1 鋼管千斤頂支撐設(shè)置Fig.1 The Setting of Steel and Jack

4.2.1 采用φ168 鋼管，鋼管下端放置規(guī)格為50 t 的手動(dòng)液壓千斤頂作為鋼管千斤頂支撐，對12 層梁端進(jìn)行支頂卸荷，鋼管上、下兩端設(shè)置鋼板墊塊。

4.2.2 支頂卸荷完畢設(shè)置鋼管支撐。鋼管支撐采用φ50@600 mm 的鋼管以支撐第12 層的樓板，鋼管之間設(shè)置水平拉結(jié)桿，鋼管上、下兩端用鋼板墊塊鍥緊，然后拆除鋼管千斤頂支撐預(yù)頂裝置。

4.2.3 安裝時(shí)預(yù)留人員行走和材料工具運(yùn)輸通道。

4.2.4 施工全過程，安排專職人員定時(shí)對所有鋼管支撐進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)千斤頂漏油，鋼墊板松動(dòng)，鋼管懸空或搭接松散的情況。

4.3 第1 施工階段

此階段對剪力墻進(jìn)行分階段拆除置換，剪力墻拆除時(shí)，盡量避免損傷原鋼筋，保留部分原鋼筋以便和新加鋼筋進(jìn)行焊接連接，焊接后將焊渣清除干凈；混凝土澆筑前，將原鋼筋表面的混凝土殘?jiān)宄蓛簦员闩c新澆筑混凝土進(jìn)行良好的結(jié)合[10]，提高結(jié)構(gòu)的整體性能：

4.3.1 剪力墻拆除前，根椐沉降位移觀測的數(shù)椐和計(jì)算的頂升荷載數(shù)值對剪力墻進(jìn)行預(yù)頂卸荷，預(yù)頂過程要求剪力墻的豎向位移在整個(gè)施工過程中控制在±2mm 以內(nèi)。

4.3.2 剪力墻構(gòu)件第1 階段與第2 階段拆除的豎向交接處，不得使用風(fēng)鎬等可能產(chǎn)生大震動(dòng)的拆除工具，要先用電動(dòng)抽芯機(jī)開孔切割（每隔200～300 mm 一個(gè)抽芯孔），然后再用手動(dòng)電錘拆除第1 階段混凝土。

4.3.3 拆除過程中盡量減少振動(dòng)影響，輕敲慢鑿，注意保護(hù)好鋼管支撐，不能碰撞，避免破壞卸荷系統(tǒng)。

4.3.4 鋼管千斤頂預(yù)頂卸荷采用規(guī)格為50 t 的手動(dòng)液壓千斤頂和φ168×5 鋼管，第1 施工階段先置換部分剪力墻，設(shè)置3 個(gè)鋼管混凝土支撐。設(shè)置第1 個(gè)鋼管混凝土支撐前，先拆除該部分混凝土，安裝鋼管千斤頂支撐，預(yù)頂卸荷后再安裝鋼管混凝土支撐，然后再分別設(shè)置第2 個(gè)、第3 個(gè)鋼管混凝土支撐（見圖2）。

圖2 剪力墻置換第1 施工階段Fig.2 The First Construction Stage of the Replacement of Shear Wall

4.3.5 預(yù)頂卸荷過程中利用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，預(yù)頂卸荷完成后，將鋼管混凝土支撐的上、下兩端尖板用大錘尖實(shí)打緊，再拆除鋼管千斤頂預(yù)頂裝置。

4.4 第2施工階段

第2施工階段，對保留的水平向鋼筋進(jìn)行修補(bǔ)調(diào)直，新加鋼筋與拆除保留的原鋼筋進(jìn)行焊接連接（見圖3）。

圖3 剪力墻第2 施工階段Fig.3 The Second Construction Stage of the Replacement of Shear Wall

4.4.1 重新制作、安裝水平鋼筋，并預(yù)留一定長度鋼筋與余下將要置換的剪力墻鋼筋進(jìn)行連接。

4.4.2 模板制作、安裝，采用比原剪力墻混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級的微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑，將鋼管混凝土支撐一起澆筑在置換的剪力墻內(nèi)，以提高剪力墻的受力性能，保證結(jié)構(gòu)的安全。

4.5 第3施工階段

第3 施工階段，剪力墻第2 階段施工拆除時(shí)，鑿除50 mm 寬的新澆筑混凝土作為界面接觸位置，并在澆筑混凝土前作界面處理（見圖4）。

圖4 剪力墻第3 施工階段Fig.4 The Third Construction Stage of the Replacement of Shear Wall

4.5.1 采用和第1 施工階段相同的設(shè)置鋼管混凝土支撐方法：拆除剪力墻、設(shè)置鋼管千斤頂支撐、預(yù)頂卸荷、設(shè)置鋼管混凝土支撐。

4.5.2 采用和第2 施工階段相同的施工方法：安裝水平向鋼筋并與保留的原鋼筋進(jìn)行焊接連接、安裝水平鋼筋并與第1 施工階段預(yù)留的水平鋼筋進(jìn)行焊接連接、采用比原剪力墻混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級的微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑。

4.5.3 在第2 施工階段的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，才可以拆除剪力墻墻外鋼管支撐系統(tǒng)。

5 結(jié)論

由于采用分階段拆除置換的施工方法，將鋼管混凝土支撐作為受力構(gòu)件的一部分，大大提高了原構(gòu)件的受力性能，也保證了施工過程的安全性和可行性，解決了房屋中間某樓層混凝土強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求或氯離子超標(biāo)造成的需要從頂層拆至該樓層再進(jìn)行重建的浪費(fèi)成本及工期的問題。該施工技術(shù)，大大縮短工期，減少材料及人工費(fèi)用的支出。而且實(shí)用性強(qiáng)，操作簡便，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值，對類似的工程具有重要的參考意義，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

本技術(shù)適用于剪力墻混凝土強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度相差較大或混凝土氯離子超標(biāo)需要進(jìn)行混凝土置換的情況。