既有居住建筑結(jié)構(gòu)安全改造分析

孫曉丹 李曉婷 張福建 袁 驥

(1.中國建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司，北京 100013； 2.中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013； 3.建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007)

我國既有居住建筑由于設(shè)計(jì)問題、施工缺陷、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)提高、材料老化失效、使用功能變化等諸多原因，導(dǎo)致既有建筑結(jié)構(gòu)的安全性降低，為了使房屋能繼續(xù)正常使用，通常采用加固改造來滿足房屋的安全性能。隨著近年來加固改造市場的發(fā)展，加固改造技術(shù)也呈現(xiàn)多樣化[1-3]。本文分析幾種適合居住建筑改造的技術(shù)，為既有居住建筑結(jié)構(gòu)改造工程提供參考。

1 居住建筑結(jié)構(gòu)存在的問題[4]

1)結(jié)構(gòu)承載能力退化。居住建筑因使用年限久遠(yuǎn)其所用材料破損，性能降低，結(jié)構(gòu)達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)，是既有居住建筑的安全威脅因素。2)未考慮抗震設(shè)防或抗震設(shè)防水準(zhǔn)較低。部分老舊建筑由于建造年代較早，當(dāng)時沒有抗震規(guī)范或者抗震設(shè)防水準(zhǔn)較低，這些老舊建筑需要進(jìn)行抗震安全改造。

2 改造技術(shù)分析

居住建筑改造與公共建筑有相同的地方，也有不同之處。本文針對既有居住建筑結(jié)構(gòu)安全存在的問題，對適合居住建筑的改造技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1 加固地基基礎(chǔ)

2.1.1注漿加固

因受不均勻沉降、凍脹或其他因素導(dǎo)致的老舊居住建筑的地基基礎(chǔ)裂損，可采用基礎(chǔ)注漿補(bǔ)強(qiáng)來加固。改造要點(diǎn)如下：

1)注漿壓力一般為0.1 MPa～0.3 MPa，當(dāng)采用環(huán)氧樹脂時，注漿壓力為0.4 MPa～0.9 MPa。2)施工順序?yàn)橄茹@孔，再插入注漿管，注漿管直徑一般為25 mm，注漿管直徑比鉆孔直徑小2 m～3 m，鉆孔位置應(yīng)選在原來地基基礎(chǔ)裂損處，并且鉆孔與水平面的傾斜角度應(yīng)不小于30°。

2.1.2錨桿靜壓樁加固

錨桿靜壓樁用于老舊居住建筑的基礎(chǔ)脫換加固和糾傾加固，需要通過靜力壓樁機(jī)以壓樁機(jī)自重及樁架上的配重作反力將預(yù)制樁壓入土中，其施工方案如下：1)壓樁順序：若樁長和截面的大小不一樣，應(yīng)遵循“先深后淺，先大后小”的原則。為防止地基基礎(chǔ)上抬造成結(jié)構(gòu)損壞，施工時，壓樁力的總和不能大于該基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的自重。2)壓樁施工原則上應(yīng)一次到位，不得中途停頓。若必須中途停頓，為了防止土體固結(jié)超靜水壓力消散引起摩擦阻力劇增，停歇時間不得超過24 h，樁尖應(yīng)停留在承載力較低的土層中。3)壓樁前應(yīng)檢驗(yàn)螺栓的抗拔力，確保螺栓可以提供足夠的壓樁反力。正式壓樁前要進(jìn)行試樁，以供正常壓樁時參考，要觀察樁對土體的擠壓和對周圍的影響程度以及壓樁的偏差程度。4)在第一節(jié)樁壓樁前和接樁后，應(yīng)使用水平靠尺檢測樁身，接樁后待焊縫冷卻后才可繼續(xù)壓樁。壓樁時壓樁架必須垂直，樁段的垂直度偏差應(yīng)小于樁段長度的1%。

2.1.3樹根樁加固

樹根樁法是根據(jù)設(shè)計(jì)直徑，利用小型鉆機(jī)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)的深度，同時放入鋼筋籠和灌漿管，然后注入水泥漿或水泥砂漿，結(jié)合碎石骨料成樁。根據(jù)具體的需求，樹根樁可以做成垂直的、傾斜的、單根或成束的。老舊居住建筑的加層、危房加固以及糾傾加固工程可采用樹根樁法。其施工方案如下：1)樹根樁可采用直樁型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)斜樁型，其直徑一般為150 mm～300 mm，其長度不宜超過30 m。2)通常通過單樁載荷試驗(yàn)來確定樹根樁的單樁豎向承載力。3)確定樹根樁的單樁豎向承載力，需要考慮既有建筑的地基變形條件的限制和樁身材料的強(qiáng)度要求。4)樁身混凝土的強(qiáng)度等級應(yīng)不小于C20，設(shè)計(jì)樁徑在40 mm～60 mm，應(yīng)大于鋼筋籠外徑。主筋至少要有3根。針對軟弱地基，主要承受豎向荷載時的鋼筋長度應(yīng)不小于1/2樁長，主要用來承受水平荷載時應(yīng)全長配筋。

2.2 改造上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)包括主體結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)的加固方法大多有很多與公共建筑相同，主要有粘鋼加固、碳纖維加固、植筋加固、支點(diǎn)加固、抗震墻加固等。附屬結(jié)構(gòu)主要是指陽臺、女兒墻等構(gòu)件，常用三角支架法加固陽臺，采用灌漿法、表面修補(bǔ)法加固女兒墻。

2.2.1附屬結(jié)構(gòu)改造

1)陽臺封閉改造。老舊居住建筑很多陽臺沒有考慮封閉，給居民人身安全帶來了影響，后期業(yè)主封閉了陽臺，改變了陽臺的受力狀態(tài)，部分陽臺已經(jīng)出現(xiàn)裂損現(xiàn)象，需要進(jìn)行加固處理，通常采用支架法來加固陽臺。支架法加固陽臺的具體做法是在底層搭建三角形鋼架，如圖1所示。將三角鋼架固定在原框架上，用角鋼支撐上部陽臺，為了保陽臺的使用高度，處理時應(yīng)控制角鋼的縱向尺寸。這種做法既可保證上部陽臺的穩(wěn)定性，同時也不影響其下方空間的正常使用。2)加固女兒墻。女兒墻由于地基沉降、施工質(zhì)量、長期受溫差的影響等原因容易出現(xiàn)裂縫。當(dāng)女兒墻裂縫大于5 mm時，應(yīng)采用壓力灌漿法。其做法是采用壓漿泵將漿液壓入裂縫中，漿液硬化凝固后能很好地填充裂縫，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。對于小于0.3 mm的深裂縫，應(yīng)采用表面修補(bǔ)法。具體做法是裂縫附近鑿深度為15 mm～20 mm，寬度為150 mm～200 mm的凹槽并澆水潤濕，采用1∶2的水泥砂漿抹平表面。

2.2.2改造主體結(jié)構(gòu)

老舊居住建筑多為砌體結(jié)構(gòu)房屋，其構(gòu)造柱是墻體中的一部分，與墻體結(jié)合緊密。砌體結(jié)構(gòu)墻體在地震時破壞多樣，也最為嚴(yán)重。未設(shè)置構(gòu)造柱的墻體在地震時破壞嚴(yán)重。我國傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)房屋經(jīng)不起地震，因?yàn)槠毡闆]有考慮構(gòu)造柱與墻體之間的連接和整體作用。當(dāng)?shù)卣饋砼R，因構(gòu)造柱與墻體失去連接，墻體倒塌，后果不堪設(shè)想。改造時應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造柱與墻體的連接，確保墻體和柱子之間緊密結(jié)合。

3 結(jié)語

本文重點(diǎn)對既有居住建筑結(jié)構(gòu)的安全改造常用的技術(shù)進(jìn)行了分析,總結(jié)如下:

1)基礎(chǔ)因受不均勻沉降、凍脹適合采用注漿法，糾傾加固適合采用錨桿靜壓樁法、樹根樁法。2)對于上部附屬結(jié)構(gòu)，可采用三角支架法加固陽臺、可采用壓力灌漿法、表面修補(bǔ)法加固女兒墻。3)對于主體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造柱與墻體的連接。