淺談大開間雙柱連拔方案設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)

李同群

（廣東固易特種工程有限公司）

0 前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)原建筑的使用有了更高的要求，特別是大空間改造的需求日益增多，目前通過托梁拔柱擴(kuò)大室內(nèi)連續(xù)空間的方法倍受青睞。托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墻及托（框架）梁拔柱的總稱，是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)施拆除、更換柱子或墻的一門綜合性技術(shù)，包括相關(guān)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)、上部結(jié)構(gòu)頂升技術(shù)及斷柱、拆墻技術(shù)等，適用于因使用功能改變及生產(chǎn)工藝更新，要求改變平面布局、增大使用空間的新舊建筑。與傳統(tǒng)的大掀蓋改造相比，托梁拔柱法具有對(duì)生產(chǎn)及生活影響較小、改造時(shí)間短、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但托梁拔柱對(duì)方案技術(shù)、專業(yè)施工要求較高，安全措施必須全面落實(shí)到位。

托梁拔柱按施工方法的不同分為有支撐托梁拔柱與無支撐托梁拔柱。有支撐托梁拔柱是在待拔柱旁另設(shè)一根臨時(shí)性支柱，利用此柱頂升上部屋蓋結(jié)構(gòu)，安裝托架，然后將上部結(jié)構(gòu)支承關(guān)系轉(zhuǎn)換于托架，拆掉柱子。無支撐托梁拔柱是利用轉(zhuǎn)換梁把上部結(jié)構(gòu)荷載轉(zhuǎn)移到相鄰的柱，實(shí)現(xiàn)支承關(guān)系的轉(zhuǎn)換。

1 工程概況

廣東汕尾某商業(yè)樓于2010 年竣工，為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下二層，地上四層。因二、三層改造為酒店大堂，甲方要求連續(xù)拔除兩根相鄰的柱（拔柱位置見圖1），以此增大連續(xù)的空間。由于天面層為開放式花園，所以要在保證原結(jié)構(gòu)安全的前提下，盡量減小改造施工對(duì)原結(jié)構(gòu)的影響，特別是控制梁板裂縫的產(chǎn)生，避免出現(xiàn)裂縫滲漏等問題。本工程我公司與原設(shè)計(jì)單位經(jīng)過反復(fù)計(jì)算、驗(yàn)算、復(fù)核并經(jīng)專題會(huì)議商討，最終根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況決定采用斷柱頂升、鋼牛腿托架支撐、增大截面、高壓灌漿及新增抗浮錨桿等加固方法對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行托梁拔柱的加固改造處理。

圖1 拔柱平面圖

2 方案確定

2.1 拔柱前后內(nèi)力變化

根據(jù)原結(jié)構(gòu)圖紙、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況及甲方需要拆除1-19 軸上的兩條柱相鄰兩柱的使用需求，拔柱后跨度變大，原結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生變化：原梁所承受的彎矩會(huì)變大、拆除柱的荷載將由四周的柱承擔(dān)，導(dǎo)致部分梁柱的配筋不足。

2.2 計(jì)算結(jié)果及方案選擇

通過現(xiàn)場(chǎng)勘察、原結(jié)構(gòu)模型驗(yàn)算，并重新建模對(duì)拔柱后進(jìn)行驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)：①原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)抗浮不滿足要求；②拔柱周圍的柱及梁承載力不滿足要求。經(jīng)過專題討論決定：①對(duì)抗浮不足的基礎(chǔ)四周增設(shè)抗浮錨桿、抽柱相鄰兩側(cè)柱墩沖切板不滿足設(shè)計(jì)要求，相應(yīng)加大截面；②在1-L、1-M 軸主梁通過加大截面處理滿足托換梁的設(shè)計(jì)要求，四周柱子通過加大截面加固處理。由于天面層為開放式花園，荷載較大，拔除柱子后，四周原結(jié)構(gòu)梁彎矩大幅度增加，變形明顯，增設(shè)的托換梁不能理想地和原結(jié)構(gòu)梁共同受力。因此本工程還需通過斷柱頂升、鋼牛腿托架支撐、預(yù)應(yīng)力鋼筋等技術(shù)來減少加固后結(jié)構(gòu)變形和裂縫的產(chǎn)生，使得托換梁和原結(jié)構(gòu)梁協(xié)同作用，結(jié)構(gòu)受力更為合理。

圖2 錨桿平面布置圖

3 施工要點(diǎn)

3.1 基礎(chǔ)部分

在錨桿施工前必須進(jìn)行降水直到錨桿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在此期間將底板范圍內(nèi)的地下水降至底板底1m 以下處。要避免底板開孔后地下水噴涌而出，對(duì)施工機(jī)具造成損壞，要保證錨桿的施工質(zhì)量，預(yù)防出現(xiàn)安全及質(zhì)量事故。鉆孔機(jī)械應(yīng)綜合考慮鉆孔穿過的土層、成孔條件、錨固類型、錨桿長(zhǎng)度、經(jīng)濟(jì)性、施工速度和地下室層高等因素。本項(xiàng)目地下有較厚的砂層，地下室層高只有2.5m，鉆孔到位后要立即插入套管、錨桿并進(jìn)行灌漿。鉆孔深度超過錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)不小于0.5m，錨筋插入孔內(nèi)深度不應(yīng)小于錨桿長(zhǎng)度的95%，亦不得超深，防止錨桿外露生銹。錨桿施工過程會(huì)產(chǎn)生大量淤泥、污水，應(yīng)設(shè)置處理措施，防止污染環(huán)境。本工程采用了兩個(gè)污水處理池，泥漿污水先通過過濾池過濾，再進(jìn)入沉淀池沉淀后排出。

施工步驟如下：基礎(chǔ)開挖→地下水降水處理→鉆孔→安裝套管→錨桿施工→封樁及防水處理→澆筑樁頂。

圖3 新增抗拔錨桿

3.2 梁柱部分

鋼牛腿安裝是本工程托梁拔柱的關(guān)鍵步驟，鋼牛腿的施工質(zhì)量關(guān)系到斷柱頂升的成功與否。因此固定鋼牛腿的對(duì)穿螺桿需采用高強(qiáng)螺桿。鋼牛腿螺桿較多，鉆孔時(shí)嚴(yán)禁把所有孔鉆好再安裝螺桿，需分批分段植穿原結(jié)構(gòu)柱，減少對(duì)原結(jié)構(gòu)柱承載力的削弱。鋼牛腿安裝完成后，采用4 臺(tái)千斤頂進(jìn)行預(yù)頂，并設(shè)置回落裝置。斷柱后頂升時(shí)需同時(shí)進(jìn)行，統(tǒng)一加壓，并四面設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行電子精準(zhǔn)檢測(cè)，保證斷柱的受力均衡。若出現(xiàn)異常情況，必須立即停止施工，固定好回落裝置，查明原因并制定解決方案經(jīng)相關(guān)單位共同確認(rèn)后，才能恢復(fù)施工。托換梁與原結(jié)構(gòu)樓板之間采用高強(qiáng)灌漿料高壓灌注，保證混凝土密實(shí)。待托換梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行柱的拆除。

施工步驟如下：樓面卸荷→鋼牛腿安裝→千斤頂及回落裝置安裝→斷柱頂升→托換梁施工→新增抗拔錨桿、托換梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求→拔柱拆除。

圖4 托換梁

圖5 鋼牛腿托架

4 施工總結(jié)

本項(xiàng)目上部結(jié)構(gòu)通過斷柱頂升、預(yù)應(yīng)力鋼筋等新型加固技術(shù)有效解決了目前托換工程普遍存在的應(yīng)力滯后及結(jié)構(gòu)變形等問題。基礎(chǔ)通過新增抗浮錨桿解決了層高的影響及傳統(tǒng)壓樁的高昂費(fèi)用。該工程于2016 年12月完工并通過驗(yàn)收后交付甲方，我公司不定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)察看及沉降觀測(cè)，三年多未發(fā)現(xiàn)任何異常，裂縫、變形均控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。此工程實(shí)例顯示，采用新型技術(shù)方案切實(shí)可行，不但縮短了工程、減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的影響，還降低了改造費(fèi)用，為今后類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)。