探究無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)受損框柱加固施工技術(shù)

李維權(quán)

摘要：某工程地下室頂板上部覆土后，施工人員發(fā)現(xiàn)無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)和柱頂交界位置混凝土產(chǎn)生壓裂現(xiàn)象，必須及時進行加固處理。對于該類施工質(zhì)量問題，比較不同加固方案的優(yōu)缺點，提出新型支撐體系進行支撐，通過壓力灌注法灌入漿料，以此置換混凝土，通過實際應(yīng)用驗證此種方案的效果。

關(guān)鍵詞：無梁;預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu);受損框柱;加固施工

1 工程概況

某地下兩層結(jié)構(gòu)工程，結(jié)構(gòu)采用無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋，獨立基礎(chǔ)加獨立柱并與防水板結(jié)合。在防水板上設(shè)置架空排水層。覆土施工后施工人員發(fā)現(xiàn)，該地下室工程負1層柱頂部側(cè)面出現(xiàn)混凝土裂縫，在剔鑿之后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部空洞，且孔洞內(nèi)裸露鋼筋存在彎曲變形現(xiàn)象。

通過原因分析，在施工作業(yè)期間，該位置縱橫向鋼筋、柱鋼筋疊在一起，且混凝土澆筑前沒有徹底清理模板上的木屑等垃圾，混凝土澆筑時振搗又不密實，導(dǎo)致混凝土向下流動受到影響，只流入水泥漿，從而導(dǎo)致頂部混凝土無骨料，且密實度不足，極易產(chǎn)生孔洞。后續(xù)施工不斷加大頂板覆土荷載，導(dǎo)致該位置的混凝土被壓碎，鋼筋出現(xiàn)變形現(xiàn)象，且柱頂部產(chǎn)生裂縫。

2 加固方案比選

2.1 原有加固方案

原有加固方案主要是將豎向鋼管支撐添加在受損部位的板底，去除一定范圍受損柱上部回填土和頂板結(jié)構(gòu)、去除柱帽混凝土，并且使用支模置換混凝土。此種加固方案的優(yōu)勢在于施工操作簡單，不需要聘請專業(yè)的加固人員進行施工。然而在具體作業(yè)中也存在不足，在基礎(chǔ)底板上支撐兩層板底豎向鋼管，會破壞底層架空排水層。需要清除受損柱板上構(gòu)造層和回填土，導(dǎo)致材料人工浪費，擴大影響面。在去除受損柱帽混凝土?xí)r，可能會損傷板內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，整個施工周期比較長。

2.2 過程優(yōu)化方案

將豎向鋼管臨時支撐添加在受損柱底板，在底板下剔除受損柱的松散混凝土，并采用壓力灌注方式，置換該處的混凝土。此種加固方案可以避免破壞受損柱帽混凝土，也可以防止預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)合屋面結(jié)構(gòu)免受損傷。然而該方案也存在缺點，將臨時支撐設(shè)置在基礎(chǔ)底板上，會破壞底板架空排水層。同時會增加臨時支撐鋼管的使用量，需要聘請專業(yè)隊伍進行加固施工。

2.3 最終優(yōu)化方案

將傘狀斜撐式鋼臨時支撐固定在受損處的底板，通過該臨時支撐，將柱帽混凝土、頂板結(jié)構(gòu)及覆土荷載傳輸?shù)绞軗p住所對應(yīng)的下層柱上，之后再傳輸?shù)姜毩⒒A(chǔ)上。在負1層搭設(shè)施工操作架，在板下剔除受損柱和柱帽內(nèi)的混凝土。通過壓力灌注方式，將高強度灌漿料置換到板下支模中。

此種方案可以對前兩個方案進行優(yōu)化，不會對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)造成破壞。通過高強度灌漿料置換混凝土具備實用性和經(jīng)濟性，因此作為最終加固方案。加固方案主要包括支撐設(shè)置和混凝土置換兩部分。在施工期間應(yīng)當徹底清理受損柱的混凝土，并且將受損柱的荷載轉(zhuǎn)移到臨時支撐上，因此在施工過程中必須注重支撐設(shè)置。臨時支撐可以避免樓板下沉，還可以將荷載傳遞到負2層獨立基礎(chǔ)上。混凝土置換屬于工程的操作難點，必須采用一次性灌注填實施工。

3 加固支撐施工

按照施工現(xiàn)場的實際情況，負1層的框柱尺寸為（600×600）mm，負2層的框柱尺寸為（700×700）mm。由于負1層上下層框柱同軸心，且下層柱比上層柱每邊寬50mm。優(yōu)化加固支撐，采用傘狀斜撐式鋼支撐支架，之后通過下層框柱將荷載傳到獨立基礎(chǔ)上。如圖1所示：

加固施工所采用的支撐材料為18號工字鋼，14號角鋼、7.5號角鋼等材料。按照圖紙制作臨時支撐架，采用焊接連接方式。在加固柱周邊上表覆土表面設(shè)置安全警示帶，嚴禁載荷物質(zhì)通過。在制作過程中，先制作柱底套箍，之后再制作柱頂套箍，并且將柱頂套箍與板底固定在一起。在安裝工字鋼時采用對稱安裝法，并且焊接斜撐上端與下端。焊接中部兩道連接角鋼，確保焊接牢固。

圖1加固支撐設(shè)計

4 混凝土置換施工

4.1 工藝流程

4.2 施工工藝

第一，將柱頂混凝土剔除，剔除范圍直到密實部位，徹底清理殘渣。在剔除過程中，需要采用儀器密切觀察支撐牢固。

第二，對于嚴重彎曲的鋼筋，需要進行補強處理，通過幫條焊接相同規(guī)格的鋼筋;柱頂箍筋加密。

第三，制作模板，將排氣管設(shè)置在受損處斷面的最高位置，并且通過模板鉆孔引出。將注漿管設(shè)置在柱中心部位，從模板鉆孔引出。

第四，清理斷面部位，安裝模板，使用發(fā)泡劑密閉縫隙，同時在柱頂5cm位置開孔。用水拌和灌漿料，拌和均勻后將其通過開孔處灌入，確保灌入灌漿量與開孔齊平。在灌注期間需要輕敲模板，避免堵住注漿管。

第五，混凝土第二次灌注。設(shè)置16mm直徑的彎曲鋼筋，鋼筋葉端穿出模板，封閉模板開孔。將攪拌均勻的灌漿量灌入到消防水帶中，封閉消防水帶的一端，將另一端與注漿管連接。采用車輪碾壓消防水帶，增加消防水帶壓力，促進內(nèi)部灌漿量灌入。在灌注過程中還應(yīng)當觀察排氣孔的工作狀態(tài)，輕敲鋼筋以起到震搗作用。當灌注飽滿之后，排氣管流淌出將體持續(xù)灌入5秒后封閉注漿管和排氣孔，完成整個灌注。

第六，模板拆除，并檢測試塊強度確保灌漿量達到C40強度，將支撐撤掉。

4.3 施工監(jiān)測

第一，在進入施工現(xiàn)場后，密切觀測受損柱沉降情況，在受損住4個對角位置做觀測點，同時在受損柱周邊選擇穩(wěn)定基準觀測點。如圖3所示。

第二，監(jiān)測流程。完成支撐架搭設(shè)后進行觀測，在整個施工過程中需要隨時觀測沉降問題。如果灌漿料沒有達到C40強度，則應(yīng)當每天觀測沉降情況。如果灌漿料達到C40強度，將支撐撤掉之后連續(xù)觀測3天。

第三，沉降差控制在5mm范圍內(nèi)，如果沉降大于5mm，需要加大觀測頻次并進行記錄。

4.4 自檢校驗

第一，強度檢測。在施工現(xiàn)場制作兩組試塊，一組采用同條件，一組采用標準養(yǎng)護，以此檢查灌漿量強度，同時采用現(xiàn)場回彈法進行輔助檢測。

第二，密實性試驗。對于新灌注灌漿料來說，無法采用儀器檢查密室程度，需要在施工現(xiàn)場相似情況下開展灌注試驗。倒置塑料桶，密封桶口，設(shè)置灌注管和排氣管。將裝滿灌漿料的消防水帶連接到灌注管上，在消防水帶上施加壓力，確保灌漿料進入到塑料桶中。直到排氣管流出漿體，密封排氣管和灌注管。待至灌漿料固化之后去掉塑料桶，觀察灌漿料密實度。

5 結(jié)語

綜上所述，無梁預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)存在特殊性，采用傳統(tǒng)板上開洞置換混凝土的加固方法，極易破壞板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋和架空排水層結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)不良影響。此次工程采用傘狀斜撐式鋼支撐支架體系，該結(jié)構(gòu)形式比較獨特，可以滿足卸荷要求。相比于雙層搭設(shè)鋼管支撐法來說，此種方法可以減少搭設(shè)層數(shù)和面積，擴大作業(yè)空間，簡化施工強度，還能夠降低施工成本。在施工期間，采用高強度灌漿料壓力灌注法，可以將灌漿料填充到空隙位置，不僅可以確保灌漿料的密實程度，還可以滿足結(jié)構(gòu)承載要求，加快施工周期。

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